發(fā)電機原理課件

1、汽輪發(fā)電機工作原理講座,發(fā)電機是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機械設(shè)備，它由汽輪機、水輪機、柴油機或其他動力機械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。,發(fā)電機動力設(shè)備,發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當?shù)膶Т藕蛯щ姴牧蠘?gòu)成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達到能量轉(zhuǎn)換的目的。,發(fā)電機原理,發(fā)電機工作示意圖（若果外動力使得轉(zhuǎn)子線圈轉(zhuǎn)動，切割磁場，轉(zhuǎn)子線圈中就生產(chǎn)了電流,定子磁場,轉(zhuǎn)子線圈,滑環(huán),發(fā)電機是由定子、轉(zhuǎn)子、勵磁機等部分組成,定子鐵心的內(nèi)圓均勻分布著定子槽，槽內(nèi)

2、嵌放著按一定規(guī)律排列的三相 對稱交流繞組。這種 同步電機的定子又稱 為電樞，定子鐵心和 繞組又稱為電樞鐵心 和電樞繞組。,轉(zhuǎn)子鐵心上裝有制成一定形狀的成對磁極，磁極上繞有勵磁繞組，通以直流電流時，將會在電機的氣隙中形成極性相間的分布磁場，稱為勵磁磁場(也稱主磁場、轉(zhuǎn)子磁場)。,主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。,轉(zhuǎn)子磁場,載流導體：三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應電流的載體。 定子線圈一般為短接距疊 繞線圈。線圈為雙層單線 圈。,切割運動：原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞

3、組（相當于繞組的導體反向切割勵磁磁場）。 交變電勢的產(chǎn)生： 由于電樞繞組與主磁場 之間的相對切割運動， 電樞繞組中將會感應出 大小和方向按周期性 變化的三相對稱交變 電勢。通過引出線， 即可提供交流電源。,感應電勢 有效值：由第11章可知，每相感應電勢的有效值為： 感應電勢 頻率： 感應電勢的頻率決定于同步電機的轉(zhuǎn)速n 和極對數(shù)p ，即：,交變性與對稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，使得感應電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應電勢的三相對稱性。,同步轉(zhuǎn)速,同步轉(zhuǎn)速 從供電品質(zhì)考慮，由眾多同步發(fā)電機并聯(lián)構(gòu)成的交流電網(wǎng)的頻率應該是一個不變的值，這就要求發(fā)電機的頻率應該和電網(wǎng)的頻率一致。我國電

4、網(wǎng)的頻率為50Hz ，故有： (15.3) 要使得發(fā)電機供給電網(wǎng)50Hz的工頻電能，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速必須為某些固定值，這些固定值稱為同步轉(zhuǎn)速。例如2極電機的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min，4極電機的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，依次類推。只有運行于同步轉(zhuǎn)速，同步電機才能正常運行，這也是同步電機名稱的由來。,電磁感應定律磁鐵（或通電線圈）與線圈有相對運動時，線圈中產(chǎn)生了電流。電流的方向，總是阻止磁場變化的方向。,電流導線磁場,通電導線周圍產(chǎn)生磁場，磁場的方向是阻止電流發(fā)生變化的方向,通電線圈周圍磁場,發(fā)電機通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋.機座及軸承等部件構(gòu)成。 定子由機座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分

5、的其他結(jié)構(gòu)件組成。 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(有磁扼.磁極繞組)滑環(huán)、(又稱銅環(huán).集電環(huán)).風扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。 由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定1子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運動，從而產(chǎn)生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。,電磁感應定律,當穿過閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時，不論這種變化是什么原因引起的，回路中都會建立起感應電動勢，且此感應電動勢正比于磁通量對時間變化率的負值。 數(shù)學表達式：當采用國際單位制時，比例系數(shù)為 1，數(shù)學表達式為：,行方向成右手螺旋關(guān)系的磁通量為正，反之為負。,如果回路由N匝密繞線圈組成，則通過線圈的磁通用磁鏈表示: ,感應電流

6、和感應電量：,（1）感應電流: 回路中的總電阻為R，則回路中的感應電流為: .（2）感應電量: 在 時間內(nèi)，通過回路截面的感應電量為: . 感應電量僅與回路中磁通量的變化量有關(guān)，而與磁通量變化的快慢無關(guān)；磁通計及其應用。,四、楞次定律,閉合回路中感應電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場來阻止引起感應電流的磁通量的變化。,兩種表述:,用楞次定律判斷感應電流方向的步驟:,（1）判斷穿過閉合回路的磁通沿什么方向，發(fā)生什么變化（增加或減少）；（2）根據(jù)楞次定律來確定感應電流所激發(fā)的磁場沿什么方向（與原來的磁場反向還是同向）；（3）根據(jù)右手螺旋法則從感應電流產(chǎn)生的磁場方向確定感應電流的方向。,發(fā)電機的分類

7、,發(fā)電機分：直流發(fā)電機和交流發(fā)電機交流發(fā)電機分：同步發(fā)電機和異步發(fā)電機(很少采用) 交流發(fā)電機還可分為單相發(fā)電機與三相發(fā)電機。,發(fā)電機結(jié)構(gòu)及工作原理 發(fā)電機通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。 定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。 由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運動，從而產(chǎn)生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。,同步發(fā)電機工作原理, 主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。 載流導體：三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應電流的載體。 切割運動：原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當于繞組的導體反向切割勵磁磁場）。 交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源,蒸汽輪機是用蒸汽來推動輪機轉(zhuǎn)動的，它運轉(zhuǎn)的基本原理和常見的風車相似，蒸