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    发电机任务原理

    发电机任务原理
      
      一、电磁感到
      
      我们晓得,统统物体都是由分子构成,分子由原子构成,原子又由原子核和在它四周旋转的电子构成。原子核带的是正电荷,电子带的是负电荷,相互吸引,而且电荷数目是相称的,故原子对外不出现电性。
      
      取一根直导体,导体在磁场中作“切割”磁感到线的活动时,导体中就会发生感到电动势。这是由于导体在磁场内作“切割”磁感到线活动时,导体的正电荷、自在电子将以异样的速率在磁场内活动,磁场对活动电荷发生作用力,作用力的偏向由左手定章断定,因而正电荷由导体b端移向a端,自在电子由导体的a端移向b端。后果b端聚集了电子而带负电,a端少了电子而带正电,使导体两头发生肯定的电位差,即导体中发生感到电动势。(这相称于发电机处于匀速运转形态)。当接通外电路时,电路中便会构成感到电流。(这相称于发电机处于运转供电形态)。
      
      感到电动势的偏向,可由右手定章来决议:行将右手掌放平,大拇指与四指垂直,以掌心迎向磁感到线,大拇指指导游体活动的偏向,则四指的偏向即是感到电动势的偏向。直导体中感到电动势的巨细则与磁感到强度B、导体活动速率v及导体长度L成反比,当导体活动的偏向与磁场偏向平行时,导体中不发生感到电动势。
      
      二、正弦交换电动势的发生
      
      发生正弦交换电动势的复杂发电机表示图。
      
      我们把线图在到处地位电势的巨细变革用图形来表现,就可以画出交换电的波形来。这种按正弦曲线纪律变革的电流(或电势)就叫正弦交换电。
      
      在发电机转子上放着三个完全相反的、相互相隔120°的独立绕组A—X、B—Y、C—Z。当转子在按正弦散布的磁场中以恒定速率旋转时,就可发生三个独立的对称三相电势eA、EB、EC。
      
      三、同步电机的根本任务原理
      
      (一)同步电机的分类
      
      按运转方法和功率转换偏向,同步电机分为发电机、电动机。发电机将机器能转换成电能,电动机将电能转换为机器能。
      
      从构造特点来看,同步发电机分为旋转电枢式和旋转磁极式。
      
      大中容量同步发电机,磁极旋转、电枢运动,称为旋转磁极式。
      
      某些小容量同步发电机,电枢旋转、磁极运动,称为旋转电枢式。
      
      由于电枢电势经过集电环和电刷引出,大电流时容易发生火花和磨损。从制造工艺、绝级功能和任务牢靠性等方面比拟,容量愈大旋转磁极式的良好性愈多。旋转磁极式同步电机按磁极外形又可分为隐极式和凸极式两种。
      
      同步电机转子方式与转速有关。隐极式同步电机,制造工艺较庞大,但机器强度较高,宜用于高速。汽轮机是一种高速原动机,转速达3000r/min,汽轮发电机多为隐极式的。凸极式同步电机,构造较为复杂,但机器强度较低,实用于低速。水轮机普通转速地1000r/min,因此水轮发电机皆为凸极式的。同步电动机和赔偿机多为凸极式的。
      
      (二)同步电机的根本构造
      
      同步电机与异步电机一样,其构造根本由两局部组成,一是旋转局部为磁极称为转子,二是运动局部为电枢称为定子。。
      
      (1)定子
      
      定子称为电枢,所谓电枢,便是电机中发生感到电动势局部。它次要由定子死心、三相定子绕组和机座等构成。定子死心由扇形硅钢片叠成,每隔4~5cm留有透风沟,死心两头安排压板,然后用双头螺栓从背部夹紧而成为一体,整个死心牢固在机座内定位筋上,且在机座外壳与死心外圆之间留有透风道。在死心内圆的槽中安顿定子绕组并用槽楔压紧。电枢绕组由绝缘的铜导体绕成,依照电机的差别额外电压,用云母带或棉纱带包扎。槽与绕组之间垫有绝缘。定子端盖上装有电刷架,由石墨制成的电刷装在刷架上的刷握内。电刷与轴上滑环滑动打仗,直流电流颠末电刷、滑环通入励磁绕组。
      
      (2)转子
      
      转子是由转轴、转子支架、轮环(即磁轭)、磁极和励磁绕组等构成。磁极由厚为1~5mm的钢板冲片叠成,在磁极两个端面上装有磁极压板,用铆钉铆装为一体。励磁绕组套装在磁极上,它多用扁铜线绕成,每匝绕组之间垫有石棉纸板绝缘。绕组经浸胶与热压处置,成为巩固全体。绕组与磁极之间绝缘。各励磁绕组串联后接到滑环上。环与环,环与轴之间,互相绝缘。
      
      凸极式同步电机在磁极上还装有阻尼绕组,它同感到电动机的笼型构造类似,整个阻尼绕组由拔出磁极阻尼槽中的裸铜条和端面的铜环焊接而成,如图4-52所示,阻尼绕组可改进同步发电机的运转功能,对同步电动机来说,它次要作起动绕组用。
      
      磁极牢固在轮环上,磁极下部做成T尾,以便与轮环的T尾槽拆卸。中小型电机也可用螺栓牢固。大型电机轮环由厚2~2.5mm钢板冲成扇形片叠成,中小型电机磁轭常用整块钢板冲片叠成或用铸钢制成。转子由转子支架支持,转子支架应有充足的强度。
      
      (3)发电机的次要参数
      
      发电机的铭牌上都给出了次要的额外值。为了包管发电机牢靠运转,必需严厉恪守这些参数。
      
      额外功率PN——在额外运转(额外电压、电流、频率和功率因数)条件下,发电性能收回的最大功率。单元为KW,也有效视在功率表现的,此时以KVA为单元。
      
      额外电压UN——在额外运转条件下,电机定子三相线电压值,单元为V或KV。
      
      额外电流IN——额外运转时,流过定子绕组的线电流,单元为A或KA。在此值运转,线圈的温升不会超越容许范畴。
      
      功率因数——额外运转状况下,有功功率和视在功率的比值,即:
      
      普通电机的。
      
      额外频率f——额外运转状况下输入交换电的频率。我国电网的频率为50Hz。
      
      额外转速nN——额外运转时转子的转速,单元为r/min。
      
      相数m——即发电机的相绕组数。常用的是三相交换同步发电机。
      
      依据下面的界说,对三相交换同步发电机来说,额外电压、额电电流和额外功率之间有上面干系:
      
      别的,铭牌上另有其他运转数据,比方额外负载时的温升(TN)、额外励磁电流(IfN)、额外励磁电压(UfN)等。
      
      三)交换同步发电机任务原理
      
      复杂的转磁式三相交换同步发电机如图1-8-14所示。直流励磁机供应的直流电流畅过电刷和滑环输出励磁绕组(也叫转子组),以发生磁场。在定五子槽里放着三个构造相反的绕组AX、BY、CZ(A、B、C为绕组始端,X、Y、Z为绕组末了)。三个绕组的空间地位互差120°电角度。
      
      励磁机
      
      当原动机拖动电机转子和励磁机旋转时,励磁机输入的直流电流流入转子绕组,发生旋转磁场,磁场切割三相绕组,发生三个频率相反、幅值相称、相应差为120°的电动势。设磁极磁场的磁通密度沿定于子圆周按正弦纪律散布,相电势的最大值为Em,A相电势的初相角为零。
      
      当转子磁极为一对时,转子旋转一周,绕组中感到电势恰好变革一次。电机具有p对磁极时,转子旋转一周,感到电势变革p次。设转子每分钟转为n,则转子每秒钟旋转n/60转。因而感到电势每秒钟变革pn/60次,即电势的频率为:
      
      国际规则,产业交换电的频率为50Hz,因而,同步发电机的转速n一电网频率f之间具有严厉的干系。当电网频率肯定时,同步发电机的转速为一恒定值。为了包管发电机收回恒定频率的交换电,在原动机上都装无机械或电子调速器,完成转速波动。这是同步电机与异步电机的基本差异。