同步電機(jī)結(jié)構(gòu)型式

同步電機(jī)結(jié)構(gòu)型式凸極式轉(zhuǎn)子隱極式轉(zhuǎn)子1、直流發(fā)電機(jī)供電的勵磁方式2、交流勵磁機(jī)供電的勵磁方式3、無勵磁機(jī)的勵磁方式發(fā)電機(jī)獲得勵磁電流的幾種方式凸極式轉(zhuǎn)子凸極式轉(zhuǎn)子上有明顯凸出的成對磁極和勵磁線圈，如圖

所示。當(dāng)勵磁線圈中通過直流勵磁電流后，每個磁極就出現(xiàn)一定的極性，相鄰磁極交替為N極和S極。對水輪發(fā)電機(jī)來說，由于水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，要發(fā)出工頻電能，發(fā)電機(jī)的極數(shù)就比較多，做成凸極式結(jié)構(gòu)工藝上較為簡單。另外，中小型同步電機(jī)多半也做成凸極式。隱極式轉(zhuǎn)子 隱極式轉(zhuǎn)子上沒有凸出的磁極，如圖所示。沿著轉(zhuǎn)子本體圓周表面上，開有許多槽，這些槽中嵌放著勵磁繞組。在轉(zhuǎn)子表面約1/3部分沒有開槽，構(gòu)成所謂大齒，是磁極的中心區(qū)。勵磁繞組通入勵磁電流后，沿轉(zhuǎn)子圓周也會出現(xiàn)N極和S極。在大容量高轉(zhuǎn)速汽輪發(fā)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子圓周線速度極高，最大可達(dá)170米/秒。為了減小轉(zhuǎn)子本體及轉(zhuǎn)子上的各部件所承受的巨大離心力，大型汽輪發(fā)電機(jī)都做成細(xì)長的隱極式圓柱體轉(zhuǎn)子?？紤]到轉(zhuǎn)子冷卻和強(qiáng)度方面的要求，隱極式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和加工工藝較為復(fù)雜。1、直流發(fā)電機(jī)供電的勵磁方式這種勵磁方式的發(fā)電機(jī)具有專用的直流發(fā)電機(jī)，這種專用的直流發(fā)電機(jī)稱為直流勵磁機(jī)，勵磁機(jī)一般與發(fā)電機(jī)同軸，發(fā)電機(jī)的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機(jī)獲得直流電流。這種勵磁方式具有勵磁電流獨立，工作比較可靠和減少自用電消耗量等優(yōu)點，是過去幾十年間發(fā)電機(jī)主要勵磁方式，具有較成熟的運行經(jīng)驗。缺點是勵磁調(diào)節(jié)速度較慢，維護(hù)工作量大，故在10MW以上的機(jī)組中很少采用。2、交流勵磁機(jī)供電的勵磁方式現(xiàn)代大容量發(fā)電機(jī)有的采用交流勵磁機(jī)提供勵磁電流。交流勵磁機(jī)也裝在發(fā)電機(jī)大軸上，它輸出的交流電流經(jīng)整流后供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁，此時，發(fā)電機(jī)的勵磁方式屬他勵磁方式，又由于采用靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機(jī)提供勵磁電流。交流副勵磁機(jī)可以是永磁機(jī)或是具有自勵恒壓裝置的交流發(fā)電機(jī)。為了提高勵磁調(diào)節(jié)速度，交流勵磁機(jī)通常采用100——200HZ的中頻發(fā)電機(jī)，而交流副勵磁機(jī)則采用400——500HZ的中頻發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子只有齒與槽而沒有繞組，像個齒輪，因此，它沒有電刷，滑環(huán)等轉(zhuǎn)動接觸部件，具有工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝方便等優(yōu)點。缺點是噪音較大，交流電勢的諧波分量也較大。3、無勵磁機(jī)的勵磁方式

在勵磁方式中不設(shè)置專門的勵磁機(jī)，而從發(fā)電機(jī)本身取得勵磁電源，經(jīng)整流后再供給發(fā)電機(jī)本身勵磁，稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自并勵和自復(fù)勵兩種方式。自并勵方式它通過接在發(fā)電機(jī)出口的整流變壓器取得勵磁電流，經(jīng)整流后供給發(fā)電機(jī)勵磁，這種勵磁方式具有結(jié)簡單，設(shè)備少，投資省和維護(hù)工作量少等優(yōu)點。自復(fù)勵磁方式除沒有整流變壓外，還設(shè)有串聯(lián)在發(fā)電機(jī)定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)生短路時，給發(fā)電機(jī)提供較大的勵磁電流，以彌補(bǔ)整流變壓器輸出的不足。這種勵磁方式具有兩種勵磁電源，通過整流變壓器獲得的電壓電源和通過串聯(lián)變壓器獲得的電流源。1、電壓的調(diào)節(jié)

自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)可以看成為一個以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。無功負(fù)荷電流是造成發(fā)電機(jī)端電壓下降的主要原因，當(dāng)勵磁電流不變時，發(fā)電機(jī)的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對電能質(zhì)量的要求，發(fā)電機(jī)的端電壓應(yīng)基本保持不變，實現(xiàn)這一要求的辦法是隨無功電流的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流。2、無功功率的調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并聯(lián)運行時，可以認(rèn)為是與無限大容量電源的母線運行，要改變發(fā)電機(jī)勵磁電流，感應(yīng)電勢和定子電流也跟著變化，此時發(fā)電機(jī)的無功電流也跟著變化。當(dāng)發(fā)電機(jī)與無限大容量系統(tǒng)并聯(lián)運行時，為了改變發(fā)電機(jī)的無功功率，必須調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流。此時改變的發(fā)電機(jī)勵磁電流并不是通常所說的“調(diào)壓”，而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。3、無功負(fù)荷的分配并聯(lián)運行的發(fā)電機(jī)根據(jù)各自的額定容量，按比例進(jìn)行無功電流的分配。大容量發(fā)電機(jī)應(yīng)負(fù)擔(dān)較多無功負(fù)荷，而容量較小的則負(fù)提供較少的無功負(fù)荷。為了實現(xiàn)無功負(fù)荷能自動分配，可以通過自動高壓調(diào)節(jié)的勵磁裝置，改變發(fā)電機(jī)勵磁電流維持其端電壓不變，還可對發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性的傾斜度進(jìn)行調(diào)整，以實現(xiàn)并聯(lián)運行發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷的合理分配。自動調(diào)節(jié)勵磁裝置調(diào)差單元的作用是為了使并聯(lián)運行的發(fā)電機(jī)能穩(wěn)定和合理地分配無功負(fù)荷。穩(wěn)定單元是為了改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定而引進(jìn)的單元。勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定單元用于改善勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性限制單元是為了使發(fā)電機(jī)不致在過勵磁或欠勵磁的條件下運行而設(shè)置的。并不是每一種自動調(diào)節(jié)勵磁裝置都具有上述各種單元，一種調(diào)節(jié)器裝置所具有的單元與其擔(dān)負(fù)的具體任務(wù)有關(guān)。三、自動調(diào)節(jié)勵磁電流的方法在改變發(fā)電機(jī)的勵磁電流中，一般不直接在其轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)行，因為該回路中電流很大，不便于進(jìn)行直接調(diào)節(jié)，通常采用的方法是改變勵磁機(jī)的勵磁電流，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的目的。常用的方法有改變勵磁機(jī)勵磁回路的電阻，改變勵磁機(jī)的附加勵磁電流，改變可控硅的導(dǎo)通角等三、自動調(diào)節(jié)勵磁電流的方法改變可控硅導(dǎo)通角的方法，它是根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓、電流或功率因數(shù)的變化，相應(yīng)地改變可控硅整流器的導(dǎo)通角，于是發(fā)電機(jī)的勵磁電流便跟著改變。這套裝置一般由晶體管，可控硅電子元件構(gòu)成，具有靈敏、快速、無失靈區(qū)、輸出功率大、體積小和重量輕等優(yōu)點。在事故情況下能有效地抑制發(fā)電機(jī)的過電壓和實現(xiàn)快速滅磁。改變可控硅導(dǎo)通角調(diào)節(jié)勵磁電流自動調(diào)節(jié)勵磁裝置通常由測量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構(gòu)成。被測量信號（如電壓、電流等），經(jīng)測量單元變換后與給定值相比較，然后將比較結(jié)果（偏差）經(jīng)前置放大單元和功率放大單元放大，并用于控制可控硅的導(dǎo)通角，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流的目的。改變可控硅導(dǎo)通角調(diào)節(jié)勵磁電流同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發(fā)脈沖與可控硅整流器的交流勵磁電源同步，以保證控硅的正確觸發(fā)。四、自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件及輔助設(shè)備自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件有機(jī)端電壓互感器、機(jī)端電流互感器、勵磁變壓器；勵磁裝置需要提供以下電流，廠用AC380v、廠用DC220v控制電源.廠用DC220v合閘電源；需要提供以下空接點，自動開機(jī).自動停機(jī).并網(wǎng)（一常開，一常閉）增，減；需要提供以下模擬信號，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓100V，發(fā)電機(jī)機(jī)端電流5A，母線電壓100V，勵磁裝置輸出以下繼電器接點信號；勵磁變過流，失磁，勵磁裝置異常等。自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件及輔助設(shè)備勵磁控制、保護(hù)及信號回路由滅磁開關(guān)，助磁電路、風(fēng)機(jī)、滅磁開關(guān)偷跳、勵磁變過流、調(diào)節(jié)器故障、發(fā)電機(jī)工況異常、電量變送器等組成。在同步發(fā)電機(jī)發(fā)生內(nèi)部故障時除了必須解列外，還必須滅磁，把轉(zhuǎn)子磁場盡快地減弱到最小程度，保證轉(zhuǎn)子不過的情況下，使滅磁時間盡可能縮短，是滅磁裝置的主要功能。根據(jù)額定勵磁電壓的大小可分為線性電阻滅磁和非線性電阻滅磁。自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件及輔助設(shè)備由于新技術(shù)，新工藝和新器件的涌現(xiàn)和使用，使得發(fā)電機(jī)的勵磁方式得到了不斷的發(fā)展和完善。在自動調(diào)節(jié)勵磁裝置方面，也不斷研制和推廣使用了許多新型的調(diào)節(jié)裝置。由于采用微機(jī)計算機(jī)用軟件實現(xiàn)的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置有顯著優(yōu)點，目前很多國家都在研制和試驗用微型機(jī)計算機(jī)配以相應(yīng)的外部設(shè)備構(gòu)成的數(shù)字自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，這種調(diào)節(jié)裝置將能實現(xiàn)自適應(yīng)最佳調(diào)節(jié)。獲得勵磁電流的方法稱為勵磁方式。目前采用的勵磁方式分為兩大類：一類是用直流發(fā)電機(jī)作為勵磁電源的直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)；另一類是用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵磁的整流器勵磁系統(tǒng)?，F(xiàn)說明如下：無刷勵磁系統(tǒng)3旋轉(zhuǎn)整流器勵磁靜止整流器的直流輸出必須經(jīng)過電刷和集電環(huán)才能輸送到旋轉(zhuǎn)的勵磁繞組，對于大容量的同步發(fā)電機(jī)，其勵磁電流達(dá)到數(shù)千安培，使得集電環(huán)嚴(yán)重過熱。因此，在大容量的同步發(fā)電機(jī)中，常采用不需要電刷和集電環(huán)的旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)，如圖所示。主勵磁機(jī)是旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電樞的交流電流經(jīng)與主軸一起旋轉(zhuǎn)的硅整流器整流后，直接送到主發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵磁繞組。交流主勵磁機(jī)的勵磁電流由同軸的交流副勵磁機(jī)經(jīng)靜止的晶閘管整流器整流后供給。由于這種勵磁系統(tǒng)取消了集電環(huán)和電刷裝置，故又稱為無刷勵磁系統(tǒng)。小型同步發(fā)電機(jī)可控勵磁裝置的工作原理與故障分析

一、電路工作原理主電路是由可控硅T半波整流，供給勵磁繞組L2的勵磁電流，快速熔斷器RD作過流保護(hù)，可控硅元件兩端通過壓敏電阻R2作過壓保護(hù)。由于勵磁繞組電抗很大，因此需加續(xù)流二極管D1。同時，在勵磁繞組上并有電阻R3分流，使可控硅導(dǎo)通以后就能達(dá)到維持電流以上，以保證可控硅觸發(fā)后不致立即關(guān)斷。2觸發(fā)電路的同步電源，由可控硅兩端直接取出，經(jīng)降壓電阻R9、R10和整流二極管D7，以及穩(wěn)壓管DW2削波后送到單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的輸人端。觸發(fā)導(dǎo)通角由三極管BG的控制電路電壓控制，該控制電壓由發(fā)電機(jī)輸出線電壓U‘經(jīng)變壓器B2降壓，經(jīng)D3-D6橋式整流和C1濾波后，再到穩(wěn)壓管DW1與電阻R5分壓取得。顯然，發(fā)電機(jī)電壓U、的變化，必然導(dǎo)致R5兩端電壓的變化，從而改變?nèi)龢O管BG的控制電壓。由于R5兩端電壓的方向與原來的控制電壓和方向相反（負(fù)反饋）。即當(dāng)UBC副邊電BGUbe豐-BGIc牛-->C2充電發(fā)速度放'P*--B1副邊輸出尖脈沖后移-rT導(dǎo)通角減小-L2電流減小-U‘豐，反之，UKT。起到自動調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，實現(xiàn)發(fā)電機(jī)輸出自控恒壓。3調(diào)節(jié)電位器WI的電阻，可以改變R5兩端的反饋訊號電壓的大小。因此應(yīng)用電位器W，能夠整定勵磁電流，從而整定發(fā)電機(jī)的輸出電壓（即通過手動調(diào)節(jié)使發(fā)電機(jī)達(dá)到額定電壓）1.發(fā)電機(jī)電壓不能建立。大多數(shù)情況是剩磁電壓過低，原因是穩(wěn)壓管DW1擊穿、單結(jié)晶體管、三極管等元件出現(xiàn)故障。2.發(fā)電機(jī)起勵建壓后，電壓過低，無法升高。一般是可控硅的導(dǎo)通角太小，而且無法使其加大，主要電阻R7或電阻R4阻值變大。3.發(fā)電機(jī)端電壓振蕩。原因是三極管BG、穩(wěn)壓管DW1接觸不良，工作不穩(wěn)定，電容C1變質(zhì)，容量顯著下降等。4.發(fā)電機(jī)起磁建壓后，電壓過高，無法降低。這種情況出現(xiàn)表明可控硅導(dǎo)通角過大，而且無法通過移相使其減小，問題在W1損壞或接線松脫，DWl變質(zhì)，三極管BG熱穩(wěn)定性差。勵磁方式簡介獲得勵磁電流的方法稱為勵磁方式。目前采用的勵磁方式分為兩大類：一類是用直流發(fā)電機(jī)作為勵磁電源的直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)；另一類是用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵磁的整流器勵磁系統(tǒng)?，F(xiàn)說明如下：

勵磁方式簡介1直流勵磁機(jī)勵磁直流勵磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī)同軸，采用并勵或者他勵接法。采用他勵接法時，勵磁機(jī)的勵磁電流由另一臺被稱為副勵磁機(jī)的同軸的直流發(fā)電機(jī)供給。如圖所示。勵磁方式簡介2靜止整流器勵磁同一軸上有三臺交流發(fā)電機(jī)，即主發(fā)電機(jī)、交流主勵磁機(jī)和交流副勵磁機(jī)。副勵磁機(jī)的勵磁電流開始時由外部直流電源提供，待電壓建立起來后再轉(zhuǎn)為自勵(有時采用永磁發(fā)電機(jī))副勵磁機(jī)的輸出電流經(jīng)過靜止晶閘管整流器整流后供給主勵磁機(jī)，而主勵磁機(jī)的交流輸出電流經(jīng)過靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電機(jī)的勵磁繞組。三相橋式硅整流器

3旋轉(zhuǎn)整流器