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文檔簡介
雙饋發電機結構及原理
第一節雙饋發電機概述直流發電機。同步發電機。異步發電機。雙饋發電機:屬于異步發電機的一種。我們通常所講的雙饋異步發電機實質上是一種繞線式轉子電機,由于其定、轉子都能向電網饋電,故簡稱雙饋電機。雙饋電機雖然屬于異步機的范疇,但是由于其具有獨立的勵磁繞組,可以象同步電機一樣施加勵磁,調節功率因數,所以又稱為交流勵磁電機,也有稱為異步化同步電機。同步電機由于是直流勵磁,其可調量只有一個電流的幅值,所以同步電機一般只能對無功功率進行調節。交流勵磁電機的可調量有三個:一是可調節的勵磁電流幅值;二是可改變勵磁頻率;三是可改變相位。這說明交流勵電機比同步電機多了兩個可調量。通過改變勵磁頻率,可改變發電機的轉速,達到調速的目的。這樣,在負荷突變時,可通過快速控制勵磁頻率來改變電機轉速,充分利用轉子的動能,釋放或吸收負荷,對電網擾動遠比常規電機小。改變轉子勵磁的相位時,由轉子電流產生的轉子磁場在氣隙空間的位置上有一個位移,這就改變了發電機電勢與電網電壓相量的相對位移,也就改變了電機的功率角。這說明電機的功率角也可以進行調節。所以交流勵磁不僅可調節無功功率,還可以調節有功功率。交流勵磁電機之所以有這么多優點,是因為它采用的是可變的交流勵磁電流。但是,實現可變交流勵磁電流的控制是比較困難的,該控制策略可以實現機組的變速恒頻發電而且可以實現有功無功的獨立解耦控制,當前的主流雙饋風力發電機組均是采用此種控制策略。發電機基本原理電磁感應定律。(導體切割磁感線產生電動勢)安培環路定律。(動電生磁原理)。電磁感應定律。(動磁生電原理)。電磁力定律。(磁、電生力原理)。電磁三大定律定性、定量闡述了磁場與電流的本質關系。右手螺旋定則:通電的導體產生磁場。磁場方向可用右手螺旋定則判定。情形一:直導線通入電流。右手握住導線,拇指指向電流方向,則四指環繞的方向就是磁感線方向。情形二:螺旋線管通入電流。右手握住螺線管,四指指向電流方向,則拇指指向就是螺線管內部的磁感線方向。即拇指指向螺線管的N極。安培環路定律(動電生磁)電磁感應定律(動磁生電)一個線圈,不管什么原因,只要與它相交鏈的磁通量發生變化,則線圈兩端產生電動勢。感應電動勢的大小與線圈匝數成正比、與磁通的變化率成正比。感應電動勢的方向用“楞次定律”判定,即感應電動勢的方向總是試圖阻止磁通的變化。即:另一種表達形式:切割磁感線的導體感應出電動勢。電磁感應定律(動磁生電)電磁感應定律:切割磁感線的導體感應出電動勢,感應電動勢的大小與磁通密度B、導體長度L、相對運動速度v的乘積成正比,即E=BLv。感應電動勢的方向用右手定則判定。右手定則:伸出右手,拇指與四指垂直,讓磁力線穿入手心、拇指的方向指向導體相對運動方向,則四指的指向就是感應電動勢的方向。電磁力定律(磁、電生力)電磁力定律:通電的導體在磁場中受到力的作用,電磁力的大小與磁通密度B、導體長度L、電流I的乘積成正比,即F=BIL。電磁力的方向用左手定則判定。左手定則:伸出左手,拇指與四指垂直,讓磁力線穿入手心、四指的方向指向電流的方向,則拇指的指向就是電磁力的方向。繞組的作用導體邊,線匝,線圈,線圈組,繞組。繞組的作用:繞組通入電流產生磁場(勵磁);繞組交鏈的磁通變化產生感應電動勢(發電)。第二節雙饋發電機結構最簡單的定子鐵心返回最簡單的三相繞組三相定子繞組在空間上對稱分布,互差120°電角度。返回繞組接線返回交流繞組與旋轉磁場理論繞組通入直流電產生靜止的磁場。單相繞組通入單相交流電產生脈振磁場:磁場的大小和方向隨著電流的變化而變化,但磁場的位置不變(磁場對稱中心線的位置不變)。三相繞組通入三相交流電產生一個旋轉磁場。三相旋轉磁場產生:三相對稱繞組通入三相交流電流產生一個旋轉磁場。(磁場大小不變、中心位置在作圓周運動)旋轉方向:從超前相繞組的軸線轉向滯后相繞組的軸線。(從A相轉向B相)轉速:轉速n1與電流頻率成正比、與繞組的磁極對數成反比。即磁場瞬時位置:當某相電流達到最大時,磁場的中心線轉到該繞組的軸線上。第三節雙饋發電機原理簡介設雙饋電機的定轉子繞組均為對稱繞組,電機的極對數為p,根據旋轉磁場理論,當定子對稱三相繞組施以對稱三相電壓,有對稱三相電流流過時,會在電機的氣隙中形成一個旋轉的磁場,這個旋轉磁場的轉速1n稱為同步轉速,它與電網頻率f及電機的極對數p的關系如下:
同樣在轉子三相對稱繞組上通入頻率為f2的三相對稱電流,所產生旋轉磁場相對于轉子本身的旋轉速度為:電機用途及分類電機:進行機、電能量轉換的電磁耦合裝置。分類:電機可逆原理。電機變壓器旋轉電機直流電機交流電機同步電機異步電機同步發電機原理結構—模型圖返回小型同步發電機的基本結構定子:定子鐵芯,定子繞組,機座轉子:轉子鐵芯,轉子繞組,軸,集電環電刷其它同步發電機工作原理總結Hz原理:導體切割磁力線感應電動勢。三相定子繞組在空間上對稱分布。轉子勵磁繞組通入直流電流,建立按正弦分布的氣隙磁場。原動機驅動發電機轉子旋轉。定子繞組依次切割磁力線感應出對稱三相正弦電動勢,電動勢頻率與轉速、磁極對數嚴格成正比。接通負載,發電機便把由轉軸上獲得的機械能轉化成從定子繞組向外輸出的三相交流電能。★★★★★返回同步:轉子轉速n與旋轉磁場轉速n1相同。若要保證頻率恒定,則同步發電機轉速需恒定。第四節異步發電機基本結構異步電機概述異步:轉子的轉速n與旋轉磁場的轉速n1不相同。異步電機又稱感應電機。根據用途可分為:異步電動機,異步發電機。異步電機基本結構定子:定子鐵芯,定子繞組,機座轉子:轉子鐵芯,轉子繞組,轉軸根據轉子繞組結構的不同又分為鼠籠式異步電機和繞線式異步電機。定子鐵芯和沖片請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。定子繞組異步電動機定子繞組接電源;異步發電機定子繞組接電網。繞線式異步電機轉子轉子繞組特點:繞線式異步電機轉子繞組與定子繞組一樣,按三相交流繞組規律嵌放在轉子鐵芯槽內。三相繞組的尾端一般在內部星接,首端通過滑環、電刷引到接線端子上。從而可以和外部裝置進行連接。永濟YJ93A發電機參數工作制:連續相數:三相額定功率:1520KW額定轉速:1800r/min轉速范圍:1000-2000r/min中心高:500mm額定功率下的效率:96.5%額定功率因數:1定子繞組連接方式:三角形定子電壓:690V定子額定電流:1064A定子額定頻率:50Hz轉子類型:繞線式轉子繞組接線方式:星型轉子額定電壓:419V轉子堵轉電壓:2018V最大轉子電流:450A絕緣等級:H級結構型式:IMB3極數:4極冷卻方式:機殼水泠繞組溫升限值:105K轉向:從輸出軸方向觀察為逆時針防護等級:IP54重量:不大于6350kg異步電動機的工作原理異步電動機定子繞組接通三相交流電源。三相對稱繞組通入三相對稱交流電流產生旋轉磁場。轉子側物理狀況轉子繞組切割磁感線產生感應電動勢,由于轉子繞組是自閉合的回路,因此繞組內形成感應電流。載流的轉子繞組在磁場中受到電磁力的作用,形成一個與磁場方向相同的電磁轉矩,驅動轉子繞軸旋轉。異步電動機工作原理定子繞組接交流電源,三相對稱繞組流過三相對稱交流電流產生旋轉磁場。轉子繞組切割磁感線產生感應電動勢,由于轉子繞組是自閉合的回路,因此繞組內形成感應電流。載流的轉子繞組在磁場中受到電磁力的作用,形成一個與磁場方向相同的電磁轉矩,驅動轉子繞軸旋轉。電動機軸上聯結機械負載,則異步電動機定子繞組從電網吸收電能,轉換成從軸上輸出的機械能。電生磁,磁生電,轉子受力跟著轉。“異步”、“感應”轉子轉速n始終與磁場轉速n1存在差異。如果n=n1,則轉子繞組中不再感應電流,也就沒有電磁轉矩產生,異步電機無法實現能量的轉換則不能正常工作。轉差率s轉差率s:又稱滑差率。異步發電機工作原理如果原動機驅動轉子,使轉子轉速n超過磁場轉速n1,即n>n1,則轉子繞組中感應電動勢和感應電流的方向改變,定子繞組有功電流方向也改變。電磁轉矩與轉子轉向相反為制動性質,原動機克服電磁轉矩做功,電機定子繞組向電網輸出電能。異步電動機和異步發電機比較異步電動機:0<n<n1,1>s>0,電磁轉矩為驅動性質,電機從電網輸入電功率,從軸上輸出機械功率。異步發電機:n>n1,s<0,電磁轉矩為制動性質,電機從軸上輸入機械功率,向電網輸出電功率。第五節雙饋異步電機基本原理定子側頻率為f1。(50Hz,或記為f)。轉子側頻率為f2。f2=sf1。即:轉子轉速越接近磁場轉速,轉子繞組交鏈的磁通變化速度越小,頻率就越低。pCu2=sPem理解與啟示“異步”的原因是由于轉子繞組上消耗了電磁功率中的一部分。電磁功率Pem基本不變時,若改變pCu2,則轉差率s改變,即電機轉速n改變。若通過轉子繞組輸出或輸入電功率PZ,異步電機的工作狀態將發生改變。一般來說,該控制方式下運行時,PZ遠大于轉子本身銅損耗pCu2,所以近似分析時可以忽略pCu2,而把PZ稱為轉差功率:PZ=sPem。雙饋電機工作原理低于同步轉速的電動機狀態高于同步轉速的電動機狀態雙饋電機工作原理高于同步轉速的發電機狀態低于同步轉速的發電機狀態雙饋發電機轉子側的變頻及控制裝置變頻器:由于轉子側頻率與轉子轉速有關,所以轉子繞組需在通過變頻器、變壓器與電網相連接。控制信號:除定子側電量外,轉子側的轉速、電壓、電流信號需要分析作為反饋信號,以控制變頻器的輸出及機械變速裝置的運行。幾種發電機對比同步風力發電機,若保持頻率不變,需要保持恒定轉速。機械控制要求更嚴格。普通異步風力發電機,轉速需要高于同步轉速才能工作在發電機狀態。雙饋異步風力發電機,可以超同步轉速運行,也可以亞同步轉速運行。機械控制更為方便。雙饋異步發電機的薄弱環節繞組(繞組絕緣):定子繞組、轉子繞組。軸承。滑環、電刷。第六節雙饋異步電機的維護繞組的常見故障短路。(不該接通的通了)。包括:絕緣電阻下降。斷路。(該接通的沒通)包括:繞組回路直流電阻(含接觸電阻)變大。繞組直流電阻的測試可使用萬用表、單臂電橋、雙臂電橋等儀表。測試三相定子繞組回路的直流電阻。測轉子繞組回路的直流電阻。與出廠值對比。分析
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