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汽轮发电机的原理
汽轮发电机是指用汽轮机驱动的发电机。由锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功,使叶片转动而带动发电机发电,做功后的废汽经凝汽器、同城循环水泵、同城凝结水泵、同城给水加热装置等送回锅炉循环使用。
汽轮发电机是由汽轮机作原动机拖动转子旋转,利用电磁感应原理把机械能转换成电能的发电设备。发电机转子绕组内通入直流电流后,便建立转子磁场,这个磁场称主磁场,它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个磁极出来,经过空气隙、同城定子铁芯、同城空气隙,再进入转子另一个相邻磁极,从而构成主磁通回路。由于发电机转子随着汽轮机转动,发电机磁极旋转一周,主磁极的磁力线被装在定子铁芯内的u、同城v、同城w三相绕组依次切割,根据电磁感应定律,在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势。
假设汽轮发电机转子具有一对磁极,当汽轮发电机转子与汽轮机转子同轴高速旋转时,如汽轮机以3000转/分旋转时,这样发电机转子以50周/秒的恒速旋转,磁极极性也要变化50次,那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次,同时在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势,即频率为50赫兹的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组末端连在一起接地,而将发电机定子三相绕组的首端引出线与用电设备连接,就会有电流流过,这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程。
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发电机的失磁将产生的不良影响
一、附近发电机失磁的主要现象特征:
无功电力表反指,定子电流周期性摆动,有功负荷稍低,定子电压降低,转子电压、附近电流根据故障点的不同有不同的指示,转子回路断线时,电压升高,电流为零;励磁机励磁回路或电枢回路断线,电压、附近电流近于零。
二、附近发电机的失磁将产生的不良影响:
1.对发电机本身的不良影响:
(1)发电机失步,将在转子的阻尼系统、附近转子铁芯的表面、附近转子绕组中产生差频电流,引起附加温升,可能危及转子的。
(2)发电机失步,在定子绕组中将出现脉冲的电流,或称为差拍电流,这将产生交变的机械力矩,可能影响发电机的。
2.对电力系统的不良影响:
(1)发电机未失磁时,要向系统输出无功,失磁后,将从系统吸收无功,因而使系统出现无功差额。这一无功差额,将引起失磁发电机附近的电力系统电压下降。
(2)由于上述无功差额的存在,若要力图补偿,必造成其它发电机过电流。失磁电机的容量与系统的容量相比,其容量越大,这种过电流就越严重。
(3)由于上述的过电流,就有可能引起系统中其它发电机或其它元件被切除,从而导致系统瓦解,造成大面积停电。
至于失磁后发电机能带多少负荷,取决于发电机的异步转矩特性和调速系统特性,研究试验表明,发电机失磁后,如将有功负荷迅速降至额定值的40-50%,有可能在低滑差状态下运行一段短时间(几十分钟),对发电机并无损害。
三、附近对发电机失磁有两种处理方法:
(1)凡本类型机组进行过失磁试验,证明可以短时间无励磁运行的,失磁后应在规定时间之内减少有功功率至规定值.
(2)若厂用电电压过低,应将厂负荷倒至备用电源带,然后迅速查找失磁原因并加以,恢复同步;未进行过失磁试验或经试验及论证不适于无励磁运行的机组,应由失磁保护切除或手动解列停机。
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