同步發(fā)電機課件

1、同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)1-1 發(fā)電機的基本工作原理發(fā)電機的基本工作原理同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 同步發(fā)電機以發(fā)電機方式運行時，首先由原動機拖動電同步發(fā)電機以發(fā)電機方式運行時，首先由原動機拖動電機的轉(zhuǎn)子，使之以恒定轉(zhuǎn)速機的轉(zhuǎn)子，使之以恒定轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。 然后，在勵磁繞組兩端外加直流電壓然后，在勵磁繞組兩端外加直流電壓Uf，使勵磁繞組流，使勵磁繞組流通勵磁電流通勵磁電流If建立勵磁磁場建立勵磁磁場0。 因為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，所以通過定子每相繞組的磁通因為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，所以通過定子每相繞組的磁通(投影到垂投影到垂直方向直方向)將隨時間

2、按正弦規(guī)律變化。于是，根據(jù)電磁感應原理將隨時間按正弦規(guī)律變化。于是，根據(jù)電磁感應原理可知，在定子三相繞組分別感應出幅值相等、頻率相等、相可知，在定子三相繞組分別感應出幅值相等、頻率相等、相位各差位各差1200的三相正弦電動勢。的三相正弦電動勢。 如果在定子三相繞組的出線端接上負荷，就會有三相交如果在定子三相繞組的出線端接上負荷，就會有三相交流電流產(chǎn)生，同時有交流電能輸出。流電流產(chǎn)生，同時有交流電能輸出。同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)感應電動勢的有效值為感應電動勢的有效值為其中其中, ,N N為每相定子繞組的匝數(shù)，為每相定子繞組的匝數(shù)，f f為頻率，為頻率，p p為

3、定子極對數(shù)。為定子極對數(shù)。00444fN.E 轉(zhuǎn)速與頻率轉(zhuǎn)速與頻率6060fpnnfp電動勢最大值電動勢最大值對應磁通？對應磁通？同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)1-2 發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu) 定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承、氫氣冷卻器、冷卻器罩、出定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承、氫氣冷卻器、冷卻器罩、出線盒、油密封裝置、座板、刷架、隔音罩等部件組成。線盒、油密封裝置、座板、刷架、隔音罩等部件組成。同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)隱極機隱極機汽輪發(fā)電機汽輪發(fā)電機一對極，一對極，3000r/min，效率高，效率高5 . 62DL定定子子內(nèi)內(nèi)徑徑轉(zhuǎn)

4、轉(zhuǎn)子子長長度度同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)凸極機凸極機水輪發(fā)電機水輪發(fā)電機多對極，轉(zhuǎn)速低多對極，轉(zhuǎn)速低07. 0125. 0DL定定子子內(nèi)內(nèi)徑徑轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子長長度度同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)1.1.定子定子 又稱電樞，主要由定子鐵心、定子繞組、機座、端蓋等又稱電樞，主要由定子鐵心、定子繞組、機座、端蓋等組成。用以感應產(chǎn)生三相交流電能組成。用以感應產(chǎn)生三相交流電能,實現(xiàn)機械能與電能的轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)機械能與電能的轉(zhuǎn)換。（2 2）定子鐵心：作用是為電機提供磁路。為了減少鐵心的渦）定子鐵心：作用是為電機提供磁路。為了減少鐵心的渦流損耗，定子鐵心

5、用流損耗，定子鐵心用0.350.35或或0.5mm0.5mm厚的表面涂有絕緣漆的硅鋼厚的表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊制而成，并沿軸向疊成多段，段間留有通風道，以便散片疊制而成，并沿軸向疊成多段，段間留有通風道，以便散熱。定子鐵心上開有槽，槽中嵌放結(jié)構(gòu)完全相同的熱。定子鐵心上開有槽，槽中嵌放結(jié)構(gòu)完全相同的AXAX，BYBY，CZCZ三相繞組，空間位置上彼此相差三相繞組，空間位置上彼此相差1201200 0（對于一對極電機而（對于一對極電機而言）。整個定子鐵心靠拉緊螺桿及端部壓圈緊固成一個整體，言）。整個定子鐵心靠拉緊螺桿及端部壓圈緊固成一個整體，固定在機座上。固定在機座上。（1）機座：鋼板焊接而成，

6、作用是固定定子鐵心，并與鐵心）機座：鋼板焊接而成，作用是固定定子鐵心，并與鐵心之間留有通風系統(tǒng)所需要的風道。之間留有通風系統(tǒng)所需要的風道。同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)（3 3）定子繞組）定子繞組 又稱電樞繞組，用以感應電動勢，通過電流，傳遞功率。又稱電樞繞組，用以感應電動勢，通過電流，傳遞功率。定子繞組由許多線圈按一定規(guī)律連接而成，每個線圈通常由定子繞組由許多線圈按一定規(guī)律連接而成，每個線圈通常由多股銅線繞成。大容量電機定子線圈的單元部件制成半匝式多股銅線繞成。大容量電機定子線圈的單元部件制成半匝式的，線圈兩邊稱為線棒，嵌在定子鐵心槽內(nèi)；槽外的部分稱的，線圈兩邊

7、稱為線棒，嵌在定子鐵心槽內(nèi)；槽外的部分稱為端部，兩個半匝繞組的一端焊在一起就形成一匝線圈。采為端部，兩個半匝繞組的一端焊在一起就形成一匝線圈。采用三相雙層疊繞組。用三相雙層疊繞組。（5）電刷：連接轉(zhuǎn)子上的勵磁繞組和機外勵磁電源）電刷：連接轉(zhuǎn)子上的勵磁繞組和機外勵磁電源（4）接線端子及其密封：定子繞組輸出端子及封套（相線、）接線端子及其密封：定子繞組輸出端子及封套（相線、中性點），勵磁電路接線端子中性點），勵磁電路接線端子同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2.2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子上裝有磁極，每個磁極上裝有勵磁繞組，用以建立轉(zhuǎn)子上裝有磁極，每個磁極上裝有勵磁繞組，用以建立勵

8、磁磁場。隱極式轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵心、勵磁繞組、阻尼繞勵磁磁場。隱極式轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵心、勵磁繞組、阻尼繞組、滑環(huán)、風扇、緊固件等組成。組、滑環(huán)、風扇、緊固件等組成。（1 1）轉(zhuǎn)子鐵心）轉(zhuǎn)子鐵心 既是電機磁路的主要組成部分，又是勵磁繞組的固定部既是電機磁路的主要組成部分，又是勵磁繞組的固定部件。轉(zhuǎn)子鐵心一般采用整塊的具有良好導磁性能和機械強度件。轉(zhuǎn)子鐵心一般采用整塊的具有良好導磁性能和機械強度的合金鋼鍛成，并與轉(zhuǎn)軸鍛成一個整體，轉(zhuǎn)子鐵心表面開有的合金鋼鍛成，并與轉(zhuǎn)軸鍛成一個整體，轉(zhuǎn)子鐵心表面開有放置勵磁繞組的槽。放置勵磁繞組的槽。同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)（2 2

9、）勵磁繞組）勵磁繞組 作用是通過勵磁電流，產(chǎn)生勵磁磁場。勵磁繞組的線圈作用是通過勵磁電流，產(chǎn)生勵磁磁場。勵磁繞組的線圈用扁銅線繞制而成，繞組的結(jié)構(gòu)形式為同心式，繞組中的所用扁銅線繞制而成，繞組的結(jié)構(gòu)形式為同心式，繞組中的所有線圈相互串聯(lián)，繞組兩端通過引線分別接到兩個滑環(huán)上。有線圈相互串聯(lián)，繞組兩端通過引線分別接到兩個滑環(huán)上。（3 3）滑環(huán)）滑環(huán) 是固定在轉(zhuǎn)軸端部的兩個鋼環(huán)?；h(huán)之間，滑環(huán)與轉(zhuǎn)軸是固定在轉(zhuǎn)軸端部的兩個鋼環(huán)。滑環(huán)之間，滑環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間應絕緣。兩滑環(huán)分別與兩組固定的電刷相接觸，通過滑之間應絕緣。兩滑環(huán)分別與兩組固定的電刷相接觸，通過滑環(huán)接觸使旋轉(zhuǎn)的勵磁繞組與靜止的外部直流電源構(gòu)成回路，

10、環(huán)接觸使旋轉(zhuǎn)的勵磁繞組與靜止的外部直流電源構(gòu)成回路，從而將直流電源引入勵磁繞組。從而將直流電源引入勵磁繞組。同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)（4 4）緊固件）緊固件 包括護環(huán)和中心環(huán)。由于汽輪機轉(zhuǎn)速高，繞組端部離心包括護環(huán)和中心環(huán)。由于汽輪機轉(zhuǎn)速高，繞組端部離心力大，采用護環(huán)把轉(zhuǎn)子勵磁繞組端部套緊，以防其甩出；用力大，采用護環(huán)把轉(zhuǎn)子勵磁繞組端部套緊，以防其甩出；用中心環(huán)來支持護環(huán)和防止轉(zhuǎn)子繞組端部的軸向位移。為減少中心環(huán)來支持護環(huán)和防止轉(zhuǎn)子繞組端部的軸向位移。為減少端部漏磁場，護環(huán)采用非鐵磁合金材料。端部漏磁場，護環(huán)采用非鐵磁合金材料。（5 5）阻尼繞組）阻尼繞組

11、是短路繞組，由放在槽楔下的銅條和轉(zhuǎn)子兩端的銅環(huán)焊是短路繞組，由放在槽楔下的銅條和轉(zhuǎn)子兩端的銅環(huán)焊接而成。作用是：在發(fā)電機短路或不對稱運行時，利用其感接而成。作用是：在發(fā)電機短路或不對稱運行時，利用其感應電流來削弱負序旋轉(zhuǎn)磁場；發(fā)生振蕩時起阻尼作用。應電流來削弱負序旋轉(zhuǎn)磁場；發(fā)生振蕩時起阻尼作用。同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)4. 4. 密封油系統(tǒng)密封油系統(tǒng) 密封油系統(tǒng)密封油系統(tǒng)GHEGHE用于防止發(fā)電機內(nèi)部高壓氫氣從轉(zhuǎn)子與發(fā)用于防止發(fā)電機內(nèi)部高壓氫氣從轉(zhuǎn)子與發(fā)電機殼體之間的縫隙泄露出來，防止氫氣受到空氣的污染，電機殼體之間的縫隙泄露出來，防止氫氣受到空氣的污染，帶

12、走運行時密封瓦產(chǎn)生的熱量。帶走運行時密封瓦產(chǎn)生的熱量。 向發(fā)電機連續(xù)提供具有一定壓力（高于氫壓）、溫度向發(fā)電機連續(xù)提供具有一定壓力（高于氫壓）、溫度（4545C）和流量的密封油，壓力密封油從不同油槽流入，抵）和流量的密封油，壓力密封油從不同油槽流入，抵達轉(zhuǎn)軸與密封瓦間隙，以相反方向分別向氫氣側(cè)和空氣側(cè)排達轉(zhuǎn)軸與密封瓦間隙，以相反方向分別向氫氣側(cè)和空氣側(cè)排出，使空氣側(cè)與氫氣側(cè)完全分開。空氣側(cè)密封油系統(tǒng)和氫氣出，使空氣側(cè)與氫氣側(cè)完全分開?？諝鈧?cè)密封油系統(tǒng)和氫氣側(cè)密封油系統(tǒng)各自獨立設置?？諝鈧?cè)油機組主油泵供給，并側(cè)密封油系統(tǒng)各自獨立設置。空氣側(cè)油機組主油泵供給，并設置備用油泵，屬開式。氫氣側(cè)油設置備

13、用油泵，屬開式。氫氣側(cè)油1 1臺交流油泵供給，屬閉式。臺交流油泵供給，屬閉式。3. 3. 支撐軸承支撐軸承 安裝在勵磁側(cè)，巴氏合金，軸承潤滑油，頂軸油供應系統(tǒng)安裝在勵磁側(cè)，巴氏合金，軸承潤滑油，頂軸油供應系統(tǒng)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)5. 5. 氫氣冷卻系統(tǒng)器氫氣冷卻系統(tǒng)器 利用常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)利用常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)SRI提供提供的水冷卻發(fā)電機內(nèi)循的水冷卻發(fā)電機內(nèi)循環(huán)的氫氣以及勵磁機內(nèi)循環(huán)的空氣。同時對發(fā)電機和勵磁機環(huán)的氫氣以及勵磁機內(nèi)循環(huán)的空氣。同時對發(fā)電機和勵磁機內(nèi)溫度進行連續(xù)監(jiān)視。內(nèi)溫度進行連續(xù)監(jiān)視。 發(fā)電機內(nèi)氫氣的冷卻由裝在發(fā)電機端部的發(fā)電機內(nèi)氫

14、氣的冷卻由裝在發(fā)電機端部的4 4個冷卻器完成。個冷卻器完成。冷卻器是熱交換器，垂直布置在發(fā)電機上部，氫氣由轉(zhuǎn)子兩冷卻器是熱交換器，垂直布置在發(fā)電機上部，氫氣由轉(zhuǎn)子兩端的兩個離心式風扇葉片驅(qū)動循環(huán)，正常運行壓力為端的兩個離心式風扇葉片驅(qū)動循環(huán)，正常運行壓力為0.5MPa0.5MPa。入口氫氣溫度入口氫氣溫度8080C，出口，出口氫氣溫度氫氣溫度43C。發(fā)電機正常運行時，發(fā)電機正常運行時，4個冷卻器全部投入而無備用，個冷卻器全部投入而無備用，1個冷卻個冷卻器停運，發(fā)電機減出力至器停運，發(fā)電機減出力至70%。同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)6. 6. 定子冷卻水系統(tǒng)定子冷

15、卻水系統(tǒng) 通過閉式低電導率水的循環(huán)回路帶走定子線圈負荷運行通過閉式低電導率水的循環(huán)回路帶走定子線圈負荷運行時產(chǎn)生的熱量。時產(chǎn)生的熱量。 氫氣卸放罐中的定子水由水泵壓入冷卻器，在熱交換器氫氣卸放罐中的定子水由水泵壓入冷卻器，在熱交換器中傳給閉路冷卻水系統(tǒng)中傳給閉路冷卻水系統(tǒng)SRISRI，冷卻后的定子水經(jīng)過電加熱器接，冷卻后的定子水經(jīng)過電加熱器接至過濾器處理后，回到氫氣卸放罐。其中，大部分水進入發(fā)至過濾器處理后，回到氫氣卸放罐。其中，大部分水進入發(fā)電機汽輪機側(cè)進水母管，由多根軟管送入定子繞組，經(jīng)過定電機汽輪機側(cè)進水母管，由多根軟管送入定子繞組，經(jīng)過定子繞組后帶有熱量的水回到位于進水母管同側(cè)的出水母

16、管；子繞組后帶有熱量的水回到位于進水母管同側(cè)的出水母管；小部分水直接去位于發(fā)電機勵磁側(cè)的出線端子和中性點端子，小部分水直接去位于發(fā)電機勵磁側(cè)的出線端子和中性點端子，經(jīng)過部分定子線棒回到出水母管。最后一起回到氫氣卸放罐。經(jīng)過部分定子線棒回到出水母管。最后一起回到氫氣卸放罐。同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)1. 額定容量額定容量 額定運行時出線端的有功功率。千瓦額定運行時出線端的有功功率。千瓦(kW)或兆瓦或兆瓦(MW)。1-3 1-3 同步發(fā)電機的額定值同步發(fā)電機的額定值2. 額定電壓額定電壓 額定運行時三相定子繞組的線電壓。伏（額定運行時三相定子繞組的線電壓。伏（V

17、）或千伏（）或千伏（kV）3. 額定電流額定電流 額定運行時三相定子繞組的線電流。安（額定運行時三相定子繞組的線電流。安（A）或千安（）或千安（kA）4. 額定頻率：我國額定工頻為額定頻率：我國額定工頻為50Hz。赫茲（。赫茲（Hz）5. 額定功率因數(shù)額定功率因數(shù) 額定運行時的功率因數(shù)，額定有功與額定視在功率之比。額定運行時的功率因數(shù)，額定有功與額定視在功率之比。6. 額定效率：額定運行時的效率。額定效率：額定運行時的效率。同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)型號型號Q F Q - 50 - 2汽輪汽輪 發(fā)電機發(fā)電機 氫冷氫冷 - 額定功率額定功率 - 2極極T S -

18、 900 / 135 - 56同步同步 水輪發(fā)電機水輪發(fā)電機 -定子鐵心外徑定子鐵心外徑 / 定子鐵心長度定子鐵心長度 - 56極極同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)1-4 1-4 同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)1、直流勵磁機勵磁系統(tǒng)、直流勵磁機勵磁系統(tǒng) 應用于應用于100MW以下中小型發(fā)電機，機械整流子換相，勵以下中小型

19、發(fā)電機，機械整流子換相，勵磁電流大時，換相困難磁電流大時，換相困難（1）自勵直流勵磁機勵磁系統(tǒng)）自勵直流勵磁機勵磁系統(tǒng)自勵磁，利于自勵磁，利于減小勵磁容量減小勵磁容量四、勵磁系統(tǒng)分類四、勵磁系統(tǒng)分類同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)（2）他勵直流勵磁機勵磁系統(tǒng)）他勵直流勵磁機勵磁系統(tǒng)他勵磁，時間常數(shù)減小他勵磁，時間常數(shù)減小同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2、交流勵磁機勵磁系統(tǒng)、交流勵磁機勵磁系統(tǒng) 應用于應用于100MW及以上大型發(fā)電機組及以上大型發(fā)電機組（1）他勵）他勵1）副勵磁機為中頻感應發(fā)電機帶靜止硅整流器的勵磁系統(tǒng)）副勵磁機為中頻感應

20、發(fā)電機帶靜止硅整流器的勵磁系統(tǒng)副勵磁機副勵磁機400500Hz主勵磁主勵磁機機100Hz 解決了換向問題，通過控制整流器導通角來改變勵磁電流。解決了換向問題，通過控制整流器導通角來改變勵磁電流。主軸長度增加，副勵或自動恒壓調(diào)節(jié)器故障可導致失磁主軸長度增加，副勵或自動恒壓調(diào)節(jié)器故障可導致失磁同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2）副勵磁機為永磁發(fā)電機帶）副勵磁機為永磁發(fā)電機帶靜止硅整流器靜止硅整流器的勵磁系統(tǒng)的勵磁系統(tǒng) 利用永磁發(fā)電機代替副勵磁機，簡化調(diào)節(jié)設備和操作，提利用永磁發(fā)電機代替副勵磁機，簡化調(diào)節(jié)設備和操作，提高勵磁系統(tǒng)可靠性。高勵磁系統(tǒng)可靠性。同步發(fā)電機的基本工

21、作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)3）交流勵磁機帶旋轉(zhuǎn)硅整流器的他勵系統(tǒng)（無刷勵磁系統(tǒng)）交流勵磁機帶旋轉(zhuǎn)硅整流器的他勵系統(tǒng)（無刷勵磁系統(tǒng)）（1）沒有整流子、滑環(huán)和電刷，減少維護量，運行可靠。）沒有整流子、滑環(huán)和電刷，減少維護量，運行可靠。（2）沒有接觸部件磨損，無碳粉和銅沫對線圈的污染。）沒有接觸部件磨損，無碳粉和銅沫對線圈的污染。（3）旋轉(zhuǎn)，不能直接測電流、不便監(jiān)視絕緣和整流部分的運行）旋轉(zhuǎn)，不能直接測電流、不便監(jiān)視絕緣和整流部分的運行同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)（2）自勵）自勵1）交流勵磁機帶靜止晶閘管整流器的勵磁系統(tǒng)）交流勵磁機帶靜止晶閘管整流器的

22、勵磁系統(tǒng) 勵磁調(diào)節(jié)快速性好，勵磁容量大。勵磁調(diào)節(jié)快速性好，勵磁容量大。不用副勵磁機不用副勵磁機同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2）交流勵磁機帶靜止硅整流器的勵磁系統(tǒng)）交流勵磁機帶靜止硅整流器的勵磁系統(tǒng)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)3、靜止勵磁系統(tǒng)（發(fā)電機自并勵系統(tǒng)）、靜止勵磁系統(tǒng)（發(fā)電機自并勵系統(tǒng)） 應用于大型發(fā)電機組，由勵磁變壓器經(jīng)三相全控整流橋應用于大型發(fā)電機組，由勵磁變壓器經(jīng)三相全控整流橋控制勵磁電流控制勵磁電流同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)優(yōu)點：優(yōu)點：（1）勵磁隙接線簡單，無轉(zhuǎn)動部分，維護費用低，可

23、靠性高）勵磁隙接線簡單，無轉(zhuǎn)動部分，維護費用低，可靠性高（2）不需要同軸勵磁機，縮短主軸長度，減少費用）不需要同軸勵磁機，縮短主軸長度，減少費用（3）直接用晶閘管控制轉(zhuǎn)子電壓，勵磁電壓響應速度高）直接用晶閘管控制轉(zhuǎn)子電壓，勵磁電壓響應速度高（4）由發(fā)電機端直接取得勵磁電源。）由發(fā)電機端直接取得勵磁電源。缺點：缺點：（1）發(fā)電機端短路時能否滿足強勵要求，機組勵磁是否失磁）發(fā)電機端短路時能否滿足強勵要求，機組勵磁是否失磁（2）短路電流衰減迅速，帶時限的繼電保護是否會拒絕動作）短路電流衰減迅速，帶時限的繼電保護是否會拒絕動作同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)4、三磁諧波勵磁

24、系統(tǒng)、三磁諧波勵磁系統(tǒng) 應用于小型發(fā)電機組單機運行應用于小型發(fā)電機組單機運行同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)五、滅磁五、滅磁同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢由于勵磁繞組采用分布方式，由于勵磁繞組采用分布方式，勵磁磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁通密勵磁磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁通密度呈階梯形空間分布度呈階梯形空間分布磁動勢磁動勢=基波基波+高次諧波高次諧波感應電動勢感應電動勢=基波基波+高次諧波高次諧波2-1 2-1 交流繞組的感應電動勢交流繞組的感

25、應電動勢4 44piiwimiE.f Nk繞組系數(shù)繞組系數(shù)討論：討論：感應電動勢與每極磁通成感應電動勢與每極磁通成正比，要調(diào)節(jié)端電壓需調(diào)勵磁。正比，要調(diào)節(jié)端電壓需調(diào)勵磁。同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢wiyiqikkk繞組系數(shù)繞組系數(shù)短距系數(shù)短距系數(shù)分布系數(shù)分布系數(shù)短距系數(shù)短距系數(shù)分布系數(shù)分布系數(shù)同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢（1 1）改善主極磁場分布。）改善主極磁場分布。 改善勵磁繞組分布范圍使主極磁通沿定子表面分布接改善勵磁繞組分布范圍使主極磁通沿定子表面分布接近正弦波。近正弦波。（2）將三相繞組接成星形接法。）將三相繞組接成星形接法。 消除線電

26、動勢中消除線電動勢中3次及其倍數(shù)次諧波。次及其倍數(shù)次諧波。 （3）采用短距繞組來削弱諧波電動勢。）采用短距繞組來削弱諧波電動勢。 合理選擇線圈節(jié)距，使某次諧波的短距系數(shù)為合理選擇線圈節(jié)距，使某次諧波的短距系數(shù)為0便可消便可消除該次諧波。除該次諧波。討論：改善電動勢（削弱高次諧波）的方法討論：改善電動勢（削弱高次諧波）的方法（4）采用分布繞組來削弱諧波電動勢。）采用分布繞組來削弱諧波電動勢。 適當選擇每極每相槽數(shù)，使某次諧波的分布系數(shù)為適當選擇每極每相槽數(shù)，使某次諧波的分布系數(shù)為0便便可消除該次諧波。可消除該次諧波。同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢2-2 2-2 交流繞組的磁

27、動勢交流繞組的磁動勢一、單相脈振磁動勢一、單相脈振磁動勢在空間的分布情況在空間的分布情況隨時脈振變化情況隨時脈振變化情況同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢對單相繞組產(chǎn)生的磁對單相繞組產(chǎn)生的磁動勢進行傅立葉分解動勢進行傅立葉分解 單相繞組基波磁動勢是脈振磁動勢，在空間按余弦規(guī)律單相繞組基波磁動勢是脈振磁動勢，在空間按余弦規(guī)律分布，脈振頻率為基波電流頻率。分布，脈振頻率為基波電流頻率。最大幅值最大幅值FP1=0.9kw1NI/p，幅值位置在相繞組的軸線上。幅值位置在相繞組的軸線上。 )120cos()120cos(),()120cos()120cos(),(coscos),(00

28、11001111txFtxftxFtxftxFtxfPWPVPU同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢 單相繞組的脈振基波磁動勢可分解為兩個轉(zhuǎn)速相同、單相繞組的脈振基波磁動勢可分解為兩個轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動勢。轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動勢。)120cos()120cos(),()120cos()120cos(),(coscos),(0011001111txFtxftxFtxftxFtxfPWPVPU11101110111112211240221112022UPPVPPwPPfx,tFtxFtxfx,tFtxFtxfx,tFtxFtxcoscoscoscoscoscos同步發(fā)電機的

29、電動勢和磁動勢同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢討論：討論：（1 1）單相繞組產(chǎn)生的基波磁動勢是脈振磁動勢，在空間按）單相繞組產(chǎn)生的基波磁動勢是脈振磁動勢，在空間按余弦規(guī)律分布，脈振頻率為基波電流頻率?？煞纸鉃閮蓚€轉(zhuǎn)余弦規(guī)律分布，脈振頻率為基波電流頻率。可分解為兩個轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動勢。速相同、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動勢。（2）單相脈振基波磁動勢的最大幅值為）單相脈振基波磁動勢的最大幅值為0.9kw1NI/p（kw1為繞為繞組系數(shù)），幅值位置在相繞組的軸線上。組系數(shù)），幅值位置在相繞組的軸線上。 （3）單相脈振基波磁動勢是一對極下一相線圈組的磁動

30、勢。）單相脈振基波磁動勢是一對極下一相線圈組的磁動勢。對于雙層繞組是兩個線圈組，對單層繞組是一個線圈組。對于雙層繞組是兩個線圈組，對單層繞組是一個線圈組。同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢二、三相旋轉(zhuǎn)磁動勢二、三相旋轉(zhuǎn)磁動勢111111UVWPf x,tfx,tfx,tfx,tFtxFtx()() +() +()3=cos()2=cos()11PFF3=2將三相基波脈振磁動勢合成：將三相基波脈振磁動勢合成：合成磁動勢為一個空間按余弦規(guī)律分布，幅值恒定不變，合成磁動勢為一個空間按余弦規(guī)律分布，幅值恒定不變，隨著時間推移的正向（逆時針）旋轉(zhuǎn)的磁動勢，其旋轉(zhuǎn)速隨著時間推移的正向（逆

31、時針）旋轉(zhuǎn)的磁動勢，其旋轉(zhuǎn)速度為同步速。度為同步速。同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢同步發(fā)電機的電動勢和磁動勢討論：討論：（1 1）三相對稱繞組通入對稱電流時，合成磁動勢的基波是）三相對稱繞組通入對稱電流時，合成磁動勢的基波是一個幅值恒定的旋轉(zhuǎn)磁動勢，其幅值為每相脈振磁動勢幅值一個幅值恒定的旋轉(zhuǎn)磁動勢，其幅值為每相脈振磁動勢幅值的的m/2倍（倍（m為相數(shù)），為相數(shù)），即即 ( (m/2)( 0.9kw1NI/p)。（2）當某相電流達最大值時，合成磁動勢的幅值正好處于）當某相電流達最大值時，合成磁動勢的幅值正好處于該相繞組的軸線上。該相繞組的軸線上。（3）合成磁動勢的轉(zhuǎn)速決定于電流的頻率和電機的極對數(shù)

32、。）合成磁動勢的轉(zhuǎn)速決定于電流的頻率和電機的極對數(shù)。（4）合成磁動勢的轉(zhuǎn)向決定于電流的相序，從超前相轉(zhuǎn)向）合成磁動勢的轉(zhuǎn)向決定于電流的相序，從超前相轉(zhuǎn)向滯后相。滯后相。同步發(fā)電機的運行原理同步發(fā)電機的運行原理轉(zhuǎn)子由原動機拖動到同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子由原動機拖動到同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子繞組通入直流勵磁電流轉(zhuǎn)子繞組通入直流勵磁電流電樞繞組開路電樞繞組開路 空載運行狀態(tài)空載運行狀態(tài)轉(zhuǎn)子勵磁電流轉(zhuǎn)子勵磁電流 if 勵磁磁動勢勵磁磁動勢Ff勵磁磁場勵磁磁場主磁通主磁通0 主極漏磁通主極漏磁通f 1 1）主磁通是空載時的氣隙磁通，或稱勵磁磁通，與定轉(zhuǎn)子同）主磁通是空載時的氣隙磁通，或稱勵磁磁通，與定轉(zhuǎn)子同 時交鏈。時交鏈。

33、2 2）主極漏磁通只交鏈勵磁繞組，不參與電機的機電能量轉(zhuǎn)換）主極漏磁通只交鏈勵磁繞組，不參與電機的機電能量轉(zhuǎn)換 過程。過程。 討論：討論：3-1 3-1 同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機的運行原理同步發(fā)電機的運行原理同步發(fā)電機的運行原理同步發(fā)電機的運行原理主磁通與轉(zhuǎn)子以同步速旋轉(zhuǎn)主磁通與轉(zhuǎn)子以同步速旋轉(zhuǎn)在氣隙內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)磁場在氣隙內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)磁場電樞繞組的導體切割磁場電樞繞組的導體切割磁場在電樞繞組中感應電動勢在電樞繞組中感應電動勢（勵磁電動勢（勵磁電動勢 ）;00 EEA;1200 EEB;2400 EEC0104.44wEfNk1 1）改變勵磁電流）改變勵磁電流 if 就可得

34、到不同就可得到不同的勵磁磁場的勵磁磁場0和勵磁電動勢和勵磁電動勢E0 。 討論：討論：2）E0=f(if)稱為發(fā)電機的空載特性。稱為發(fā)電機的空載特性。 由于由于E0 if ，if Ff ，空載曲線實質(zhì)上就反映了電機的磁化，空載曲線實質(zhì)上就反映了電機的磁化曲線?？蛰d特性是同步發(fā)電機的基本特性之一。曲線?？蛰d特性是同步發(fā)電機的基本特性之一。 同步發(fā)電機的運行原理同步發(fā)電機的運行原理ffiiaback0飽和因數(shù)飽和因數(shù) 討論：空載特性反映了發(fā)電討論：空載特性反映了發(fā)電機的磁化特性，而磁化特性機的磁化特性，而磁化特性不管空載或負載都適用，所不管空載或負載都適用，所以空載特性不僅適用于空載以空載特性不僅

35、適用于空載情況，也適用于負載情況。情況，也適用于負載情況。 （1.11.25 ）同步發(fā)電機的運行原理同步發(fā)電機的運行原理3-2 3-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應 同步發(fā)電機帶上負載后同步發(fā)電機帶上負載后電樞繞組有電流通過電樞繞組有電流通過出現(xiàn)第二個磁動勢出現(xiàn)第二個磁動勢（電樞磁動勢）（電樞磁動勢）（旋轉(zhuǎn)磁動勢，轉(zhuǎn)速為同步速）（旋轉(zhuǎn)磁動勢，轉(zhuǎn)速為同步速）勵磁磁動勢勵磁磁動勢合成磁動勢合成磁動勢氣隙合成磁場氣隙合成磁場 負載時電樞磁動勢的基負載時電樞磁動勢的基波對主極磁通基波的影響，波對主極磁通基波的影響，就稱為電樞反應，因此，電就稱為電樞反應，因此，電樞磁動勢又稱為電樞反

36、應磁樞磁動勢又稱為電樞反應磁動勢。動勢。同步電機的電樞磁動勢的基波與勵磁磁動勢轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)同步電機的電樞磁動勢的基波與勵磁磁動勢轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向一致，在空間保持相對靜止。向一致，在空間保持相對靜止。同步發(fā)電機的運行原理同步發(fā)電機的運行原理討論：討論：2) 2) 定轉(zhuǎn)子磁動勢相對靜止是一切電磁感應型旋轉(zhuǎn)電機正常運定轉(zhuǎn)子磁動勢相對靜止是一切電磁感應型旋轉(zhuǎn)電機正常運 行的基本條件。正由于這種相對靜止，才使它們之間的相行的基本條件。正由于這種相對靜止，才使它們之間的相 互關系保持不變，從而建立穩(wěn)定的氣隙磁場、產(chǎn)生平均電互關系保持不變，從而建立穩(wěn)定的氣隙磁場、產(chǎn)生平均電 磁轉(zhuǎn)距，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。磁轉(zhuǎn)距，

37、實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。一、時空相矢圖一、時空相矢圖 分析電樞反應時采用時間相量和空間矢量統(tǒng)一圖，簡稱分析電樞反應時采用時間相量和空間矢量統(tǒng)一圖，簡稱為為“時空相矢圖時空相矢圖” 。1.1.空間矢量：凡是沿空間按正弦分布的量都可表示為空間矢量?？臻g矢量：凡是沿空間按正弦分布的量都可表示為空間矢量?；▌畲糯艅觿莼▌畲糯艅觿?及其磁密及其磁密 為一空間矢量。該矢量位于轉(zhuǎn)子為一空間矢量。該矢量位于轉(zhuǎn)子的極軸線上，方向為的極軸線上，方向為N極指向，極指向，以同步速旋轉(zhuǎn)。以同步速旋轉(zhuǎn)。1fF0B同步發(fā)電機的運行原理同步發(fā)電機的運行原理電樞磁動勢電樞磁動勢 也為空間矢量。也為空間矢量。如何確定如何確定其位置

38、？其位置？aF2.2.時間相量：凡是隨時間按正弦規(guī)律變化的量都可表示為時間時間相量：凡是隨時間按正弦規(guī)律變化的量都可表示為時間 相量。相量。同步電機的空載電動勢（勵磁同步電機的空載電動勢（勵磁電動勢）電動勢） 是時間相量，該相是時間相量，該相量的相位由轉(zhuǎn)子的位置決定。量的相位由轉(zhuǎn)子的位置決定。電動勢相量的角頻率與轉(zhuǎn)子旋電動勢相量的角頻率與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角速度都是轉(zhuǎn)的角速度都是。0E同步發(fā)電機的同步發(fā)電機的運行原理運行原理同步電機的電樞電流同步電機的電樞電流 也是時也是時間相量，它的相位決定于電機間相量，它的相位決定于電機內(nèi)部的阻抗和負載的性質(zhì)。電內(nèi)部的阻抗和負載的性質(zhì)。電樞電流和空載電動勢之間的相

39、樞電流和空載電動勢之間的相位差角位差角，稱為內(nèi)功率因數(shù)角。，稱為內(nèi)功率因數(shù)角。I1）同步電機的空間矢量是指整個電機的量，沒有三相之分，）同步電機的空間矢量是指整個電機的量，沒有三相之分， 而同步電機的時間相量卻有三相之分。而同步電機的時間相量卻有三相之分。同步發(fā)電機的同步發(fā)電機的運行原理運行原理討論：討論：2）由于研究電機帶三相對稱負載運行，為了簡便，在今后的）由于研究電機帶三相對稱負載運行，為了簡便，在今后的 相量圖中，僅畫相量圖中，僅畫A相時間相量，而且在相量符號中不加注相時間相量，而且在相量符號中不加注 腳腳A。其它相的量可根據(jù)互差。其它相的量可根據(jù)互差120 度畫出來。度畫出來。 3.

40、時空相矢圖：由于空間矢量和時間相量旋轉(zhuǎn)的角速度都是時空相矢圖：由于空間矢量和時間相量旋轉(zhuǎn)的角速度都是。 為了分析上的方便，把空間軸線為了分析上的方便，把空間軸線+A與時間軸線與時間軸線 +t 重合在一起，稱為時間相量和空間矢量統(tǒng)一重合在一起，稱為時間相量和空間矢量統(tǒng)一 圖，簡稱為圖，簡稱為“時空相矢圖時空相矢圖”。 同步發(fā)電機的同步發(fā)電機的運行原理運行原理 電樞反應的性質(zhì)是由電樞反應的性質(zhì)是由角決定的，即單機運行時電樞反應的角決定的，即單機運行時電樞反應的性質(zhì)是由負載的性質(zhì)決定的。性質(zhì)是由負載的性質(zhì)決定的。1. 1. 與與 同相位時的電樞反應同相位時的電樞反應交軸電樞反應交軸電樞反應0EI同步

41、發(fā)電機的同步發(fā)電機的運行原理運行原理二、不同二、不同角時的電樞反應角時的電樞反應afFFF1aaqFF交軸電樞反應磁動勢交軸電樞反應磁動勢 F氣隙磁動勢氣隙磁動勢 直軸直軸d交軸交軸qn 交軸電樞反應的作用：交軸電樞反應的作用：1 1）定子合成磁動勢）定子合成磁動勢 扭斜了扭斜了 角，幅值也有所增加，從而使氣角，幅值也有所增加，從而使氣隙磁場的大小也有所增加。隙磁場的大小也有所增加。同步發(fā)電機的同步發(fā)電機的運行原理運行原理2 2）交）交軸電樞反應磁場與勵磁磁場垂直，產(chǎn)生切向力，進而產(chǎn)生軸電樞反應磁場與勵磁磁場垂直，產(chǎn)生切向力，進而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)距。電磁轉(zhuǎn)距。 同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩和能量轉(zhuǎn)換與交軸電樞

42、反應密切相關。同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩和能量轉(zhuǎn)換與交軸電樞反應密切相關。 只有具有交軸電樞反應，定子合成磁動勢和主磁極之間才會形只有具有交軸電樞反應，定子合成磁動勢和主磁極之間才會形成一定的成一定的 角，從而實現(xiàn)機、電能量轉(zhuǎn)換，所以交軸電樞反應角，從而實現(xiàn)機、電能量轉(zhuǎn)換，所以交軸電樞反應是實現(xiàn)機、電能量轉(zhuǎn)換的必要條件。是實現(xiàn)機、電能量轉(zhuǎn)換的必要條件。 2. 2. 落后落后 9090o o 時的電樞反應時的電樞反應直軸電樞反應直軸電樞反應0EI同步發(fā)電機的同步發(fā)電機的運行原理運行原理1faFFFaadFF直軸電樞反應磁動勢直軸電樞反應磁動勢 去磁去磁直軸直軸d交軸交軸qn 直軸電樞反應的作用：直軸電樞

43、反應的作用：1 1）對主磁場而言，直軸電樞反應磁動勢起去磁作用，使得氣隙）對主磁場而言，直軸電樞反應磁動勢起去磁作用，使得氣隙 合成磁場減小。合成磁場減小。 同步發(fā)電機的同步發(fā)電機的運行原理運行原理2 2）由于合成磁動勢沒有扭斜現(xiàn)象（）由于合成磁動勢沒有扭斜現(xiàn)象（ ），此時直軸電樞反），此時直軸電樞反 應磁場與勵磁磁場正對，相當于應磁場與勵磁磁場正對，相當于N N極、極、S S極軸線重合，不會產(chǎn)極軸線重合，不會產(chǎn) 生切向力，所以不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)距，因而也不能進行機電能量生切向力，所以不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)距，因而也不能進行機電能量 轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。0同步發(fā)電機的同步發(fā)電機的運行原理運行原理3. 3. 超前超前

44、9090o o 時的電樞反應時的電樞反應直軸電樞反應直軸電樞反應0EI1faFFFaadFF直軸電樞反應磁動勢直軸電樞反應磁動勢 加磁加磁直軸直軸d交軸交軸qn 直軸電樞反應的作用：直軸電樞反應的作用：1 1）對主磁場而言，直軸電樞反應磁動勢起加磁作用，使得氣隙）對主磁場而言，直軸電樞反應磁動勢起加磁作用，使得氣隙 合成磁場增強。合成磁場增強。同步發(fā)電機的同步發(fā)電機的運行原理運行原理2 2）由于合成磁動勢沒有扭斜現(xiàn)象（）由于合成磁動勢沒有扭斜現(xiàn)象（ ），所以也不會產(chǎn)），所以也不會產(chǎn) 生電磁轉(zhuǎn)矩，也不能進行機電能量轉(zhuǎn)換。生電磁轉(zhuǎn)矩，也不能進行機電能量轉(zhuǎn)換。 04.4.一般情況下的電樞反應一般情況

45、下的電樞反應同步發(fā)電機的同步發(fā)電機的運行原理運行原理cossinaaqaadaqadaFFFFFFFsincosdqdqIIIIIII三相三相Id系統(tǒng)系統(tǒng)Fad三相三相Iq系統(tǒng)系統(tǒng)Faq(0 90)1 1） 0 90時，時，交軸電樞反應磁動勢使氣隙磁場扭斜，交軸電樞反應磁動勢使氣隙磁場扭斜， 而直軸電樞反應磁動勢對勵磁磁動勢起去磁作用，使氣隙磁而直軸電樞反應磁動勢對勵磁磁動勢起去磁作用，使氣隙磁 場減小。場減小。 3) 3) 只有交軸電樞反應的存在，才能實現(xiàn)機械能與電能之間的轉(zhuǎn)只有交軸電樞反應的存在，才能實現(xiàn)機械能與電能之間的轉(zhuǎn) 換，而直軸電樞反應的存在，將只引起氣隙磁場的變化，進換，而直軸電

46、樞反應的存在，將只引起氣隙磁場的變化，進 而引起電機端電壓的變化。而引起電機端電壓的變化。 2）90 fS ，并把電網(wǎng)電壓相量看成相對靜止的，則，并把電網(wǎng)電壓相量看成相對靜止的，則發(fā)電機的電壓相量將以發(fā)電機的電壓相量將以 G - S 的相對速度向前旋轉(zhuǎn)。此時，發(fā)的相對速度向前旋轉(zhuǎn)。此時，發(fā)電機和電網(wǎng)之間將出現(xiàn)一個大小和相位均不斷變化的電位差，電機和電網(wǎng)之間將出現(xiàn)一個大小和相位均不斷變化的電位差，并聯(lián)投入時將在發(fā)電機和電網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流。并聯(lián)投入時將在發(fā)電機和電網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行3. 3. 電壓相等，頻率相等，但發(fā)電機和電網(wǎng)三相電壓相序不同電壓相等，頻率相等，但發(fā)

47、電機和電網(wǎng)三相電壓相序不同 絕對不允許投入。因為即使某相滿足前面三個條件，但其絕對不允許投入。因為即使某相滿足前面三個條件，但其它兩相由于相序不同而使電壓相位相差它兩相由于相序不同而使電壓相位相差120120，它將引起沖擊環(huán)，它將引起沖擊環(huán)流，危害電機的安全運行。流，危害電機的安全運行。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行討論：討論：1 1）由于頻率不同，在某些瞬間，環(huán)流）由于頻率不同，在某些瞬間，環(huán)流 和和 的夾角的夾角 ， 電機將向電網(wǎng)輸出功率；在另一些瞬間，電機將向電網(wǎng)輸出功率；在另一些瞬間， ，電機便從電機便從 電網(wǎng)吸收功率，故電機將時而作為發(fā)電機，時而作為電動機電網(wǎng)吸收功率，故電

48、機將時而作為發(fā)電機，時而作為電動機 運行，在電網(wǎng)內(nèi)引起一定的功率振蕩。運行，在電網(wǎng)內(nèi)引起一定的功率振蕩。 UcI90902 2）對電機本身，由于存在巨大的暫態(tài)電流和沖擊轉(zhuǎn)矩，也非常）對電機本身，由于存在巨大的暫態(tài)電流和沖擊轉(zhuǎn)矩，也非常 不利。不利。 三、并聯(lián)投入方法三、并聯(lián)投入方法整步方法：準整步法和自整步法。整步方法：準整步法和自整步法。 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行 把發(fā)電機投入到電網(wǎng)所進行的操作過程稱為整步過程（或把發(fā)電機投入到電網(wǎng)所進行的操作過程稱為整步過程（或稱并車、并列、同步、同期稱并車、并列、同步、同期)。整步過程整步過程把發(fā)電機調(diào)整到完全把發(fā)電機調(diào)整到完全合乎并聯(lián)投

49、入條件，合乎并聯(lián)投入條件，然后投入電網(wǎng)，叫準然后投入電網(wǎng)，叫準整步。整步。首先校驗發(fā)電機的相序，并按照首先校驗發(fā)電機的相序，并按照規(guī)定的轉(zhuǎn)向規(guī)定的轉(zhuǎn)向(和定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)和定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向一致向一致)把發(fā)電機拖動到接近同步把發(fā)電機拖動到接近同步速旋轉(zhuǎn)，把勵磁繞組通過一限流速旋轉(zhuǎn)，把勵磁繞組通過一限流電阻短路電阻短路(不加勵磁不加勵磁)，然后把發(fā)電，然后把發(fā)電機投入電網(wǎng)，并立即加上勵磁，機投入電網(wǎng)，并立即加上勵磁，依靠定、轉(zhuǎn)子間形成的電磁力矩，依靠定、轉(zhuǎn)子間形成的電磁力矩，把轉(zhuǎn)子自動地拉入同步。把轉(zhuǎn)子自動地拉入同步。2 2）進行自整步操作時要注意，發(fā)電機投入電網(wǎng)時，勵磁繞組不）進行自整步操作時

50、要注意，發(fā)電機投入電網(wǎng)時，勵磁繞組不 應開路，否則勵磁繞組中將感生危險高壓；勵磁繞組也不直應開路，否則勵磁繞組中將感生危險高壓；勵磁繞組也不直 接短路，否則合閘時定子電流會有很大沖擊。通常的做法是接短路，否則合閘時定子電流會有很大沖擊。通常的做法是 把滅磁電阻接入閉合的勵磁回路作為限流電阻。把滅磁電阻接入閉合的勵磁回路作為限流電阻。 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行討論：討論：1）采用準整步法合閘時沒有沖擊電流，缺點是操作較復雜，尤）采用準整步法合閘時沒有沖擊電流，缺點是操作較復雜，尤 其當電網(wǎng)發(fā)生故障時，電網(wǎng)電壓和頻率時刻都在變化，采用其當電網(wǎng)發(fā)生故障時，電網(wǎng)電壓和頻率時刻都在變化，

51、采用 準整步法就很難投入。為了把發(fā)電機迅速投入電網(wǎng)，可采用準整步法就很難投入。為了把發(fā)電機迅速投入電網(wǎng)，可采用 自整步法。自整步法。 3 3）自整步法主要缺點是投網(wǎng)時沖擊電流稍大。）自整步法主要缺點是投網(wǎng)時沖擊電流稍大。 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行小結(jié)：并列小結(jié)：并列/ /同步同步/ /同期同期/ /整步整步 同期點：斷開時，開關兩測電壓來自于不同電源同期點：斷開時，開關兩測電壓來自于不同電源同期分類：同期分類：（1 1）準同期：汽輪機）準同期：汽輪機 升速升速定速定速加勵磁加勵磁升壓至額定值升壓至額定值檢測同檢測同期期合閘送電合閘送電同期條件：電壓、頻率、初相位相同同期條件：電

52、壓、頻率、初相位相同（2 2）自同期：水輪機）自同期：水輪機升速升速定速定速合閘送電合閘送電加勵磁加勵磁升壓至額定值升壓至額定值一、功率平衡方程式一、功率平衡方程式同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行4-3 4-3 同步發(fā)電機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式同步發(fā)電機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式輸入機械輸入機械功率功率機械損耗機械損耗鐵耗鐵耗附加損耗附加損耗電磁功率電磁功率MadfemPpppP1cuaMpPP2輸出電功率輸出電功率電樞電樞銅耗銅耗acuarmIp2cos2mUIP 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行cosImEPM電磁功率電磁功率PM是從轉(zhuǎn)子方面通過氣隙是從轉(zhuǎn)子方面通過氣隙合成磁場

53、傳遞到定子的功率。合成磁場傳遞到定子的功率。 coscosaUIrE I由相量圖得由相量圖得coscos2ImErmImUIacuaMpPP2二、轉(zhuǎn)矩方程式二、轉(zhuǎn)矩方程式10MMM1111MmfePppP同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行pfn260211（電弧度（電弧度/秒）秒） 同步角速度 輸入轉(zhuǎn)矩輸入轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩n 通過功角特性，可以確定穩(wěn)態(tài)運行時發(fā)電機所能發(fā)出的最通過功角特性，可以確定穩(wěn)態(tài)運行時發(fā)電機所能發(fā)出的最 大電磁功率，還可以用它來分析靜態(tài)穩(wěn)定等問題。大電磁功率，還可以用它來分析靜態(tài)穩(wěn)定等問題。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行4-4 4-4

54、同步發(fā)電機的功角特性同步發(fā)電機的功角特性 同步電機接在電網(wǎng)上對稱穩(wěn)態(tài)運行時，電機的電磁功率與同步電機接在電網(wǎng)上對稱穩(wěn)態(tài)運行時，電機的電磁功率與功率角之間的關系稱為功角特性。功率角之間的關系稱為功角特性。( )MPf0E U 功率角功率角功角特性是同步電功角特性是同步電機并網(wǎng)運行的基本機并網(wǎng)運行的基本特性之一。特性之一。一、隱極式同步發(fā)電機的功角特性一、隱極式同步發(fā)電機的功角特性即：在恒定勵磁和恒定電網(wǎng)電壓（即即：在恒定勵磁和恒定電網(wǎng)電壓（即E0=常數(shù)，常數(shù)，U常數(shù)）常數(shù)） 時，電磁功率取決于功率角時，電磁功率取決于功率角。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行0sinMsmUEPxcos2m

55、UIPPMcos()MPmUIcoscossinsin mUIsincossUIx0cossinsEUIx1 1）若功角特性兩邊同除以同步機械角速度若功角特性兩邊同除以同步機械角速度1，則得，則得 適當改變比例尺，功角特性也可適當改變比例尺，功角特性也可表示為表示為Mf（）的關系曲線。）的關系曲線。2 2）不同的勵磁電流產(chǎn)生不同的勵磁電不同的勵磁電流產(chǎn)生不同的勵磁電 動勢動勢 E0，進而得到不同的功角特性。，進而得到不同的功角特性。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行討論：討論：011sinMsmUEPMx3 3）標么值表示）標么值表示*0sincosMsU EPMU Ix同步發(fā)電機的并聯(lián)

56、運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行推導：推導：功率的基值均為功率的基值均為SN0*00*sinsinsinNsMMNNNNNsNsmU EUUxEE UPPSmUIUUx Ix*coscosMMNNNmU IPPU ISmUIsMxmUEP0max90時時二、凸極式同步發(fā)電機的功角特性二、凸極式同步發(fā)電機的功角特性基本電磁功率基本電磁功率附加電磁功率附加電磁功率同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行2011sinsin22MMMdqdUEUPmmPPxxxmaxMMPP90m時時推導：推導：同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行cos()MPmUIcoscossinsin mUIcossinqdmU

57、ImUIsinqqI xUsinqqUIx0cosddI xEU0cosddEUIx由相量圖：由相量圖：2 2）對于凸極機，由于對于凸極機，由于 xdxq ，所以附加電磁功率將不為零。，所以附加電磁功率將不為零。 附加電磁功率是由凸極效應即直軸和交軸磁阻不相等所引起附加電磁功率是由凸極效應即直軸和交軸磁阻不相等所引起 的，所以又稱為凸極電磁功率或磁阻功率。的，所以又稱為凸極電磁功率或磁阻功率。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行討論：討論：1 1）對于隱極機，對于隱極機，xd=xq=xs，因此附加電磁功率為零。，因此附加電磁功率為零。3 3）附加電磁功率只與電網(wǎng)電壓附加電磁功率只與電網(wǎng)電壓

58、 U 有關，而與有關，而與 E0 的大小無關。的大小無關。 即使即使 E00（即轉(zhuǎn)子沒有勵磁），只要（即轉(zhuǎn)子沒有勵磁），只要U0 ，就會產(chǎn)生附，就會產(chǎn)生附 加電磁功率。計及附加電磁功率時，凸極機的最大電磁功率加電磁功率。計及附加電磁功率時，凸極機的最大電磁功率 將比具有同樣將比具有同樣 E0、U 和和 xd 的隱極機略大，且的隱極機略大，且U，發(fā)電機不輸出有功功率，但輸出感性，發(fā)電機不輸出有功功率，但輸出感性 無功功率無功功率同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行0I 0I 全部為感性無功電流全部為感性無功電流同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行2. 發(fā)電機并網(wǎng)運行，增加來自原動機輸入功

59、率發(fā)電機并網(wǎng)運行，增加來自原動機輸入功率P1P1M1M1 M0轉(zhuǎn)子加速，轉(zhuǎn)子加速，nn1超前超前0BB0EU超前超前0 ，PM0發(fā)電機開始輸發(fā)電機開始輸出有功電流出有功電流M0M M1 M0 增加至某增加至某一數(shù)值一數(shù)值n=n1發(fā)電機在發(fā)電機在角下穩(wěn)定運行角下穩(wěn)定運行02sinMsmUEPPx同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行1 1）對于一臺并聯(lián)在無限大電網(wǎng)上）對于一臺并聯(lián)在無限大電網(wǎng)上的同步發(fā)電機，要想增加發(fā)電機的的同步發(fā)電機，要想增加發(fā)電機的輸出功率，就必須增加來自原動機輸出功率，就必須增加來自原動機的輸入功率，而隨著輸出功率的增的輸入功率，而隨著輸出功率的增大，當勵磁不作調(diào)節(jié)時，功

60、率角就大，當勵磁不作調(diào)節(jié)時，功率角就必須增大。在調(diào)節(jié)有功過程中，轉(zhuǎn)必須增大。在調(diào)節(jié)有功過程中，轉(zhuǎn)子的瞬時速度雖然稍有變化，但最子的瞬時速度雖然稍有變化，但最后發(fā)電機的轉(zhuǎn)速仍將保持為同步速。后發(fā)電機的轉(zhuǎn)速仍將保持為同步速。 2）不能無限制地增加來自原動機的輸入功率以增大發(fā)電機的電）不能無限制地增加來自原動機的輸入功率以增大發(fā)電機的電磁功率。對于隱極發(fā)電機，當功率角磁功率。對于隱極發(fā)電機，當功率角達到達到 90 時，電磁功率將時，電磁功率將達到最大值達到最大值 PMmax ，它稱為同步發(fā)電機的功率極限。如果再增，它稱為同步發(fā)電機的功率極限。如果再增加來自原動機的輸入功率，則無法建立新的平衡，電機轉(zhuǎn)