同步發(fā)電及結(jié)構(gòu)原理、運(yùn)行維護(hù)及試驗(yàn).doc

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1、同步發(fā)電及結(jié)構(gòu)原理、運(yùn)行維護(hù)及試驗(yàn)一、水輪機(jī)發(fā)電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、基本參數(shù)及相關(guān)知識(shí)1、工作原理同步發(fā)電機(jī)就是利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿?；定子和轉(zhuǎn)子是構(gòu)成發(fā)電機(jī)的最基本部分；轉(zhuǎn)子上為勵(lì)磁繞組；在勵(lì)磁繞組通電后，會(huì)形成磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，該磁場(chǎng)跟著旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)不斷切割定子的電樞繞組，所以定子繞組就感應(yīng)出電勢(shì)，在定子繞組接通后，就形成回路，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芗此^發(fā)電。2、同步發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)導(dǎo)線放在空心圓筒形鐵芯槽里，鐵芯是固定不動(dòng)的，稱為定子。磁力線由磁極產(chǎn)生，磁極是轉(zhuǎn)動(dòng)的，稱為轉(zhuǎn)子。定子和轉(zhuǎn)子是構(gòu)成發(fā)電機(jī)的最基本部分。為了得到三相交流電，沿定子鐵芯內(nèi)圓，每相隔l

2、20。分別安放著三相繞組A—x、B—Y、C—z，轉(zhuǎn)子上有勵(lì)磁繞組(也稱轉(zhuǎn)子繞組)R—L。同步發(fā)電機(jī)示意圖1一定子鐵芯；2--轉(zhuǎn)子；3一滑環(huán)；4一電刷；5一磁力線通過(guò)電刷和滑環(huán)的滑動(dòng)接觸，將勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電引入轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組，產(chǎn)生恒穩(wěn)的磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子被原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，定子繞組(也稱電樞繞組)不斷切割磁力線，就在其中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)來(lái)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由右手定則確定。由于導(dǎo)線有時(shí)切割N極，有時(shí)切割S極，因而感應(yīng)出的是交流電動(dòng)勢(shì)。3、同步的概念當(dāng)發(fā)電機(jī)帶上負(fù)荷以后，三相定子繞組中的定子電流(電樞電流)，將合成產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子以同速度、同方向旋轉(zhuǎn)，這就叫“同步”。轉(zhuǎn)速與頻率間有嚴(yán)格的關(guān)系，

3、即：f=pn/604、水輪發(fā)電機(jī)的型號(hào)水輪發(fā)電機(jī)的型號(hào)，是其類型和特點(diǎn)的簡(jiǎn)明標(biāo)志。其表示法為：我國(guó)水輪發(fā)電機(jī)型號(hào)部分由漢語(yǔ)拼音組成，表示符號(hào)為：SF一立式空冷水輪發(fā)電機(jī)；SFS一立式水內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)；sFW．一臥式水輪發(fā)電機(jī)；SFD一水輪發(fā)電一電動(dòng)機(jī)；SFG一貫式水輪發(fā)電機(jī)。4、水輪發(fā)電機(jī)的基本參數(shù)①額定電流In水輪發(fā)電機(jī)正常的連續(xù)運(yùn)行的最大工作線電流，其單位是A或kA。②.額定電壓Un水輪發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期工作的最高線電壓，單位為kv。③額定容量Sn水輪發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期安全運(yùn)行的最大允許輸出視在功率，表達(dá)式為Sn=√3SnIn，單位通常用kVA、MVA。如果用有功功率表示，即用額定線電流的有功分量與電壓所

4、做的功表示，其表達(dá)式為P=√3UnIncosφ。單位通常用MW表示。④額定功率因數(shù)cosφ。額定有功功率與額定視在功率的比值。其表達(dá)式為cosφ=Pn／Sn⑤額定轉(zhuǎn)速Nn水輪發(fā)電機(jī)的主軸旋轉(zhuǎn)次數(shù)，單位為r／min。Nn=60f／p⑥飛逸轉(zhuǎn)速Nf水輪發(fā)電機(jī)組在最高水頭下帶滿載負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，突然甩去負(fù)荷，又逢調(diào)速系統(tǒng)失靈，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)位于最大開度下，機(jī)組可能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速，稱為機(jī)組的飛逸轉(zhuǎn)速。⑦轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J所謂水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，是指轉(zhuǎn)子剛體內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量與其到旋轉(zhuǎn)軸距離平方的乘積之總和。⑧效率η水輪發(fā)電機(jī)的效率為發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸送的有功功率與輸入到發(fā)電機(jī)的水輪機(jī)軸功率之比。5、水輪發(fā)電機(jī)的損耗水輪發(fā)電機(jī)

5、的損耗可分為電磁損耗和機(jī)械損耗兩大類。電磁損耗一般分為基本損耗和附加損耗兩類?；緭p耗主要包括銅損耗、鐵損耗及勵(lì)磁損耗。附加損耗包括附加銅損耗和附加鐵損耗，機(jī)械損耗主要包括發(fā)電機(jī)的通風(fēng)損耗、風(fēng)摩損耗、滑環(huán)損耗以及軸承損耗等。附加損耗亦稱雜散損耗，在總損耗中所占比例很小，所以是次要損耗。而水輪發(fā)電機(jī)的主要損耗通常由銅損耗、鐵損耗、風(fēng)損耗及推力軸承損耗所構(gòu)成。⑴鐵損耗鐵損耗是指發(fā)電機(jī)定子鐵芯在交變主磁通的作用下而產(chǎn)生的渦流損耗和磁分子阻力的摩擦所引起的磁滯損耗。鐵損耗的大小主要取決于磁通密度的平方和頻率。⑵銅損耗銅損耗是指發(fā)電機(jī)的負(fù)荷電流通過(guò)定子繞組所產(chǎn)生的電阻損耗。銅損耗在數(shù)值上主要取決于發(fā)電機(jī)

6、負(fù)荷電流的平方，其次還與鐵芯的尺寸以及額定電壓等因素有關(guān)。⑶勵(lì)磁損耗勵(lì)磁損耗是指轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流通過(guò)磁極繞組時(shí)的電阻損耗以及電刷與滑環(huán)的接觸損耗。勵(lì)磁損耗在數(shù)值上主要與勵(lì)磁電流的平方有關(guān)。⑷通風(fēng)損耗所謂通風(fēng)損耗是指水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)中風(fēng)道和風(fēng)洞中的損耗，而風(fēng)摩損耗是指轉(zhuǎn)子表面以及風(fēng)扇克服空氣阻力摩擦的能量損耗。⑸軸承損耗水輪發(fā)電機(jī)的軸承損耗，主要包括推力軸承的摩擦損耗和油槽中的油流擾動(dòng)損耗以及導(dǎo)軸承的摩擦損耗。水輪發(fā)電機(jī)的效率為發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸送的有功功率與輸入到發(fā)電機(jī)的水輪機(jī)軸功率之比。也可以表示為，由1減去發(fā)電機(jī)的總損耗占發(fā)電機(jī)輸入功率的百分?jǐn)?shù)。它的表達(dá)式為式中P?！l(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸送的有

7、功功率，kW；pi——輸入到發(fā)電機(jī)的水輪機(jī)軸出力，kW；∑△p——水輪發(fā)電機(jī)的總損耗，kW。水輪發(fā)電機(jī)的效率高，說(shuō)明它的內(nèi)部損耗少；效率低，說(shuō)明它的內(nèi)部損耗多。一般在機(jī)組轉(zhuǎn)速相同的條件下，其效率將隨著發(fā)電機(jī)容量的增大而提高；在機(jī)組容量相同的條件下，高速水輪發(fā)電機(jī)的效率要高于低速水輪發(fā)電機(jī)的效率。6、水輪發(fā)電機(jī)的類型水輪發(fā)電機(jī)組的布置方式，水輪發(fā)電機(jī)有立式裝置、臥式裝置和斜式裝置三種。立式裝置的水輪