同步发电机的基本知识及结构及工作原理.pptx

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1、火力发电厂的基本生产过程蒸汽管道蒸汽管道汽轮机汽轮机储煤场储煤场烟囱烟囱输煤皮带输煤皮带升压站升压站锅炉锅炉江河或水库江河或水库冷凝器冷凝器发电机发电机冷却水冷却水第1页/共42页压水堆核电站工作原理第2页/共42页地热能发电原理第3页/共42页水力发电的基本过程第4页/共42页潮汐能发电第5页/共42页一、同步发电机的基本工作原理同步发电机的基本结构部件有定子铁芯、定子三相对称绕组、转子铁芯和励磁绕组。励磁绕组中通以直流电流励磁，产生恒定的磁场。当原动机拖动转子以转速n旋转时，定子绕组导体将切割磁力线，在定子绕组中将感应出交变电动势。5.1 同步发电机的基本工作原理第6页/共42页当导体经过

2、一对磁极，导体中的感应电动势就变化了一个周波，若转子极对数为P，转子旋转一周，导体感应电动势就变化了P个周波，设转子转速为 n，则感应电动势的频率为：f=pn/60。一、同步发电机的基本工作原理第7页/共42页同时，当三相对称绕组接有三相对称负载时，绕组中会有三相对称电流流通，形成磁场，其合成磁动势是一个幅值恒定的旋转磁动势，且转速决定于电流的频率和磁极对数，即转速n1=60f1/p;显然，转子的转速与气隙磁场的旋转速度相等，所以称之为同步电机。一、同步发电机的基本工作原理第8页/共42页用途：同步电机主要作为发电机；作为电动机一般用在恒速的低速大功率机械中；亦可作同步补偿机，专门用来吸收和输

3、送无功功率。一、同步发电机的基本工作原理同步发电机的基本工作原理第9页/共42页l 同步电机的运行状态同步电机的运行状态发电机发电机把机械能转换为电能把机械能转换为电能 电动机电动机把电能转换为机械能把电能转换为机械能补偿机补偿机没有有功功率的转换，只发出没有有功功率的转换，只发出 或吸收无功功率或吸收无功功率 同步电机运行状态，主要取决于定子合同步电机运行状态，主要取决于定子合成磁动势与转子磁动势之间的夹角。成磁动势与转子磁动势之间的夹角。一、一、同步发电机的基本工作原理同步发电机的基本工作原理第10页/共42页按原动机的类型不同分：汽轮发电机、水轮发电机等。按转子结构不同分：凸极式和隐极式

4、。按安装方式不同分：卧式和立式。按冷却介质不同分：空气冷却、氢气冷却、水冷却。二、同步发电机的类型二、同步发电机的类型第11页/共42页1、型号 例如：QFSN-200-2，TS-900/135-562、额定值额定功率PN（MW）指额定运行时电指额定运行时电机的输出功率机的输出功率额定电压UN（kV）指额定运行时定子指额定运行时定子的线电压的线电压额定电流IN（A）指额定运行时定子的指额定运行时定子的线电流线电流三、同步发电机的铭牌三、同步发电机的铭牌第12页/共42页额定功率因数指额定运行时电指额定运行时电机的功率因数机的功率因数 额定频率fN（HzHz）指额定运行时电枢的指额定运行时电枢的

5、频率频率额定转速nN（r/min）指额定运行时电指额定运行时电机的转速，即为同步转速机的转速，即为同步转速3、额定值之间的关系：三、同步发电机的铭牌三、同步发电机的铭牌第13页/共42页5.2 大型同步发电机的结构大型同步发电机的结构第14页/共42页同步发电机的定子主要由定子铁芯、定子绕组、机座、端盖、轴承等部件组成。发电机的机座与端盖也称为电机外部壳体，起着固定电机、保护内部构件以及支撑定子绕组和铁芯的作用。定子铁芯是电机的主要部件，它起着构成主磁路和固定定子绕组的重要作用。定子绕组又称电枢绕组，是发电机进行能量 转换的心脏部位。一、发电机的定子一、发电机的定子第15页/共42页一、发电机

6、的定子一、发电机的定子第16页/共42页一、发电机的定子一、发电机的定子第17页/共42页一、发电机的定子一、发电机的定子第18页/共42页一、发电机的定子一、发电机的定子第19页/共42页发电机转子的作用是传递原动机供给的机械转矩，支撑旋转的励磁线圈，形成良好的磁通路径和转子散热通道。发电机转子：转子铁芯、励磁绕组、护环、中心环和阻尼绕组等组成。转子铁芯分为隐极式和凸极式。隐极式：气隙均匀，适于高速旋转，与汽轮机组合；凸极式：气隙不均匀，旋转时阻力大，转速低，与水轮机组合；二、发电机的转子二、发电机的转子第20页/共42页隐极式同步电机的转子隐极式同步电机的转子第21页/共42页隐极式同步电

7、机的转子隐极式同步电机的转子第22页/共42页隐极式同步电机的转子隐极式同步电机的转子第23页/共42页隐极式同步电机的转子隐极式同步电机的转子第24页/共42页凸极式同步电机的转子极式同步电机的转子卧式凸极同步电机卧式凸极同步电机转子的典型结构转子的典型结构第25页/共42页凸极式同步电机的转子极式同步电机的转子第26页/共42页凸极式同步电机的转子极式同步电机的转子第27页/共42页三峡电站三峡70万机组左岸发电机由Alstom/ABB和VGS联合体供货，右岸实现国产。采用推力轴承置于下机架的三导轴承半伞式结构，由转子、定子、上机架、下机架、推力轴承、导轴承、空气冷却器和永磁机等部分组成。

8、额定容量，最大容量840MVA，额定电压20kV，额定电流22453A，额定转速75rpm，推力轴承总负荷5520吨，采用定子绕组水冷、转子空冷的冷却方式，发电机总重量达3443吨，是世界最大的水轮发电机。一台机组1小时发电量约为55万 度，足 够1 0万 户 家 庭 用 一 天。第28页/共42页三峡电站发电机定子机座外径达米，在工厂制造完成后，分数瓣运至工地，吊入机坑焊接拼装。第29页/共42页三峡电站发电机转子是水轮机组中，整体吊装重量最重的部件，直径18米，重量超过1800吨，安装间隙只有3厘米。第30页/共42页三、同步发电机的冷却方式三、同步发电机的冷却方式空气冷水氢氢：定子绕组水

9、内冷，转子绕组氢内冷，铁芯氢冷却双水内冷：定子绕组、转子绕组水内冷，铁芯空气冷却超导发电机第31页/共42页励磁系统是指为同步发电机提供可调励磁电流所需设备组成的系统。大型发电机励磁方式分为：它励励磁系统：由一台与发电机同轴的交流发电机产生交流电，经整流变成直流电，给发电机转子励磁。又分为静止半导体励磁系统和旋转半导体励磁系统。自并励励磁系统：将来自发电机机端的交流电经变压器降压，再整流变成直流电，作为发电机转子的励磁。5.3 大型同步电机的基本系统同步电机的基本系统第32页/共42页静止半导体励磁系统交流副励磁机交流副励磁机交流主励磁机交流主励磁机静止硅静止硅整流器整流器励磁励磁调整器调整器

10、主发电机主发电机电电压压互互感感器器电流互感器电流互感器可控可控整流器整流器自励自励恒压器恒压器起起励励电电源源 第33页/共42页旋转半导体励磁系统交流副励磁机交流副励磁机交流主励磁机交流主励磁机静止硅静止硅整流器整流器励磁励磁调整器调整器主发电机主发电机电电压压互互感感器器电流互感器电流互感器可控可控整流器整流器自励自励恒压器恒压器起起励励电电源源 旋转部分旋转部分第34页/共42页自并励励磁系统励磁励磁调整器调整器主发电机主发电机电电压压互互感感器器电流互感器电流互感器可控可控整流器整流器起起励励电电源源 励励磁磁变变压压器器第35页/共42页 自并励励磁系统目前广泛应用于汽轮发电机、水轮发电机中，它具有以下优点：优良的动态控制特性，灵活、快速、可靠；良好的传输特性；简化机组轴系，轴短，运行维护简单；能方便地与不同类型和容量的发电机配用；损耗小。5.3 大型同步电机的基本系统第36页/共42页二、二、300 MW水氢氢机组水系统简介第37页/共42页三、三、300 MW水氢氢机组氢气控制系统简介第38页/共42页三、300 MW水氢氢机组密封油系统简介第39页/共42页隐极式同步电机的类型NS+隐极式隐极式第40页/共42页NSNS+凸极式凸极式凸极式同步电机的类型第41页/共42页感谢您的观看！第42页/共42页