發(fā)電機(jī)基本工作原理

第十章三相同步發(fā)電機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu)10-1同步發(fā)電機(jī)是怎樣發(fā)出一一相對(duì)稱正弦交流電的？答：同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上繞有湖磁繞組,通以打流.電勵(lì)磁，產(chǎn)生磁場(chǎng)，?井山m動(dòng)機(jī)帶劫旋轉(zhuǎn)，使建于二相對(duì)稱繞即不相切割轉(zhuǎn)-子磁場(chǎng)而瘩應(yīng)由二相交流電定勢(shì)。⑴波朕山于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的波形主要取決于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在氣隙空間分布的波形,制造時(shí)使轉(zhuǎn)子磁極的磁場(chǎng)在氣隙空nj^iil能按正弦波分布,湘繞組的Y形連接和采川如虬分布統(tǒng)組,便得到il?.弦波形的偕應(yīng)電動(dòng)勢(shì);⑵大?。河?W「—相繞組對(duì)稱，它們切削同一個(gè)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，三:相感應(yīng)電功勢(shì)也對(duì)稱,大小均為E=4.44取K審網(wǎng)相位差和相序:山F定『繞坦在:空間位苴上互差1卻電角度，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定了三相統(tǒng)組在時(shí)間上有先后順序，定子的三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在時(shí)間相位上就互差12時(shí)電角度，如果將先切到的一相I定義為A*1{,則后切割的那兩屈就為B相和C和「因此二相電動(dòng)勢(shì)的?外E七耗子轉(zhuǎn)"一致，其UI轉(zhuǎn)J轉(zhuǎn)問(wèn)挾定；頻率：轉(zhuǎn)"轉(zhuǎn)過(guò)一W?磁極.感向I［動(dòng)勢(shì)就繹見一個(gè)時(shí)』1的變化，：撲山一機(jī)仃p對(duì)磁極「轉(zhuǎn)了以輯分鐘n轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，分每分鐘內(nèi)電動(dòng)勢(shì)變化pn個(gè)周期,即頻率為:些6<1也就是一當(dāng)電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)p一定時(shí),頻率占和轉(zhuǎn)速門有嚴(yán)格不變的關(guān)系,10-2什么叫同步也機(jī)?其感應(yīng)也動(dòng)勢(shì)頻率和轉(zhuǎn)建有何關(guān)系？怎椅山具極數(shù)決述它的轉(zhuǎn)速？答:轉(zhuǎn)￡的轉(zhuǎn)辿仲.等「己『旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速I討電機(jī)稱為同山電機(jī),火感功勢(shì)的煩率"轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系是：’一希?*1電機(jī)的磁速對(duì)數(shù)p一定時(shí),S,叩:頻率「與?轉(zhuǎn)速n之間保持嚴(yán)格不變的關(guān)系.10-3說(shuō)明汽輪發(fā)電機(jī).的里本鮮構(gòu),為什么汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子采本堵極式，而水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)了采用凸極式?答：汽輪發(fā)布.機(jī)本引筆［山虹j\轉(zhuǎn)祁分組，成，土"山兀T映心、電樞繞蛆、捕座及端扁等部件?組成*轉(zhuǎn):'?山綣n鐵4、，勵(lì)磁繞組、護(hù)環(huán)、集凡’.環(huán)、中心環(huán)、阻.尼繞狙利宣扇-等障.極式發(fā)山機(jī)轉(zhuǎn)何勺屈I磁繞組嵌放在轉(zhuǎn)子表血答槽內(nèi)，氣隙均勻,機(jī)械強(qiáng)度好,透用J'-小極、高轉(zhuǎn)速的汽輪發(fā)電機(jī)*M極式冷電機(jī)轉(zhuǎn)了氣隙不均勻，對(duì)著極孤氣隙小.詢根間氣隙大，局磁繞絆嵌放在極弧卜，透多極低轉(zhuǎn)速的水輪發(fā)電機(jī)。■【心—frQFS^3OD-2的汽輪沒(méi)電機(jī)-UnTX『優(yōu)冊(cè)邱％=。#七14熱用*試案”發(fā)電機(jī)的耗定電?h”J龍電根事械定遠(yuǎn)打附ftt航流少&功名無(wú)功芯凡300x1V匚功功幸P.—ianp9100x13n（arccv^；9）=4&4^fvarI5O/mira<iftxSOp20；m既定電沌*Jk'ewi⑵白肪功率R=i°wmino-nrl-464X6.4JE3*N「乂?-（E32<H耕Ml)編定電流、.過(guò)lielv31■Hl'1（*A5（2f!?；膦鑼と鏶心【心—frQFS^3OD-2的汽輪沒(méi)電機(jī)-UnTX『優(yōu)冊(cè)邱％=。#七14熱用*試案”發(fā)電機(jī)的耗定電?h”J龍電根事械定遠(yuǎn)打附ftt航流少&功名無(wú)功芯凡300x1V匚功功幸P.—ianp9100x13n（arccv^；9）=4&4^fvarI5O/mira<iftxSOp20；m既定電沌*Jk'ewi⑵白肪功率R=i°wmino-nrl-464X6.4JE3*N「乂?耕Ml)編定電流發(fā)電機(jī)工作原理來(lái)源：中國(guó)綠色數(shù)據(jù)中心作者：機(jī)房360更新時(shí)間：2009/7/1615:34:25摘要：我們知道，一切物體都是由分子組成，分子由原子組成，原子又由原子核和在它周圍旋轉(zhuǎn)的電子組成。原子核帶的是正電荷，電子帶的是負(fù)電荷，互相吸引，并且電荷數(shù)量是相等的，故原子對(duì)外不呈現(xiàn)電性。取一根直導(dǎo)體，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作“切割”磁感應(yīng)線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。發(fā)電機(jī)工作原理一、電磁感應(yīng)我們知道，一切物體都是由分子組成，分子由原子組成，原子又由原子核和在它周圍旋轉(zhuǎn)的電子組成。原子核帶的是正電荷，電子帶的是負(fù)電荷，互相吸引，并且電荷數(shù)量是相等的，故原子對(duì)外不呈現(xiàn)電性。取一根直導(dǎo)體，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作“切割”磁感應(yīng)線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這是因?yàn)閷?dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)作“切割”磁感應(yīng)線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體的正電荷、自由電子將以同樣的速度在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生作用力，作用力的方向由左手定則判定，因此正電荷由導(dǎo)體b端移向a端，自由電子由導(dǎo)體的a端移向b端。結(jié)果b端聚集了電子而帶負(fù)電，a端少了電子而帶正電，使導(dǎo)體兩端產(chǎn)生一定的電位差，即導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（這相當(dāng)于發(fā)電機(jī)處于勻速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)）。當(dāng)接通外電路時(shí)，電路中便會(huì)形成感應(yīng)電流。（這相當(dāng)于發(fā)電機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)供電狀態(tài)）。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，可由右手定則來(lái)決定：即將右手掌放平，大拇指與四指垂直，以掌心迎向磁感應(yīng)線，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，則四指的方向便是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。直導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小則與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度v及導(dǎo)體長(zhǎng)度L成正比，當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，導(dǎo)體中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。二、正弦交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生產(chǎn)生正弦交流電動(dòng)勢(shì)的簡(jiǎn)單發(fā)電機(jī)示意圖。我們把線圖在各處位置電勢(shì)的大小變化用圖形來(lái)表示，就可以畫出交流電的波形來(lái)。這種按正弦曲線規(guī)律變化的電流（或電勢(shì)）就叫正弦交流電。在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上放著三個(gè)完全相同的、彼此相隔120°的獨(dú)立繞組A—X、B—Y、C—Z。當(dāng)轉(zhuǎn)子在按正弦分布的磁場(chǎng)中以恒定速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，就可產(chǎn)生三個(gè)獨(dú)立的對(duì)稱三相電勢(shì)eA、EB、EC。三、同步電機(jī)的基本工作原理（一）同步電機(jī)的分類按運(yùn)行方式和功率轉(zhuǎn)換方向，同步電機(jī)分為發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)。發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看，同步發(fā)電機(jī)分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式。大中容量同步發(fā)電機(jī)，磁極旋轉(zhuǎn)、電樞靜止，稱為旋轉(zhuǎn)磁極式。某些小容量同步發(fā)電機(jī)，電樞旋轉(zhuǎn)、磁極靜止，稱為旋轉(zhuǎn)電樞式。因?yàn)殡姌须妱?shì)通過(guò)集電環(huán)和電刷引出，大電流時(shí)容易產(chǎn)生火花和磨損。從制造工藝、絕級(jí)性能和工作可靠性等方面比較，容量愈大旋轉(zhuǎn)磁極式的優(yōu)越性愈多。旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)按磁極形狀又可分為隱極式和凸極式兩種。同步電機(jī)轉(zhuǎn)子形式與轉(zhuǎn)速有關(guān)。隱極式同步電機(jī)，制造工藝較復(fù)雜，但機(jī)械強(qiáng)度較高，宜用于高速。汽輪機(jī)是一種高速原動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速達(dá)3000r/min，汽輪發(fā)電機(jī)多為隱極式的。凸極式同步電機(jī)，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但機(jī)械強(qiáng)度較低，適用于低速。水輪機(jī)一般轉(zhuǎn)速地1000r/min,因而水輪發(fā)電機(jī)皆為凸極式的。同步電動(dòng)機(jī)和補(bǔ)償機(jī)多為凸極式的。(二)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)同步電機(jī)與異步電機(jī)一樣，其結(jié)構(gòu)基本由兩部分構(gòu)成，一是旋轉(zhuǎn)部分為磁極稱為轉(zhuǎn)子，二是靜止部分為電樞稱為定子。。定子定子稱為電樞，所謂電樞，就是電機(jī)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)部分。它主要由定子鐵心、三相定子繞組和機(jī)座等組成。定子鐵心由扇形硅鋼片疊成，每隔4%cm留有通風(fēng)溝，鐵心兩端放置壓板，然后用雙頭螺栓從背部夾緊而成為一體，整個(gè)鐵心固定在機(jī)座內(nèi)定位筋上，且在機(jī)座外殼與鐵心外圓之間留有通風(fēng)道。在鐵心內(nèi)圓的槽中安放定子繞組并用槽楔壓緊。電樞繞組由絕緣的銅導(dǎo)體繞成，按照電機(jī)的不同額定電壓，用云母帶或棉紗帶包扎。槽與繞組之間墊有絕緣。定子端蓋上裝有電刷架，由石墨制成的電刷裝在刷架上的刷握內(nèi)。電刷與軸上滑環(huán)滑動(dòng)接觸，直流電流經(jīng)過(guò)電刷、滑環(huán)通入勵(lì)磁繞組。（2）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子支架、輪環(huán)（即磁軛）、磁極和勵(lì)磁繞組等組成。磁極由厚為1~5mm的鋼板沖片疊成，在磁極兩個(gè)端面上裝有磁極壓板，用鉚釘鉚裝為一體。勵(lì)磁繞組套裝在磁極上，它多用扁銅線繞成，每匝繞組之間墊有石棉紙板絕緣。繞組經(jīng)浸膠與熱壓處理，成為堅(jiān)固整體。繞組與磁極之間絕緣。各勵(lì)磁繞組串聯(lián)后接到滑環(huán)上。環(huán)與環(huán)，環(huán)與軸之間，相互絕緣。凸極式同步電機(jī)在磁極上還裝有阻尼繞組，它同感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的籠型結(jié)構(gòu)相似，整個(gè)阻尼繞組由插入磁極阻尼槽中的裸銅條和端面的銅環(huán)焊接而成，如圖4-52所示，阻尼繞組可改善同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能，對(duì)同步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，它主要作起動(dòng)繞組用。磁極固定在輪環(huán)上，磁極下部做成T尾，以便與輪環(huán)的T尾槽裝配。中小型電機(jī)也可用螺栓固定。大型電機(jī)輪環(huán)由厚2~2.5mm鋼板沖成扇形片疊成，中小型電機(jī)磁軛常用整塊鋼板沖片疊成或用鑄鋼制成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子支架支撐，轉(zhuǎn)子支架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。（3）發(fā)電機(jī)的主要參數(shù)發(fā)電機(jī)的銘牌上都給出了主要的額定值。為了保證發(fā)電機(jī)可靠運(yùn)行，必須嚴(yán)格遵守這些參數(shù)。額定功率PN——在額定運(yùn)行（額定電壓、電流、頻率和功率因數(shù)）條件下，發(fā)電機(jī)能發(fā)出的最大功率。單位為KW，也有用視在功率表示的，此時(shí)以KVA為單位。額定電壓UN——在額定運(yùn)行條件下，電機(jī)定子三相線電壓值，單位為V或KV。額定電流IN——額定運(yùn)行時(shí)，流過(guò)定子繞組的線電流，單位為A或KA。在此值運(yùn)行，線圈的溫升不會(huì)超過(guò)允許范圍。功率因數(shù)——額定運(yùn)行情況下，有功功率和視在功率的比值，即：一般電機(jī)的。額定頻率f——額定運(yùn)行情況下輸出交流電的頻率。我國(guó)電網(wǎng)的頻率為50Hz。額定轉(zhuǎn)速nN——額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。相數(shù)m——即發(fā)電機(jī)的相繞組數(shù)。常用的是三相交流同步發(fā)電機(jī)。根據(jù)上面的定義，對(duì)三相交流同步發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，額定電壓、額電電流和額定功率之間有下面關(guān)系：此外，銘牌上還有其他運(yùn)行數(shù)據(jù)，例如額定負(fù)載時(shí)的溫升（TN）、額定勵(lì)磁電流（IfN）、額定勵(lì)磁電壓（UfN）等。三）交流同步發(fā)電機(jī)工作原理簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)磁式三相交流同步發(fā)電機(jī)如圖1-8-14所示。直流勵(lì)磁機(jī)供給的直流電流通過(guò)電刷和滑環(huán)輸入勵(lì)磁繞組（也叫轉(zhuǎn)子組），以產(chǎn)生磁場(chǎng)。在定五子槽里放著三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的繞組AX、BY、CZ（A、B、C為繞組始端，X、Y、Z為繞組末端）。三個(gè)繞組的空間位置互差120°電角度。勵(lì)磁機(jī)當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，勵(lì)磁機(jī)輸出的直流電流流入轉(zhuǎn)子繞組，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)切割三相繞組，產(chǎn)生三個(gè)頻率相同、幅值相等、相應(yīng)差為120°的電動(dòng)勢(shì)。設(shè)磁極磁場(chǎng)的磁通密度沿定于子圓周按正弦規(guī)律分布，相電勢(shì)的最大值為Em,A相電勢(shì)的初相角為零。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極為一對(duì)時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，繞組中感應(yīng)電