交流勵磁原理

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1、交流勵磁發(fā)電機(jī)又被人們稱之為雙饋發(fā)電機(jī).交流勵磁發(fā)電機(jī)由于轉(zhuǎn)子方采用交流電壓勵磁,使其具有靈活的運(yùn)行方式,在解決電站持續(xù)工頻過電壓,變速恒頻發(fā)電,抽水蓄能電站電動發(fā)電機(jī)組的調(diào)速等問題方面有著傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)無法比擬的優(yōu)越性.交流勵磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為多相對稱繞組,正常運(yùn)行時轉(zhuǎn)子通以多相對稱交流勵磁。交流勵磁發(fā)電機(jī)的性能特點(diǎn)·由于增加了其勵磁控制的自由度,該類電機(jī)具有超越傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的性能,它們是:(1)良好的穩(wěn)定性及轉(zhuǎn)速適應(yīng)能力。交流勵磁發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時,其轉(zhuǎn)子勵磁頻率可根據(jù)所需電機(jī)的轉(zhuǎn)速加以控制,因此當(dāng)水電站采用這種電機(jī)前期發(fā)電時,僅需控制轉(zhuǎn)子勵

2、磁頻率就能達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的,以適應(yīng)水頭、流量的變化,使整個發(fā)電期皆有較高的能量效率及水機(jī)的壽命。動態(tài)過程中,由于電網(wǎng)頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速解耦,即系統(tǒng)的頻率與電機(jī)運(yùn)動的轉(zhuǎn)速成為可控的柔性聯(lián)接,利于定、轉(zhuǎn)子的大小及相對轉(zhuǎn)子的位置決定了勵磁電壓的大小、頻率及其與定子電壓的相位,采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗院?可使發(fā)電機(jī)輸出的有功、無功獨(dú)立調(diào)節(jié),且無功功率的調(diào)節(jié)是一個純粹的電磁過程,過渡過程短,同時交流勵磁發(fā)電機(jī)可按電網(wǎng)的要求運(yùn)行于不同有功、無功的組合狀態(tài)。(3)較強(qiáng)的進(jìn)相運(yùn)行能力。由于增加了勵磁控制的自由度,使勵磁磁場相對轉(zhuǎn)子的位置成為可控,超高壓長線輕載時

3、,交流勵磁發(fā)電機(jī)可深度吸收無功而不失去穩(wěn)定,因此它具有解決電站因無功過剩而出現(xiàn)的持續(xù)工頻過電壓,并不需要附加其它設(shè)備,且能使電站在優(yōu)化的電壓下運(yùn)行,提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性,減少了能量損失。由于交流勵磁發(fā)電機(jī)在運(yùn)行上具有上述優(yōu)點(diǎn),展顯了其廣闊的應(yīng)用前景,因此近十多年受到許多國家的學(xué)者和工程界的關(guān)注。交流勵磁發(fā)電機(jī)的工作方式·交流勵磁發(fā)電機(jī)主要的運(yùn)行方式有以下三種:1)運(yùn)行于變速恒頻方式;2)運(yùn)行于無功大范圍調(diào)節(jié)的方式;3)運(yùn)行于發(fā)電-電動方式.交流勵磁發(fā)電機(jī)與線繞電機(jī)的區(qū)別·繞線電動機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心是不絕緣的,交流勵磁發(fā)電機(jī)的鐵心是絕緣的,主要是交

4、流勵磁發(fā)電機(jī)需要考慮轉(zhuǎn)子交流勵磁的工況,而繞線電機(jī)一般工作在轉(zhuǎn)差率不高的異步狀態(tài).使用繞線電動機(jī)替代交流勵磁發(fā)電機(jī)最大的問題就是轉(zhuǎn)子渦流損耗較大,調(diào)速工作的范圍非常有限,太寬的調(diào)速將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子勵磁交流頻率高,損耗就大了.此外繞線電機(jī)的繞線轉(zhuǎn)子線路的絕緣是很低的,正常工作時電機(jī)的無功必須依賴電網(wǎng)補(bǔ)充.作為交流勵磁發(fā)電機(jī)使用時,如果電機(jī)需要向電網(wǎng)發(fā)無功,則勵磁的電壓會比較大,可能會超出電機(jī)的極限引起擊穿事故.使用繞線電機(jī)替代交流勵磁發(fā)電機(jī)是可行的,但調(diào)速范圍要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于真正的交流勵磁發(fā)電機(jī).使用繞線電機(jī)替代主要是常規(guī)異步電機(jī)的漏磁要比發(fā)電機(jī)的大,磁場

5、氣隙也比較大.此外繞線電機(jī)因?yàn)檗D(zhuǎn)子不絕緣,相當(dāng)于存在一個阻尼繞組,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子交流勵磁磁場被渦流部分抵消(也會影響暫態(tài)過程),要接近交流勵磁發(fā)電機(jī)的狀態(tài),就只能在額定轉(zhuǎn)速附近試驗(yàn),轉(zhuǎn)速調(diào)整的范圍就很小,繞組勵磁頻率很低,沒有意義.勵磁頻率越高,渦流影響越大,偏差也越大,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.在調(diào)速運(yùn)行時,轉(zhuǎn)子與定子磁場存在差速,相當(dāng)于一個磁場從轉(zhuǎn)子表面掃過,會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子產(chǎn)生渦流,也會引起定子的功率損耗.要改造繞線電機(jī)幾乎等于買幾個新的,非常不劃算了.交流勵磁發(fā)電機(jī)的勵磁原理·利用導(dǎo)線切割磁力線感應(yīng)出電勢的電磁感應(yīng)原理，將原動機(jī)的機(jī)械能變?yōu)殡娔茌敵?。交流勵?/p>

6、發(fā)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子是發(fā)出電力的電樞，轉(zhuǎn)子是磁極。定子由電樞鐵芯，均勻排放的三相繞組及機(jī)座和端蓋等組成。轉(zhuǎn)子通常為隱極式，由勵磁繞組、鐵芯和軸、護(hù)環(huán)、中心環(huán)等組成。汽輪發(fā)電機(jī)的極數(shù)多為兩極的，也有四極的。轉(zhuǎn)子的勵磁繞組通入直流電流，產(chǎn)生接近于正弦分布磁場（稱為轉(zhuǎn)子磁場），其有效勵磁磁通與靜止的電樞繞組相交鏈。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子磁場隨同一起旋轉(zhuǎn)、每轉(zhuǎn)一周，磁力線順序切割定子的每相繞組，在三相定子繞組內(nèi)感應(yīng)出三相交流電勢。發(fā)電機(jī)帶對稱負(fù)載運(yùn)行時，三相電樞電流合成產(chǎn)生一個同步轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場。定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場相互作用，會產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。從

7、汽輪機(jī)輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩克服制動轉(zhuǎn)矩而作功。發(fā)電機(jī)可發(fā)出有功功率和無功功率。所以，調(diào)整有功功率就得調(diào)節(jié)汽機(jī)的進(jìn)汽量。轉(zhuǎn)子磁場的強(qiáng)弱直接影響定子繞組的電壓，所以，調(diào)發(fā)電機(jī)端電壓或調(diào)發(fā)電機(jī)的無功功率必須調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流。發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率幾何相加之和稱為視在功率。有功功率和視在功率之比稱為發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)（力率），發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù)一般為0.85。供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直流建立轉(zhuǎn)子勵磁的系統(tǒng)稱為發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)。大型發(fā)電機(jī)勵磁方式分為：①它勵勵磁系統(tǒng)；②自并激勵磁系統(tǒng)。它勵勵磁是由一臺與發(fā)電機(jī)同軸的交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電，經(jīng)整流變成直流電，給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁

8、。自并激勵磁是將來自發(fā)電機(jī)機(jī)端的交流電經(jīng)降壓，再整流變成直流電，作為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵磁。