发电机、励磁机结构及工作原理课件.ppt

1、China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司发电机、励磁机结构发电机、励磁机结构及工作原理及工作原理China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司第一篇：第一篇：发电机结构及工作原理发电机结构及工作原理China Resources China

2、Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司一、发电机的作用一、发电机的作用汽轮机通过转子将机械汽轮机通过转子将机械能传给发电机，再由发能传给发电机，再由发电机利用电磁感应原理电机利用电磁感应原理将机械能转换为电能。将机械能转换为电能。 发电机电能是现代社会发电机电能是现代社会最主要的能源之一。最主要的能源之一。发电机最早产生于第二发电机最早产生于第二次工业革命时期，由德次工业革命时期，由德国工程师西门子于国工程师西门子于18661866年制成，年制成，Chin

3、a Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司二、汽轮发电机的构造二、汽轮发电机的构造 这里介绍汽轮发电机的构造，是由蒸汽轮机或燃气轮机推动的发电机。发电机主要由转子与定子组成，由于汽轮机的转速很高，故汽轮发电机的转子是两极的，额定转速每分钟3000转，输出50赫兹的三相交流电。China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,Lt

4、dPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司这是转子铁芯构造示意图，在铁芯圆周上开有一些槽，嵌有励磁绕组，在圆周两侧各有一段槽距大的面称为大齿，就是磁极（图1所示）。1 1、发电机转子结构、发电机转子结构China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。China Resources China Resources

5、 （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司2 2、发电机定子结构、发电机定子结构 定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀分布着许多槽（图3所示）。China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司在槽内嵌放定子的三相绕组。每相绕组由多个线圈组成，按一定规律对在槽内嵌放定子的三相绕组。每相绕组由多个线圈

6、组成，按一定规律对称排列。（图称排列。（图4所示）。使定子铁芯透明可看清绕组的分布（图所示）。使定子铁芯透明可看清绕组的分布（图4所示）所示）。China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司发电机定子结构发电机定子结构 定子由机座定子由机座.定子铁芯、定子铁芯、线包绕组、线包绕组、以及固定这以及固定这些部分的其些部分的其他结构件组他结构件组成。成。China Resources China Resources （Luoy

7、angLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司 转子插在定子内部，定子与转子的相对位置如图转子插在定子内部，定子与转子的相对位置如图5所示所示。 三、发电机定子与转子的相对位置三、发电机定子与转子的相对位置China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司 定子固定在发电定子固定在发电机的机座（外壳机的机座（外壳）内，转子由

8、机）内，转子由机座两端的轴承支座两端的轴承支撑，可在定子内撑，可在定子内自由旋转。集电自由旋转。集电环在机壳外侧，环在机壳外侧，和碳刷架一同装和碳刷架一同装在隔音罩内。在在隔音罩内。在发电机外壳下方发电机外壳下方有发电机出线盒有发电机出线盒，发出的三相交，发出的三相交流电从这里引出流电从这里引出（图（图6所示）所示）China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司四、发电机的工作原理四、发电机的工作原理China Reso

9、urces China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司1、固定磁场交流发电机、固定磁场交流发电机原理模型原理模型 发电机是根据电磁感应原理来发电的，发电机首先要发电机是根据电磁感应原理来发电的，发电机首先要有磁场，现在用一对磁铁来

10、产生发电机的磁场，磁力有磁场，现在用一对磁铁来产生发电机的磁场，磁力线从线从N极到极到S极。在磁场内放入矩形线圈，线圈两端通极。在磁场内放入矩形线圈，线圈两端通向两个滑环，滑环通过电刷连接到输出线上，输出线向两个滑环，滑环通过电刷连接到输出线上，输出线端连有负载电阻。端连有负载电阻。当线圈旋转时，根据电磁感应原理，线圈两端将会产当线圈旋转时，根据电磁感应原理，线圈两端将会产生感应电动势，当磁场是均匀的，矩形线圈作匀速旋生感应电动势，当磁场是均匀的，矩形线圈作匀速旋转时，感应电势按正弦规律变化，在负载电阻上有正转时，感应电势按正弦规律变化，在负载电阻上有正弦交流电通过。弦交流电通过。China

11、Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司2、旋转磁场交流发电机原理模型、旋转磁场交流发电机原理模型 在这个模型中磁场是不动的，线圈在磁场中旋转产生感在这个模型中磁场是不动的，线圈在磁场中旋转产生感应电势。在实

12、际发电机中产生感应电势的线圈是不运动应电势。在实际发电机中产生感应电势的线圈是不运动的，运动的是磁场。产生磁场的是一个可旋转的磁铁，的，运动的是磁场。产生磁场的是一个可旋转的磁铁，也就是转子，线圈在磁铁外围，与磁铁转轴同一平面。也就是转子，线圈在磁铁外围，与磁铁转轴同一平面。当磁铁旋转时产生旋转磁场，线圈切割磁力线产生感应当磁铁旋转时产生旋转磁场，线圈切割磁力线产生感应电动势。由于空气的磁导率太低，在旋转磁铁的外围安电动势。由于空气的磁导率太低，在旋转磁铁的外围安上环型铁芯，也就是定子，可大大加强磁铁的磁感应强上环型铁芯，也就是定子，可大大加强磁铁的磁感应强度。在定子铁芯的内圆有一对槽，线圈嵌

13、装在槽内。为度。在定子铁芯的内圆有一对槽，线圈嵌装在槽内。为了看清线圈电流与转子的运动关系，把定子变成半透明了看清线圈电流与转子的运动关系，把定子变成半透明的。当磁铁旋转时，线圈切割磁力线感生交流电流。真的。当磁铁旋转时，线圈切割磁力线感生交流电流。真正发电机的转子是电磁铁，转子上绕有励磁线圈，通过正发电机的转子是电磁铁，转子上绕有励磁线圈，通过滑环向励磁线圈供电来产生磁场。把定子与线圈安在转滑环向励磁线圈供电来产生磁场。把定子与线圈安在转子外围，一个单相交流发电机原理模型就组成了。子外围，一个单相交流发电机原理模型就组成了。China Resources China Resources （L

14、uoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司3、三相交流发电机原理模型、三相交流发电机原理模型由于转子圆周上没有凸出的磁极（不像原理模型中的转子），称之为隐极式转子。China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司三相交流发电机原理模型三相交流发电机原理模型China Resources China Resourc

15、es （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司三相交流发电机原理模型三相交流发电机原理模型 实际应用的都是三相交流发电机，其定子铁芯的内圆实际应用的都是三相交流发电机，其定子铁芯的内圆均匀分布着均匀分布着6个槽，嵌装着三个相互间隔个槽，嵌装着三个相互间隔120度的同样度的同样线圈，分别称之为线圈，分别称之为A相线圈、相线圈、B相线圈、相线圈、C相线圈。装相线圈。装上转子就组成了一台三相交流发电机原理模型。画面上转子就组成了一台三相交流发电机原理模型。画面中的三相交流发电机采用星

16、形接法，三个线圈的公共中的三相交流发电机采用星形接法，三个线圈的公共点引出线是中性线，每个线圈的引出线是相线。当转点引出线是中性线，每个线圈的引出线是相线。当转子匀速旋转时三个线圈顺序切割磁力线，都会感生交子匀速旋转时三个线圈顺序切割磁力线，都会感生交流电动势，其幅度与频率相同。由于三个线圈相互间流电动势，其幅度与频率相同。由于三个线圈相互间隔隔120度，它们感应电势的相位也相差度，它们感应电势的相位也相差120度。度。China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,L

17、td 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司第二篇：第二篇：励磁机工作原理励磁机工作原理China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司n供给发电机励磁电流的电供给发电机励磁电流的电源及其附属设备称为励磁源及其附属设备称为励磁系统。系统。n它分为励磁功率单元和励它分为励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分。磁调节器两个主要部分。n励磁功率单元向同步发电励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而机转子提供励磁电流；而励磁调

18、节器则根据输入信励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。励磁功率单元的输出。一一. 励磁系统构成励磁系统构成China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司

19、旋转硅整流励磁是将励磁旋转硅整流励磁是将励磁机转子感应的电流通过安机转子感应的电流通过安装在转子上的整流二极管装在转子上的整流二极管直接送到发电机转子，省直接送到发电机转子，省去了以往的碳刷的维护工去了以往的碳刷的维护工作。作。 励磁机定子电流通过励磁励磁机定子电流通过励磁调节器控制，通过并联的调节器控制，通过并联的励磁变压器和发电机定子励磁变压器和发电机定子电流回路串联的励磁变压电流回路串联的励磁变压器二者结合起来，则构成器二者结合起来，则构成自复励方式。自复励方式。二二. 旋转硅整流励磁系统旋转硅整流励磁系统China Resources China Resources （LuoyangL

20、uoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司 在励磁系统中，整流电路的主要任务是将从发电机端在励磁系统中，整流电路的主要任务是将从发电机端或交流励磁机端获得的交流电压变换为直流电压，供或交流励磁机端获得的交流电压变换为直流电压，供给发电机转子励磁绕组或励磁机磁场绕组的励磁需要给发电机转子励磁绕组或励磁机磁场绕组的励磁需要。对于接在发电机转子励磁回路中的三相全控桥式整。对于接在发电机转子励磁回路中的三相全控桥式整流电路，除了将交流变换成直流的正常任务外，事故流电路，除了将交流变换成直流的正常任务外，事

21、故时还可以将储存在转子磁场中的能量，经全控桥迅速时还可以将储存在转子磁场中的能量，经全控桥迅速反馈给交流电源，进行将直流变换为交流的逆变灭磁反馈给交流电源，进行将直流变换为交流的逆变灭磁。这是三相整流电路有源逆变的一种运行方式，也称。这是三相整流电路有源逆变的一种运行方式，也称可逆整流。可逆整流。 三、三相全控整流桥三、三相全控整流桥China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司China Resources China

22、 Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司 1、励磁电流调节方式励磁电流调节方式 （FCR）：（俗称手动）俗称手动），当，当调节器接收到调节器接收到“增加增加”或或“减少减少”信号时，将调整信号时，将调整FCR给定值，从而可以调整发电给定值，从而可以调整发电机励磁电流，间接达到调整机励磁电流，间接达到调整发电机电压和无功的目的。发电机电压和无功的目的。四四. 微机励磁调节器微机励磁调节器 2、系统电压跟踪方式（、系统电压跟踪方式（AVR）：）：励磁调节器自动

23、将系励磁调节器自动将系统电压作为励磁调节器的电压给定值，从而达到快速统电压作为励磁调节器的电压给定值，从而达到快速跟踪系统电压的功能。跟踪系统电压的功能。China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司 1电压控制电压控制 在发电机正常运行工况下，励磁系统应维持发电机端在发电机正常运行工况下，励磁系统应维持发电机端电压（或升压变压器高压侧电压）在给定水平。电压（或升压变压器高压侧电压）在给定水平。 2. 控制无功功率的分配

24、控制无功功率的分配 当发电机并入电力系统运行时，它输出的有功决定当发电机并入电力系统运行时，它输出的有功决定于从原动机输入的功率，而发电机输出的无功则和励于从原动机输入的功率，而发电机输出的无功则和励磁电流有关磁电流有关。改变励磁将会使发电机的端电压和输出改变励磁将会使发电机的端电压和输出无功都发生改变。无功都发生改变。五五. 发电机励磁控制系统发电机励磁控制系统的任务的任务 China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公

25、司 3提高同步发电机并列运行的稳定性提高同步发电机并列运行的稳定性 暂态稳定是指电力系统在受到大扰动，（例如高压输暂态稳定是指电力系统在受到大扰动，（例如高压输电网络中发生短路，或一台主要发电机被切除，）系电网络中发生短路，或一台主要发电机被切除，）系统能否在新的平衡状况下稳定工作问题。统能否在新的平衡状况下稳定工作问题。PP03120900图3-5 调节励磁对功率特性的影响 动态稳定则是指电力系统受干动态稳定则是指电力系统受干扰后（包括小干扰和大干扰）扰后（包括小干扰和大干扰），在考虑了各种自动控制装置，在考虑了各种自动控制装置的作用情况下，长时间的稳定的作用情况下，长时间的稳定性问题。性问

26、题。 （阻尼问题）（阻尼问题）China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司 4提高继电保护动作的灵敏度提高继电保护动作的灵敏度当系统处于低负荷运行状态时，发电机的励磁电流当系统处于低负荷运行状态时，发电机的励磁电流不大，若系统此时发生短路故障，其短路电流较小不大，若系统此时发生短路故障，其短路电流较小，且随时间衰减，以致带时限的继电保护不能正确，且随时间衰减，以致带时限的继电保护不能正确工作。励磁自动控制系统就可以通过

27、调节发电机励工作。励磁自动控制系统就可以通过调节发电机励磁对发电机进行强励，不仅有利于提高电力系统稳磁对发电机进行强励，不仅有利于提高电力系统稳定性外，还因加大了电力系统的短路电流而使继电定性外，还因加大了电力系统的短路电流而使继电保护的动作灵敏度得到提高。保护的动作灵敏度得到提高。 China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司 5快速灭磁快速灭磁当发电机或升压变压器（当发电机或升压变压器（采用单元式接线）内部故采用单

28、元式接线）内部故障时，为了降低故障所造障时，为了降低故障所造成的损害，要求这时发电成的损害，要求这时发电机能快速灭磁。此外，当机能快速灭磁。此外，当机组甩负荷时，可能造成机组甩负荷时，可能造成发电机严重过压。为防止发电机严重过压。为防止发电机机端电压过份升高发电机机端电压过份升高危及定子绝缘的程度，也危及定子绝缘的程度，也要求励磁系统有快速灭磁要求励磁系统有快速灭磁能力。能力。 China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司 6改善电力系统的运行条件改善电力系统的运行条件 当电力系统由于种种原因，出现短时低电压时，励磁当电力系统由于种种原因，出现短时低电压时，励磁自动控制系统可以发挥其调节功能，即大幅度地增加自动控制系统可以发挥其调节功能，即大幅度地增加励磁以提高系统电压。从而可以改善电力系统的运行励磁以提高系统电压。从而可以改善电力系统的运行条件。条件。China Resources China Resources （LuoyangLuoyang）Thermal Thermal Power Co.,LtdPower Co.,Ltd 洛阳华润热电洛阳华润热电有限公司有限公司再见