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第一章 600MW发电机结构
第一节 同时发电机发展概况
发电机功效是将原动机转轴上动能经过发电机转子和定子间磁场偶合作用, 转换到定子绕组上变成电能。
根据原动机不一样, 通常同时发电机分为水轮发电机、 汽轮发电机、 燃气轮发电机及柴油发电机等。 水轮发电机和柴油发电机转速较低, 极数较多, 多采取凸极式转子。 汽轮发电机和燃气轮发电机转速很高, 则采取隐极式转子。 现在600MW级燃煤机组是世界多数工业发达国家关键发展火电主力机组, 在部分国家火力发电机组标准系列中是一个关键等级。 这一容量等级机组也是现在中国火电建设中将要大力发展系列之一。
第二节 同时电机基础原理和结构
一、 同时电机基础特点
同时电机基础特点是: 同时电机转子转速恒等于定子旋转磁场同时转速, 它和电网频率之间严格遵守下式关系;
（1-1-4）
――转子转速（圈/分钟）;
——定子旋转磁场转速;
——转子极对数;
——频率;
同时电机即由此得名。 中国工业频率要求为＝50Hz, 而电机极对数户是整数, 所以, 对某一台同时电机其转速总为一固定值, 比如: 二极同时电机转速为3000r／min, 四极同时电机转速为1500rmin, 依这类推。
同时电机关键用来作为产生三相交流电发电机, 现代工农业所用交流电能几乎全由同时电机供给, 所以同时电机作用和价值是极其关键。
同时电机和其它全部电机一样, 从原理上讲也是可逆, 它不仅能够作为发电机运行, 也能够作为电动机运行。
同时电机另一个特殊运行方法为同时调相机, 或称同时赔偿机, 专门用来向电网发送送滞后无功功率, 以改善电网功率因数。
二、 同时电机基础工作原理
同时电机关键分定子和转子两部分。 通常同时电机定子(又称电枢)和异步电机定子相同, 在定子铁心内腔均匀冲槽, 槽中嵌放对称三相绕组。 同时电机转子结构和异步电机转子完全不一样, 图1-1-1所表示, 图中定子只画出d相两个等效集中绕组。 转子为凸极式。
图1-1-1 同时电机结构原理图
同时电机转子由铁心和励磁绕组组成．励磁绕组靠外接直流电源供给励磁电流。 当励磁绕组中流过直流电流后, 产生磁极磁场或称为励磁磁场, 原动机拖动转子旋转时, 主磁场同转子一起旋转, 就得到一个机械旋转磁场, 该磁场对定子发生相对运动, 在定子绕组中感应出三相对称交流电势。 因为定子三相对称绕组在空间相差120电角度, 所以三相电势也在时间上相差120电角度, 分别用表示．则
（1-1-5）
——为定子绕组中最大电势;
假如同时发电机接上负载, 就有三相电流流过, 这时同时发电机将机械能转换为电能。 接入电网同时发电机, 在一定条件下也可作电动机运行, 这时同时电动机便将电旋转变为机械能。
三、 同时电机结构特点
现代同时电机绝大部分全部是做成电枢固定而磁场旋转, 称为转场式, 如有特殊要求时, 可作为转枢式, 如交流励磁机。
在旋转磁极式同时电机中, 按磁极形状又可分为隐极式和凸极式两种, 图1-1-2所表示。
1一定于: 2一凸极转于, 3一隐极转于; 4一滑环
图1-1-2 同时电机基础型式
在固定电源频率下, 采取那一个形式转子和电机转速相关。 对于用汽轮机拖动同时发电机, 因为汽轮机转速较高(如 ＝l, 转子直径为1米时转子圆周线速度就达成157m／sec), 要求有足够机械强度, 所以转子磁极宜作成隐极式, 这种电机通常称为汽轮发电机。 对于用水轮机拖动发电机, 因为水轮机转速较低, 所以要求有较多磁极, 转子宜作成凸极式, 凸极式转子在结构和加工工艺上全部比隐极式简单, 这种电机通常称为水轮发电机。
不管是汽轮发电机还是水轮发电机, 它们全部含有共同三个部分, 即: 定子、 转子和气隙。 依靠转子磁场旋转, 在定于绕组中产生电磁感应, 实现能量转换。
因为同时电机励磁功率是由直流电源供给, 不像异步电机那样由电网供给无功励磁功率; 同时为了满足同时电机运行性能要求, 电机应含有较大气隙。 按容量大小不一样, ～8cm范围内。 而异步电机气隙较小,
同时电机定子铁心和绕组就其结构原理而言, 和异步电机没有本质区分, 只是因为同时电机容量大, 电压高, 所以要求部分特殊通风冷却和绝缘结构和专门加工工艺。
四、 汽轮发电机特点
现在, 我们着重介绍汽轮发电机特点。
因为原动机要求, 汽轮发电机均为横轴式(卧式)。 图1-1-3(a)和(b)为两极汽轮发电机