发电机基础知识讲解
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30个发电机的基础知识点1、什么是“同步”发电机?同步转速是如何确定的?答:发电机是发电厂的心脏设备,发电机按其驱动的动力大致可分为水轮发电机(水力)和汽轮发电机(蒸汽)。
本书所涉及的内容均是指同步发电机(限于立式水轮发电机)。
发电机在正常运行时,在发电机定转子气隙间有一个旋转的合成磁场,这个磁场由两个磁场合成:转子磁场和定子磁场。
所谓“同步”发电机,就是指发电机转子磁场的转速(原动机产生)与定子磁场的转速(电力系统频率决定)相等。
转子磁场由旋转的通有直流电的转子绕组(磁极)产生,转子磁场的转速也就是转子的转速,也即整个机组的转速。
转子由原动机驱动,转速由机组调速器进行调节,这个转速在发电机的铭牌上都有明确标示。
定子旋转磁场由通过三相对称电流的定子三相绕组(按120°对称布置)产生,其转速由式确定(式中:p为转子磁极对数;f为电力系统频率;n为机组转速)。
从式中可见,对某一具体的发电机,其磁极对数是固定不变的,而我国电力系统的频率也是固定的,即50Hz(也称工频),可见每一具体的发电机的定子旋转磁场的转速在发电机制造完成后就是“定值”。
当然,电力系统的频率并不能真正稳定在50Hz的理论值,而是允许在这个值的上下有微小的波动,也即定子磁场在运行中实际是在额定转速值的周围动态变化的。
转子磁场为了与定子磁场同步也要适应这个变化,也即机组的转速作动态的调整。
如果转速不能与定子磁场保持一致,则我们说该发电机“失步”了。
2、什么是发电机的飞轮力矩?它在电气上有什么意义?答:发电机飞轮力矩,是发电机转动部分的重量与其惯性直径平方的乘积。
看起来它是一个与电气参数无关的量,其实不然,它对电力系统的暂态过程和动态稳定影响很大。
它直接影响到在各种工况下突然甩负荷时机组的速率上升及输水系统的压力上升,它首先应满足输水系统调节保证计算的要求。
当电力系统发生故障,机组负荷突变时,因调速机构的时滞,使机组转速升高,为限制转速,机组需一定量的飞轮力矩越大,机组转速变化率越小,电力系统的稳定性就越好。
发电机励磁基础知识讲座第一讲 发电机和三相交流电路一、同步发电机的基本原理:1.电磁感应定律:导线在磁场中运动切割磁力线,在导线两端产生感应电势。
线圈在磁场里运动,如通过线圈截面的磁力线(或磁通)发生变化,在线圈也会感应电势,其感应电势:dtd Ne φ= 式中:e ----线圈两端的感应电势;N ----线圈的匝数;φ---- 通过线圈的磁通。
从式中看到感应电势的大小与线圈的匝数成正比;与磁通的变化率成正比(也就是发电机的旋转速度成正比)2.一个矩形线圈在单(对)极磁场转动的感应电势:下图为一个矩形线圈在单极磁场转动时,在不同位置产生的电势,从图中看到:在当线圈转动到1和5位置时,线圈面的垂直方向与磁力线方向平行,因导线没有切割磁力线,线圈输出电压为零;当线圈逆时针转动到3和7位置时,线圈面的垂直方向与磁力线方向垂直,导线垂直切割磁力线,线圈输出电压达到最大值,输出电压的瞬时值按正弦规律:αsin Em e =式中:e ----线圈处在某一位置感应电势的瞬时值Em ----感应电势的最大值α----线圈面的垂直方向与磁力线方向的夹角α角称为电角度,它直接影响感应电压的大小和方向,如果我们把线圈从1位置逆时针旋转到5位置,这时段输出电压定义为正的话,线圈从5位置逆时针旋转到1位置这时段输出电压就为负了。
上面我们讨论是单极(一对磁极),线圈在磁场中旋转一圈360°为一周期,如果是二对磁极,线圈在磁场中旋转一圈360°就完成了二个周期了;换句话来说:如果线圈在单对极磁场里以每秒钟50圈的速度旋转,在线圈感应的电压交变频率50HZ,那么同样的线圈在二对极的磁场里旋转,如果还是需要输出交变频率50HZ 的话,线圈以每秒钟25圈的速度旋转就可以了。
pf n 60= n ---- 线圈每分钟旋转的圈数p ---- 磁极对数f ---- 电势输出频率这里可以看到:频率一定的前提下,在不同制造角度需要,如果允许有比较高的转速,磁极的对数可以造得很少(如汽轮发电机);反之如发电机的转速提不高,磁极的对数就要比较多(如水轮发电机)发电机的体积也比较大。
发电机是一种将机械能转化为电能的装置,广泛应用于工业生产、家庭生活以及各种交通工具中。
它的构造和工作原理是物理学领域的重要知识,下面我们将重点介绍发电机的构造和工作原理。
一、发电机的构造发电机通常由定子和转子两部分组成。
1. 定子:定子是发电机的固定部分,主要由铁芯和线圈组成。
铁芯用于集中磁场,线圈则是电磁感应的关键部分。
线圈一般由导电材料制成,固定在铁芯上。
2. 转子:转子是发电机的旋转部分,主要由轴、磁极和励磁部分构成。
磁极通常采用永磁体或者电磁铁制成,它们的旋转产生磁场变化,从而引起定子线圈中的感应电动势。
励磁部分则用于给转子提供电能,使其具有旋转运动。
二、发电机的工作原理发电机的工作原理主要依赖于电磁感应定律和发电机定则。
1. 电磁感应定律:电磁感应定律是物理学中的基本定律,它指出当导体相对于磁场运动或者磁场强度发生变化时,就会在导体中产生感应电动势。
2. 发电机定则:根据发电机定则,当一个闭合线路在磁场中运动时,线路中就会产生感应电动势。
感应电动势的大小与线路的形状、磁场的强度以及线路在磁场中的运动状态有关。
基于以上原理,发电机工作时,定子线圈中会产生感应电动势,在外部串联负载电阻后,就能产生电流。
而这个电流就是我们常说的交流电。
发电机产生电流的过程是一个动态过程,其中包含了磁场的变化、电势差的产生和电流的流动。
三、发电机的分类根据不同的工作原理和结构特点,发电机可以分为直流发电机和交流发电机。
1. 直流发电机:直流发电机是通过直接将机械能转化为直流电的发电机。
它的结构简单,运行稳定,是较为成熟的发电设备之一。
直流发电机根据励磁方式的不同又可分为分为永磁直流发电机和励磁直流发电机两种类型。
2. 交流发电机:交流发电机是通过感应原理将机械能转化为交流电的发电机。
它的结构复杂,但是应用范围更广,可以大规模应用于供电系统中。
根据磁场产生方式的不同,交流发电机又可分为同步发电机和异步发电机两种类型。
发电机重要基础知识点发电机是将机械能转化为电能的设备,广泛应用于发电、工业生产和家庭用电等领域。
在学习发电机的基础知识时,以下几个点是非常重要的:1. 电磁感应原理:发电机的核心原理是电磁感应。
当导体在磁场中运动时,它会产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律,磁通量的变化率与感应电动势成正比。
发电机通过转子上的磁场和定子上的导线相互作用,使得导线中产生电流。
2. 构造与工作原理:发电机通常由转子、定子和磁场等部分组成。
转子是一个绕在轴上的导体线圈,通常称为电枢。
定子是一组定位固定的导体线圈,也被称为感应线圈。
当转子旋转时,由于转子和定子之间产生电磁感应作用,导线中会产生电流。
这时,通常通过电刷和集电环将电流导出。
3. 类型和应用:根据不同的工作原理和结构,发电机可以分为直流发电机和交流发电机。
直流发电机通过永磁体和电刷与转子接触,产生直流输出电流。
交流发电机则通过转子上的励磁线圈产生交变磁场,从而产生交流输出电流。
发电机应用广泛,包括火力发电、水力发电、风力发电、家用发电等。
4. 效率和功率的计算:发电机的效率是指输出电功率与输入机械功率之比。
通常用百分比表示,理想情况下效率达到100%。
功率则是指单位时间内所做的功,以瓦特(W)为单位。
发电机的额定功率是指其能够持续输出的最大功率。
5. 维护与故障排除:发电机在使用过程中需要定期进行维护,包括清洁、润滑和紧固等。
常见的故障包括磁场故障、接线故障、绝缘故障等,需要通过检修和更换部件进行排除。
以上是发电机重要的基础知识点,掌握这些知识可以帮助我们更好地理解发电机的工作原理和应用,有助于我们在实际应用中进行维护和故障排除。
发电机培训资料发电机是一种能够将机械能转化为电能的设备,广泛应用于各个领域。
为了能够正常地运行和维护发电机,进行发电机培训是非常必要的。
本文将提供一些发电机培训资料,帮助您了解发电机的基本原理、运行维护和故障排除等方面的知识。
一、发电机的基本原理1. 发电机的工作原理:了解发电机是如何将机械能转化为电能的,通过感应法则和右手定则的解释,让学员深入了解发电机的基本工作原理。
2. 发电机的构造:详细介绍发电机的结构和组成部分,包括转子、定子、励磁系统等,以便学员能够对发电机的整体结构和各个部件的功能有一个全面的了解。
3. 发电机的类型:介绍常见的发电机类型,包括交流发电机和直流发电机等,了解它们的不同特点和适用范围。
二、发电机的运行维护1. 发电机的启动和停机:介绍发电机的启动和停机步骤,包括机械启动和电启动等,让学员了解如何正确操作发电机的启停过程。
2. 发电机的运行参数监测:介绍发电机运行过程中需要监测的参数,包括电压、电流、转速、温度等,以便及时发现并解决运行异常问题。
3. 发电机的维护保养:详细介绍发电机的定期维护工作,包括清洁、润滑、紧固等,帮助学员掌握正确的发电机维护方法,延长发电机的使用寿命。
三、发电机故障排除1. 发电机故障的分类:介绍常见的发电机故障类型,包括电气故障、机械故障和控制故障等,帮助学员对故障进行分类和理解。
2. 发电机故障诊断:详细介绍发电机故障的诊断步骤和方法,包括观察、测量和分析等,让学员能够准确地判断发电机故障的原因和解决方案。
3. 发电机故障的修复:介绍发电机故障修复的基本原则和注意事项,包括更换零配件、调整电气连接等,帮助学员进行故障排除和修复工作。
四、发电机的安全操作1. 发电机的安全操作规程:介绍发电机的安全操作规程和注意事项,包括接地、防护措施和操作流程等,帮助学员在操作发电机时遵守安全规定,确保人身安全和设备正常运行。
2. 发电机的安全设施:介绍发电机常见的安全设施,包括漏电保护器、过电压保护器和接地保护装置等,让学员了解并正确使用这些设施,预防事故的发生。
发电机知识点归纳总结发电机知识点归纳总结一、引言发电机是将机械能转化为电能的装置,是电力系统的重要组成部分。
它的工作原理和性能参数对于电力工程师和相关领域的从业人员来说都非常重要。
本文旨在对发电机的知识点进行归纳总结,以帮助读者更好地理解和应用发电机。
二、发电机的基本原理1. 电磁感应定律:法拉第电磁感应定律指出,当闭合线圈中的磁通量发生变化时,线圈两端会产生感应电动势。
2. 转子和定子:发电机由转子和定子两部分组成。
转子是旋转部分,包括磁场和导体;定子是固定部分,包括外功率电路和励磁电路。
3. 动磁场和静磁场:动磁场是由旋转的转子产生的,是变化的磁场;静磁场是由定子上的励磁电流产生的,是恒定的磁场。
4. 感应电动势:当转子旋转时,它会切割磁场线,产生感应电动势。
感应电动势的大小与线圈匝数、磁场强度、转子旋转速度等因素有关。
三、发电机的类型1. 直流发电机:直流发电机通过刷子和换向器将交流电转化为直流电。
直流发电机具有简单、可靠、调节范围大等优点,广泛应用于电力系统中。
2. 交流发电机:交流发电机由定子和转子组成,它的旋转磁场与定子线圈切割,产生交流电。
交流发电机具有结构简单、容量大等优点,用于商业电力供应。
3. 同步发电机:同步发电机是一种将机械能转化为电能的发电机。
它的转子速度与电力系统的频率保持同步,广泛应用于电力系统中。
4. 异步发电机:异步发电机是一种将机械能转化为电能的发电机。
它的转子速度与电力系统的频率不同步,通过转速差产生转矩,实现能量转换。
四、发电机的性能参数1. 额定功率和额定电流:发电机的额定功率是指在额定状态下,发电机可以持续输出的功率。
额定电流是在额定状态下,发电机的输出电流。
2. 功率因数:功率因数是指发电机输出电流与电压之间的相位差,反映了发电机的功率输出效果。
3. 励磁方式:发电机的励磁方式分为独立励磁和自励励磁两种,前者需要外界电源提供励磁电流,后者通过自我激励产生励磁电流。
生产培训教案培训题目:发电机知识讲解培训目的:了解发电机及励磁系统基本知识,发电机保护,运行定期检修试验项目。
内容摘要:1、发电机工作原理。
2、发电机获得励磁电流的几种方式。
3、发电机保护4、发电机试验:培训内容:发电机基本原理:三相同步发电机由原动机拖动直流励磁的同步发电机转子,以转速n(rpm)旋转,根据电磁应原理,三相定子绕阻就会感应(产生)交流电势。
定子绕阻若接入用电负载,电机就有交流电能输出。
发电机是利用电磁感应现象的原理制成的,它是把机械能转化为电能的装置。
交流发电机主要由转子和定子两部分组成,另外还有滑环、电刷等。
感应电势E=4.44fNΦ(N:匝数)频率f=Pn/60交流发电机的特点:把机械能转化为电能的一种机器。
因为它提供的是方向做周期性变化的交流电,故称为交流发电机。
发电机的主要构造是转子(转动部分)和定子(固定部分),滑环两个,电刷两个。
小型发电机的转子是线圈,定子产生磁场,就像教学演示用的模型一样。
大型发电机恰好相反。
它的线圈是定子,产生磁场是转子。
同步发电机为了实现能量的转换,需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流,称为发电机的励磁电流。
根据励磁电流的供给方式,凡是从其它电源获得励磁电流的发电机,称为他励发电机,从发电机本身获得励磁电源的,则称为自励发电机。
发电机获得励磁电流的几种方式:1、直流发电机供电的励磁方式:这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机,这种专用的直流发电机称为直流励磁机,励磁机一般与发电机同轴,发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。
这种励磁方式具有励磁电流独立,工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点,是过去几十年间发电机主要励磁方式,具有较成熟的运行经验。
缺点是励磁调节速度较慢,维护工作量大,故在10mw以上的机组中很少采用。
2、交流励磁机供电的励磁方式现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。
交流励磁机也装在发电机大轴上,它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁,此时,发电机的励磁方式属他励磁方式,又由于采用静止的整流装置,故又称为他励静止励磁,交流副励磁机提供励磁电流。
交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。
为了提高励磁调节速度,交流励磁机通常采用100——200hz的中频发电机,而交流副励磁机则采用400——500hz的中频发电机。
这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内,转子只有齿与槽而没有绕组,像个齿轮,因此,它没有电刷,滑环等转动接触部件,具有工作可靠,结构简单,制造工艺方便等优点。
缺点是噪音较大,交流电势的谐波分量也较大。
3、无励磁机的励磁方式:在励磁方式中不设置专门的励磁机,而从发电机本身取得励磁电源,经整流后再供给发电机本身励磁,称自励式静止励磁。
自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。
自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流,经整流后供给发电机励磁,这种励磁方式具有结简单,设备少,投资省和维护工作量少等优点。
自复励磁方式除没有整流变压外,还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。
这种互感器的作用是在发生短路时,给发电机提供较大的励磁电流,以弥补整流变压器输出的不足。
这种励磁方式具有两种励磁电源,通过整流变压器获得的电压电源和通过串联变压器获得的电流源。
发电机与励磁电流的有关特性1、电压的调节自动调节励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。
无功负荷电流是造成发电机端电压下降的主要原因,当励磁电流不变时,发电机的端电压将随无功电流的增大而降低。
但是为了满足用户对电能质量的要求,发电机的端电压应基本保持不变,实现这一要求的办法是随无功电流的变化调节发电机的励磁电流。
2、无功功率的调节:发电机与系统并联运行时,可以认为是与无限大容量电源的母线运行,要改变发电机励磁电流,感应电势和定子电流也跟着变化,此时发电机的无功电流也跟着变化。
当发电机与无限大容量系统并联运行时,为了改变发电机的无功功率,必须调节发电机的励磁电流。
此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”,而是只是改变了送入系统的无功功率。
3、无功负荷的分配:并联运行的发电机根据各自的额定容量,按比例进行无功电流的分配。
大容量发电机应负担较多无功负荷,而容量较小的则负提供较少的无功负荷。
为了实现无功负荷能自动分配,可以通过自动高压调节的励磁装置,改变发电机励磁电流维持其端电压不变,还可对发电机电压调节特性的倾斜度进行调整,以实现并联运行发电机无功负荷的合理分配。
自动调节励磁电流的方法在改变发电机的励磁电流中,一般不直接在其转子回路中进行,因为该回路中电流很大,不便于进行直接调节,通常采用的方法是改变励磁机的励磁电流,以达到调节发电机转子电流的目的。
常用的方法有改变励磁机励磁回路的电阻,改变励磁机的附加励磁电流,改变可控硅的导通角等。
这里主要讲改变可控硅导通角的方法,它是根据发电机电压、电流或功率因数的变化,相应地改变可控硅整流器的导通角,于是发电机的励磁电流便跟着改变。
这套装置一般由晶体管,可控硅电子元件构成,具有灵敏、快速、无失灵区、输出功率大、体积小和重量轻等优点。
在事故情况下能有效地抑制发电机的过电压和实现快速灭磁。
自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。
被测量信号(如电压、电流等),经测量单元变换后与给定值相比较,然后将比较结果(偏差)经前置放大单元和功率放大单元放大,并用于控制可控硅的导通角,以达到调节发电机励磁电流的目的。
同步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步,以保证控硅的正确触发。
调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分配无功负荷。
稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元。
励磁系统稳定单元用于改善励磁系统的稳定性。
限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。
必须指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元,一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。
自动调节励磁的组成部件及辅助设备自动调节励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器;励磁装置需要提供以下电流,厂用ac380v、厂用dc220v 控制电源.厂用dc220v合闸电源;需要提供以下空接点,自动开机.自动停机.并网(一常开,一常闭)增,减;需要提供以下模拟信号,发电机机端电压100v,发电机机端电流5a,母线电压100v,励磁装置输出以下继电器接点信号;励磁变过流,失磁,励磁装置异常等。
励磁控制、保护及信号回路由灭磁开关,助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器等组成。
在同步发电机发生内部故障时除了必须解列外,还必须灭磁,把转子磁场尽快地减弱到最小程度,保证转子不过的情况下,使灭磁时间尽可能缩短,是灭磁装置的主要功能。
根据额定励磁电压的大小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。
获得励磁电流的方法称为励磁方式。
目前采用的励磁方式分为两大类:一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统;另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统。
现说明如下:1 直流励磁机励磁直流励磁机通常与同步发电机同轴,采用并励或者他励接法。
采用他励接法时,励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供给。
2 静止整流器励磁同一轴上有三台交流发电机,即主发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。
副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供,待电压建立起来后再转为自励(有时采用永磁发电机)。
副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机,而主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组。
为何发动机定子绕组采用双Y接线:发电机Y接线能消除三次谐波(三次谐波环流均消耗于),电枢磁场是无法做到完全正玄波形,产生三次谐波电势不可避免。
(双Y型接线,比单Y接线其磁势及电势的波形更优,双Y接线可以装设横差保护。
)345号机发动机装设出口开关优劣:机端装设开关,断开后主变低压侧无接地点,理论上的低压侧零序等值阻抗开路,发生一点接地后无零序电流,当然三次谐波电势还是存在的,但其数值很小,保护灵敏度不高。
另一个原因,还有一个作用是,在发生单相接地时,限制非故障相电压不至于升至1.732倍(限制故障过电压不大于2.6倍,这是初设人给的解释)。
电流闭锁失步保护作用发电机失步进入异步运行状态后,在机端与系统电压相位差接近180°是,发动机与主变间环流非常大,此时跳开发动机出口开关将使其断开很大的故障电流,对开关寿命及安全构成极大损伤,为保护发电机出口开关,当电流大于14万安培时闭锁失步功能,一个指令闭锁开关跳闸,同时发指令闭锁另柜失步保护跳闸。
发电机功率圆特性曲线:90°角发电机保护:双套设置,完全独立。
每套有三个M-3425继电器。
发变组保护01(和04)柜M-3425-2发变组保护01(和04)柜M-3425-3发电机试验:气密性试验:0.5MPA压力,维持24小时测量泄漏量,注意维持发电机内其他温度保持不变。
空载特性试验:发电机机端电压与励磁电流的关系曲线。
短路特性试验:发电机短路电流与励磁电流的关系曲线。
零起升压同期回路检查:主要是校验发电机同期装置及其二次回路接线的正确性。
假同期试验:隔离刀闸断开,经同期合闸,用录波仪测量开关合闸时间与相位角是否一致,是否符合同期条件。
交流阻抗测试:要求在不同转速下测量交流阻抗值,偏差不大于10%。
铁损试验:加入1.4T(特斯拉)的磁密,测铁心损耗及铁心局部温升。
定子绕组起晕试验:目测无明显白光点。
定子绕组端部固有频率测定:防止线帮固有频率落入倍频自激振荡区。
电位外移试验:机端加额定电压,在端部手包绝缘处测感应电压要小于500V。
交直流耐压试验:加4万伏直流电压,维持1分钟,读取各阶段泄漏电流。
加1.5倍交流电压,维持1分钟,读取各阶段泄漏电流。
绝缘测量:要求大于1000兆欧,相偏差系数不大于2。
直阻测量:检查定子线棒焊接。
定子水流量标定(超声波):测量线棒冷却水流量。
定子水热水流测试:测量冷却水通道有无堵塞。
局放:(测量泄漏电流)大型发电机定子绕组局放的在线监测对减少停电事故、提高供电质量、甚至对电力系统的安全稳定运行,都具有十分重大的意义,国内外对电机局放的在线监测技术已经做了大量的研究工作,也开发了各种在线局放监测系统应用于上千台电机中。
但如何根据检测到的放电信号判断电机绝缘状况是在线监测技术的难点之一。
(对于主变局部放电监测和定位局部放电(PD)是变压器常见故障,110kV及以上电力变压器事故中,有50%属于正常运行电压下,发生匝间短路,其原因大都是局部放电所致。