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基本信息

作发电机运行的同步电机。是一种常用的交流发电机。在现代电力工业中,它广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。

由于同步发电机一般采用直流励磁,当其单机独立运行时,通过调
节励磁电流,能方便地调节发电机的电压。若并入电网运行,因电压由电网决定,不能改变,此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。

同步发电机的定子、转子结构与同步电机相淄博发电机出租同,一般采用三相形式,只在某些小型同步发电机中电枢绕组采用单相。

工作特性

表征同步发电机性能的主要是空载特性和负载运行特性。这些特性是用户选用发电机的重要依据。

空载特性

发电机不接负载时,电枢电流为零,称为空载运行。此时电机定子的三相绕组只有励磁电流If感生出的空载电动势E0(三相对称),其大小随If的增大而增加。但是,由于电机磁路铁心有饱和现象,所以两者不成正比(图1)。反映空载电动势E0与励磁电流If关系的曲线称为同步发电机的空载特性。

电枢反应

当发电机接上对称负载后,电枢绕组中的三相电流会产生另一个旋转磁场,称电枢反应磁场。其转速正好与转子的转速相等,两者同步旋转。

同步发电机的电枢反应磁场与转子励磁磁场均可近似地认为都按正弦规律分布。它们之间的空间相位差取决于空载电动势E0与电枢电流I之间的时间相位差。电枢反应磁场还与负载情况有关。

当发电机的负载为电感性时,电枢反应磁场起去磁作用,会导致发电机的电压降低;当负载呈电容性时,电枢反应磁场起助磁作用,会使发电机的输出电压升高。

负载运行特性

主要指外特性和调整特性。外特性是当转速为额定值、励磁电流和负载功率因数为常数时,发电机端电压U与负载电流I之间的关系。

调整特性是转速和端电压为额定值、负载功率因数为常数时,励磁电流If与负载电流I之间的关系,还显示出电阻性、电容性和电感性3种负载的情况。

由于电枢反应磁场影响的不同,三者的曲线也不一样。在外特性中,从空载到额定负载时电压的变化程度称为电压变化率△U,常用百分数表示为

同步发电机的电压变化率约为20~40%。一般工业和家用负载都要求电压保持基本不变。为此,随着负载电流的增大,必须相应地调整励磁电流。

3种不同性质负载下的调整特性。虽然调整特性的淄博发电机出租变化趋势与外特性正好相反,对于感性和纯电阻性负载,它是上升的,而在容性负载下,一般是下降的。

高速同步发电机

因大多数发电机与原动机同轴联动,火电厂都用高速汽轮机作原动机,所以汽轮发电机通常用高转速的2极电机,其转速达3000转/分(在电网频率为60赫时,为3600转/分)。

核电站多用4极电机,转速为1500转/分(当电网频率为60赫时,为1800转/分)。为适应高速、高功率要求,高速同步发电机在结构上一是采用隐极式转子,二是设置专门的冷却系统。

①隐极式转子:外表呈圆柱形,在圆柱表面开槽以安放直流励磁绕组,并用金属槽楔固紧,使电机具有均匀的气隙。由于高速旋转时巨大的离心力,要求转子有很高的机械强度。隐极式转子一般由合金钢整块锻成,槽形一般为开口形,以便安装励磁绕组。在每一个极距内约有1/3部分不开槽,形成大齿;其余部分的齿较窄,称做小齿。

大齿中心即为转子磁极的中心。有时大齿也开一些较小的通风槽,但不嵌放绕组;有时还在嵌线槽底部铣出窄而浅的小槽作为通风槽。隐极式转子在转子本体淄博发电机出租轴向两端还装有金属的护环和中心环。护环是由合金制成的厚壁圆筒,用以保护励磁绕组端部不至被巨大的离心力甩出;中心环用以防止绕组端部的轴向移动,并支撑护环。此外,为了把励磁电流通入励磁绕组,在电机轴上还装有集电环和电刷。

近年来,还在研究用氟利昂作为冷却介质的蒸发冷却淄博发电机出租技术。氟利昂绝缘好,很容易气化,利用其气化潜热来冷却电机,是一种有意义的探索方向。

低速同步发电机

多数由较低速度的水轮机或柴油机驱动。电机磁极数由4极到60极,甚至更多。对应的转速为1500~100转/分及以下。由于转速较低,一般都采用对材料和制造工艺要求较低的凸极式转子。

凸极式转子的每个磁极常由1~2毫米厚的钢板叠成,用铆钉装成整体,磁极上套有励磁绕组(图4)。励磁绕组通常用扁铜线绕制而成。磁极的极靴上还常装有阻尼绕组。


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