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凸極式發(fā)電機結構與并聯(lián)運行方式 |
發(fā)電機多數由柴油機驅動(dòng),電機磁極數由 4 極到 60 極,甚至更多。對應的轉速為 1500轉/分,一般都采用對材料和制造工藝要求較低的凸極式轉子。凸極式轉子的每個(gè)磁極常由 1~2 毫米厚的鋼板疊成,用鉚釘裝成整體,磁極上套有勵磁繞組。勵磁繞組通常用扁銅線(xiàn)繞制而成。磁極的極靴上還常裝有阻尼繞組。它是一個(gè)由極靴阻尼槽中的裸銅條和焊在兩端的銅環(huán)形成的一個(gè)短接回路。磁極固定在轉子磁軛上,磁軛由鑄鋼鑄成。凸極式轉子可分為臥式和立式兩類(lèi)。大多數同步電動(dòng)機、同步調相機和柴油機拖動(dòng)的發(fā)電機,都采用臥式結構;大容量柴油發(fā)電機則采用立式結構。
一、發(fā)電機的結構
臥式同步電機的轉子主要由主磁極、磁軛、勵磁繞組、集電環(huán)和轉軸等組成。其定子結構與異步電機相似。立式結構必須用推力軸承承擔機組轉動(dòng)部分的重力和水向下的壓力。大容量柴油發(fā)電機中, 此力可高達四、五十兆牛(約相當于四、五千噸物體的重力),所以這種推力軸承的結構復雜,加工工藝和安裝要求都很高。按照推力軸承的安放位置,立式柴油發(fā)電機分為懸吊式和傘式兩種。懸吊式的推力軸承放在上機架的上部或中部,在轉速較高、轉子直徑與鐵心長(cháng)度的比值較小時(shí),機械上運行較穩定。傘式的推力軸承放在轉子下部的下機架上或柴油機頂蓋上。負重機架是尺寸較小的下機架, 可節約大量鋼材,并能降低從機座基礎算起的發(fā)電機和廠(chǎng)房高度。
采用雙凸極結構的發(fā)電機,定子和轉子上均設有凸極齒,但定轉子上凸極齒的個(gè)數不相等。定子齒上繞有集中式繞組線(xiàn)圈,形成多相對稱(chēng)繞組結構,線(xiàn)圈為雙層圈邊,即每個(gè)定子槽中放置屬于不同線(xiàn)圈的兩個(gè)圈邊,繞組所有線(xiàn)圈保持相同的繞向,即通入同向電流后,所有定子極的磁鏈極性相同。電機每相繞組的自感和互感都會(huì )隨轉子位置改變而發(fā)生周期性變化,即電機可以同時(shí)依靠自感和互感變化產(chǎn)生的磁阻轉矩工作。本發(fā)明同時(shí)介紹了此種互感耦合型開(kāi)關(guān)磁阻電機的控制方法。該互感耦合型開(kāi)關(guān)磁阻電機可以提高電機的材料利用率,有效抑制電機轉矩脈動(dòng),電機的控制方式也更加靈活多樣。
凸極式無(wú)刷發(fā)電機電路圖 |
雙凸極發(fā)電機的結構圖 |
二、發(fā)電機的并聯(lián)方式
1、同步發(fā)電機的并聯(lián)運行
同步發(fā)電機絕大多數是并聯(lián)運行,并網(wǎng)發(fā)電的。各并聯(lián)運行的同步發(fā)電機必須頻率、電壓的大小和相位都保持一致。否則,并聯(lián)合閘的瞬間,各發(fā)電機之間會(huì )產(chǎn)生內部環(huán)流,引起擾動(dòng),嚴重時(shí)甚至會(huì )使發(fā)電機遭受破壞。但是,兩臺發(fā)電機在投入并聯(lián)運行以前,一般說(shuō)來(lái)它們的頻率與電壓的大小和相位是不會(huì )完全相同的。為了使同步發(fā)電機能投入并聯(lián)運行,首先必須有一個(gè)同步并列的過(guò)程。同步并列的方法可分為準同步和自同步兩種。同步發(fā)電機在投入并聯(lián)運行以后, 各機負載的分配決定于發(fā)電機的轉速特性。通過(guò)調節原動(dòng)機的調速器,改變發(fā)電機組的轉速特性,即可改變各發(fā)電機的負載分配,控制各發(fā)電機的發(fā)電功率。而通過(guò)調節各發(fā)電機的勵磁電流,可以改變各發(fā)電機無(wú)功功率分配和調節電網(wǎng)的電壓。
2、準同步并列
將已加勵磁的待投運發(fā)電機通過(guò)調節其原動(dòng)機的轉速和改變該發(fā)電機的勵磁,使其和運行中的發(fā)電機的頻率差不超過(guò) 0.1~0.5%。在兩機電壓相位差不超過(guò) 10°的瞬間進(jìn)行合閘并聯(lián),兩者即可自動(dòng)牽入同步運行。準同步并列的操作可以手動(dòng),也可以借自動(dòng)裝置完成。
3、自同步并列
把待投入并聯(lián)的發(fā)電機轉速調到接近電網(wǎng)的同步轉速,在未加勵磁的條件下就合閘并聯(lián),然后再加入勵磁,依靠發(fā)電機和電網(wǎng)之間出現的環(huán)流及相應產(chǎn)生的電磁轉矩把發(fā)電機迅速牽入同步。采用自同步并列時(shí),由于減少了調節發(fā)電機轉速、電壓和選擇合閘瞬間所需的時(shí)間,所以并列的過(guò)程較快,特別適宜于電力系統事故情況下機組的緊急投入。但是此法在并列合閘瞬間的電流沖擊比較大,會(huì )使電網(wǎng)電壓短時(shí)下降,電機繞組端部承受較大的電磁力。
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