同步電機(jī)概述

6.1.1同步電機(jī)基本類型與結(jié)構(gòu)

一、基本類型：1、用途：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、調(diào)相機(jī)（補(bǔ)償機(jī)）2、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)：凸極式、隱極式3、按原動(dòng)機(jī)類型（發(fā)電機(jī)）：汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)6.1概述

同步補(bǔ)償機(jī)實(shí)際是一臺(tái)接在交流電網(wǎng)上空載的同步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)不帶任何機(jī)械負(fù)載，靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流向電網(wǎng)發(fā)出所需的感性或者容性無功功率，以達(dá)到改善電網(wǎng)功率因數(shù)或者調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓的目。同步電機(jī)主要用作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。向電網(wǎng)發(fā)出交流電，是同步電機(jī)最主要的運(yùn)行方式。同步電動(dòng)機(jī)可以通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。在不要求調(diào)速的場合，應(yīng)用大型同步電動(dòng)機(jī)可以提高運(yùn)行效率。近年來，小型同步電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速系統(tǒng)中開始得到較多地應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)電樞式：電樞旋轉(zhuǎn)，主極固定，因電樞功率不易由滑動(dòng)部分送出，只適于較小容量發(fā)電機(jī)，實(shí)用少。旋轉(zhuǎn)磁極式：磁極旋轉(zhuǎn)，電樞固定，電樞功率由靜止部分送出，可傳送較大功率，實(shí)用廣，是同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)型式。同步電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁極式隱極式轉(zhuǎn)子：不計(jì)齒槽時(shí)氣隙均勻；機(jī)械強(qiáng)度高，適用于高轉(zhuǎn)速；一般用于汽輪發(fā)電機(jī)；外形細(xì)長。凸極式轉(zhuǎn)子：氣隙不均勻，極弧下較小，極間較大；機(jī)械強(qiáng)度比隱極機(jī)低，適用于低轉(zhuǎn)速；一般用于水輪發(fā)電機(jī)，外形扁盤形。

二、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)300MW水氫冷發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)二、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（續(xù)）1、汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)（1）定子鐵心思考：定子鐵心為什么要用0.5mm的硅鋼片疊裝？（2）定子繞組2、汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)(1)立式水輪發(fā)電機(jī)(2)臥式水輪發(fā)電機(jī)(3)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)(4)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)10000kw水輪機(jī)轉(zhuǎn)子一、勵(lì)磁方式分類

目前采用的勵(lì)磁方式分為兩大類：一類是用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源的直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)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(lì)磁的整流器勵(lì)磁系統(tǒng)。6.1.2同步電機(jī)的勵(lì)磁方式圖6-6直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁二、直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁（圖6-6）直流勵(lì)磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī)同軸，采用并勵(lì)、他勵(lì)或永磁勵(lì)磁方式。采用他勵(lì)接法時(shí)，勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由另一臺(tái)被稱為副勵(lì)磁機(jī)的同軸的直流發(fā)電機(jī)供給。圖6-6直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁三、靜止整流器勵(lì)磁圖6-7靜止整流器勵(lì)磁同一軸上有三臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，即主發(fā)電機(jī)、交流主勵(lì)磁機(jī)和交流副勵(lì)磁機(jī)。副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流開始時(shí)由外部直流電源提供，待電壓建立起來后再轉(zhuǎn)為自勵(lì)(有時(shí)采用永磁發(fā)電機(jī))。副勵(lì)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(lì)磁機(jī)，而主勵(lì)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(lì)磁繞組。(見圖6-7）圖6-7靜止整流器勵(lì)磁與傳統(tǒng)直流系統(tǒng)的區(qū)別：變直流勵(lì)磁機(jī)為交流主磁機(jī)，解決了換向器火花問題。圖6-7靜止整流器勵(lì)磁四、旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁圖6-8旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁系統(tǒng)靜止整流器的直流輸出必須經(jīng)電刷和集電環(huán)輸送到旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁繞組，對大容量的同步發(fā)電機(jī)其勵(lì)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(lì)磁系統(tǒng)，如圖6-8所示。主勵(lì)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(lì)磁繞組。交流主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由同軸的交流副勵(lì)磁機(jī)經(jīng)靜止的晶閘管整流器整流后供給。這種勵(lì)磁系統(tǒng)取消了集電環(huán)和電刷裝置，故又稱為無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。6.1.2同步電機(jī)的冷卻方式一、冷卻方式主要有以下幾種：空氣冷卻氫外冷卻水冷卻超導(dǎo)發(fā)電機(jī)二、國產(chǎn)同步電機(jī)型號

我國生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)有QFQ、QFN、QFS等系列，前兩個(gè)字母表示汽輪發(fā)電機(jī)；第三個(gè)字母表示冷卻方式，Q表示氫外冷，N表示氫內(nèi)冷，S表示雙水內(nèi)冷。大型水輪發(fā)電機(jī)為TS系列，T表示同步，S表示水輪。同步電動(dòng)機(jī)系列有TD、TDL等，TD表示同步電動(dòng)機(jī)，后面的字母指出其主要用途。如TDG表示高速同步電動(dòng)機(jī)；TDL表示立式同步電動(dòng)機(jī)。同步補(bǔ)償機(jī)為TT系列。例：

QFS-300-2

表示容量為300MW雙水內(nèi)冷2極汽輪發(fā)電機(jī)。

TSS1264/160-48表示雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)，定子外徑為1264厘米，鐵心長為160厘米，極數(shù)為48。6.1.4額定值

1、額定功率(kW)輸出的額定功率發(fā)電機(jī)：電功率；電動(dòng)機(jī)：機(jī)械功率2、額定電壓(V)：定子繞組額定線電壓3、額定電流(A)：定子繞組額定線電流4、額定轉(zhuǎn)速

(r/min)：額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

5、額定功率因數(shù)：額定工況下發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)6、勵(lì)磁電壓（V）和勵(lì)磁電流(A)☆額定容量

：對發(fā)電機(jī)指出線端額定視在功率，單位為VA，KVA，MVA；對調(diào)