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汽轮发电机结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组 成。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及 转轴等部件组成。 由轴承及端盖
将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引 出，接在回路中，便产生了电流。 汽轮发电机 与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转 分（频
率为50赫）或3600转 分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转 分以上的大容量高速机组
，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受
到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的
大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可看在汽轮发电机中得到应用，这将在汽 轮发电机发展史上产生一个新的飞电磁感应定律 励磁机就是一个小功率的直流发电机,一般都为几十伏,励磁电压一
般不变,即使变动也很小,而励磁电流的大小由磁场变阻器或自动励磁调节器调节,它的作用是将发出来的直流电供发电机转子磁极饶组励磁电流以产生磁场.励磁电流在发电机空载时改变其大小可以改变发电机的端电压,在发电机并网带负荷时改变其大小可以改变发电机
的无功功率. 电磁感应定律： 只要穿过回路的磁通量发生变化电路中将产生感应电动势。 18802412580 感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化成正比。导体回路中感应电 动势e 的大小，与穿过回路的磁通量的变化率成正比， 若闭合电路为一个n匝的
线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数，Δ为磁通量变化量，单位Wb ，Δt为发生变化所用时间，单位为s. ε 为产生的感应电动势，单位为V. 1.[感应电动势的大小计算公式] (1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电磁感应定律，E：感应电动 势(V)，n：感应线圈
匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝ (2)E＝BLV垂(切割磁感线运动) ｛L:有效长度(m)｝ (3)Em＝nBSω（交流发电机 大的感应电动势） ｛Em:感应电动势峰 值｝ (4)E＝BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割） ｛ω:角速度 (rad/s)，V:速度(m/s)｝ 2.磁通
量Φ＝BS {Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S: 正对面积(m2)} 3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定｛电源内部的电流方 向：由负极流向正极｝ *4.自感电动势E自＝nΔΦ/Δt＝LΔI/Δt｛L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大)，
ΔI:变化电流，t:所用时间，ΔI/Δt: 自感电流变化率(变化的快慢).
与机组造价密切相关，越大，机组重量越大、制造本钱越大。 3．什么是发电机的短路比KcKc与发电机结构有什么关系 答：短路比Kc，是表征发电机静态稳定度的一个重要参数。Kc原来的意义是对应于空载额定电压的励磁电流下三相稳态短路时的短路电流
与额定电流之比，即Kc=Iko/IN。由于短路特性是一条直线，故Kc可表达为发电机空载额定电压时的励磁电流Ifo与三相稳态短路电流为额定值时的励磁电流Ifk之比，表达式为：Kc=Ifo Ifk≈1 Xd。Xd是发电机运行中三相忽然短路稳定时所表现出的电抗，即发电机直轴
同步电抗(不饱和值)。 如忽略磁饱和的影响，则短路比与直轴同步电抗Xd互为倒数。短路比小，说明同步电抗大，相应短路时短路电流小，但是运行中负载变化时发电机的电压变化较大且并联运行时发电机的稳定度较差，即发电机的过载能力小、电压变化率大，
影响电力系统的静态稳定和充电容量。短路比大，则发电机过载能力大，
负载电流引起的端电压变化较小，
可进步发电机在系统运行中的静态稳定性。但Kc大使发电机励磁电流增大，转子用铜量增大，使制造本钱增加。短路比主要根据电厂输电间隔、负荷变化情况等因数提出，一般水轮发电机的K，取0．9～1．3。 结构上，短路比近似的即是 可见，要使Kc增大
，须减小A，即增大机组尺寸；或加大气隙，须增加转子绕组安匝数。 4．什么是发电机的直轴瞬变电抗Xd′与发电机结构有什么 关系 18802412580 答：Xd′是代表发电机运行中三相忽然短路初始时间(阻尼绕组的电流衰减后)的过渡电抗。直轴瞬变
电抗是发电机额定转速运行时，定子绕组直轴总磁链产生的电压中的交流基波分量在突变时的初始值与同时变化的直轴交流基波电流之比。它也是发电机和整个电力系统的重要参数，对发电机的动态稳定极限及忽然加负荷时的瞬态电压变化率有很大影响。Xd′越小，动
态稳定极限越大、瞬
态电压变化率越小；但Xd′越小，定子铁芯要增大，从而使发电机体积增大、本钱增加。Xd′的值主要由定子绕组和励磁绕组的漏抗值决定。 结构上，Xd′与电负荷A、极距τ有如辽宁系：
k为比例系数。可见，要降低Xd′，必须减小A或加大τ，都将使发电机尺寸增大。 5
．什么是发电机的直轴超瞬变电抗Xd″
与发电机结构有什么关系 Xd″的大小对系统有什么影响 答：Xd″是代表发电机运行中三相忽然短路 初一瞬问的过渡电抗。发电机忽然短路时，转子励磁绕组和阻尼绕组为保持磁链不变，感应出对电枢反应磁通起往磁作用的电流，将电枢反应磁通挤到励磁绕组
和阻尼绕组的漏磁通的路径上，这个路径的磁阻很大即磁导很小，故其相对应的直轴电抗也很小，这个等效电抗称为直轴超瞬变电抗Xd″，也即有阻尼绕组的发电机忽然短路时，定子电流的周期分量由Xd″来限制。 结构上，Xd″主要由发电机定子绕组和阻尼绕组
的漏抗值决定。 对于无阻尼绕组的发电机，则Xd″= Xd′。 由于Xd″的大小影响电力系统忽然短路时短路电流的大小，故Xd″值的大小也影响到系统中高压输变电设备特别是高压断路器的选择，如动稳定电流等参数。从电气设备选择来说，希看Xd″大些，这
样短路电流小一些。 6．阻尼绕组的作用是什么 答：水轮发电机转子设计有交、直轴阻尼绕组。阻尼绕组在结构上相当于在转子励磁绕组外叠加的一个短路鼠笼环，其作用也相当于一个随转子同步转动的“鼠笼异步电机”，对发电机的动态稳定起调节作用。
发电机正常运行时，由于定转子磁场是同步旋转的，因此阻尼绕组没有切割磁通因而也没有感应电流。当发电机出现扰动使转子转速低于定子磁场的转速时，阻尼绕组切割定子磁通产生感应电流，感应电流在阻尼绕组上产生的力矩使转子加速，二者转速差距越大，则此
力矩越大，加速效应越强。反之，当转子转速高于定子磁场转速时，此力矩方向相反，是使转子减速的。因此，阻尼绕组对发电机运行的动态稳定有良好的.
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