电厂发电机及励磁系统

将导线连成闭合回路，就有电流通过，同步发电机就是利用电磁感 应原理将机械能转变为电能的。
定子三相绕组在空间位置上互差120°电角度。因此，三相感应电动 势在时间上也互差120°电角度，发电机发出的就是对称三相交流电，即
当同步发电机的三相绕组与负载接通时，三相绕组中流过对称三相 电流，并产生一个旋转磁场，这个旋转磁场的转速n=60f／p，即定子旋转磁 场的转速与发电机转子转速相同，亦就是同步，故称为同步发电机。
• 水轮发电机的转速较低，转子都制成凸极式。转子上 有明显凸出的磁极和励磁线圈，当励磁线圈中通过直 流励磁电流后，每个磁极就出现一定的极性，相邻磁 极交替为 N 极和 S 极。磁极的极靴上还装有阻尼绕 组，两端用铜环焊在一起，自己形成一个短接回路。
d轴 q轴
d轴
按照冷却介质的不同，同步发电机可分为空气冷却、氢气冷却，水 冷却等。其中还可分为外冷式(冷却介质不直接与导线接触)和内冷式(冷却 介质直接与导线接触)。
发电机及励磁系统讲课
• 电机分类 • 按工作电源种类划分：可分为直流电机和交
流电机
• 其中交流工作原理划分：可分为异步电机、 同步电机
• 交流电机还可分：单相电机和三相电机
同步发电机的基本理论
图示，在同步发电机的定子铁芯内， 对称地安放着A--X、B--Y、C--Z三相绕组。 每相绕组匝数相等，三相绕组的轴线在空间 互差120°电角度。
在同步发电机的转子上装有励磁绕组，直 流电通过时会产生主磁场，其磁通如图中虚 线所示。磁极的形状决定了气隙磁密在空间 基本上按正弦规律分布。所以，当原动பைடு நூலகம்带 动转子旋转时，就得到一个在空间按正弦规 律分布的旋转磁场。定子导线固定不动，旋 转磁场磁力线切割定子导线时，导线内感应 产生了电动势e，如右→
按照原动机的不同，通常同步发电机分为水轮发电机、汽轮发电机、 燃气轮发电机及柴油发电机等。水轮发电机和柴油发电机的转速较低，极数 较多，多采用凸极式转子．汽轮发电机和燃气轮发电机的转速很高，则采用 隐极式转子。
• 隐极式发电机，隐极式转子：外表呈圆柱形，在圆柱表面开 槽以安放直流励磁绕组，并用金属槽楔固紧，使电机具有均 匀的气隙。由于高速旋转时巨大的离心力，要求转子有很高 的机械强度。隐极式转子一般由高强度合金钢整块锻成，槽 形一般为开口形，以便安装励磁绕组。在每一个极距内约有 1/3部分不开槽,形成大齿；其余部分的齿较窄，称做小齿。大 齿中心即为转子磁极的中心。有时大齿也开一些较小的通风 槽，但不嵌放绕组；有时还在嵌线槽底部铣出窄而浅的小槽 作为通风槽。隐极式转子在转子本体轴向两端还装有金属的 护环和中心环。护环是由高强度合金制成的厚壁圆筒，用以 保护励磁绕组端部不至被巨大的离心力甩出；中心环用以防 止绕组端部的轴向移动，并支撑护环。此外，为了把励磁电 流通入励磁绕组，在电机轴上还装有集电环和电刷。 凸 极式，先将磁极加工好后，在装到转子的磁轭上。 在实 际生产中，当极数少，转速高时，采用隐极式结构； 当 极数较多时（p大于等于3）时，通常采用凸极式结构
近年来，我国电力系统中发电机单机容量不断增长， 300MW 、 600MW的单机已成为系统中的主力机组，容量1000MW的超超临界机组也 逐步进入一些大的电力系统。