凸極式發電機結構與并聯運行方式

凸極式發電機結構與并聯運行方式
發電機多數由柴油機驅動，電機磁極數由 4極到 60極，甚至更多。對應的轉速為 1500轉／分，一般都采用對材料和制造工藝要求較低的凸極式轉子。凸極式轉子的每個磁極常由 1～2毫米厚的鋼板疊成，用鉚釘裝成整體，磁極上套有勵磁繞組。勵磁繞組通常用扁銅線繞制而成。磁極的極靴上還常裝有阻尼繞組。它是一個由極靴阻尼槽中的裸銅條和焊在兩端的銅環形成的一個短接回路。磁極固定在轉子磁軛上，磁軛由鑄鋼鑄成。凸極式轉子可分為臥式和立式兩類。大多數同步電動機、同步調相機和柴油機拖動的發電機，都采用臥式結構；大容量柴油發電機則采用立式結構。
一、發電機的結構
臥式同步電機的轉子主要由主磁極、磁軛、勵磁繞組、集電環和轉軸等組成。其定子結構與異步電機相似。立式結構必須用推力軸承承擔機組轉動部分的重力和水向下的壓力。大容量柴油發電機中， 此力可高達四、五十兆牛（約相當于四、五千噸物體的重力），所以這種推力軸承的結構復雜，加工工藝和安裝要求都很高。按照推力軸承的安放位置，立式柴油發電機分為懸吊式和傘式兩種。懸吊式的推力軸承放在上機架的上部或中部，在轉速較高、轉子直徑與鐵心長度的比值較小時，機械上運行較穩定。傘式的推力軸承放在轉子下部的下機架上或柴油機頂蓋上。負重機架是尺寸較小的下機架， 可節約大量鋼材，并能降低從機座基礎算起的發電機和廠房高度。
采用雙凸極結構的發電機，定子和轉子上均設有凸極齒，但定轉子上凸極齒的個數不相等。定子齒上繞有集中式繞組線圈，形成多相對稱繞組結構，線圈為雙層圈邊，即每個定子槽中放置屬于不同線圈的兩個圈邊，繞組所有線圈保持相同的繞向，即通入同向電流后，所有定子極的磁鏈極性相同。電機每相繞組的自感和互感都會隨轉子位置改變而發生周期性變化，即電機可以同時依靠自感和互感變化產生的磁阻轉矩工作。本發明同時介紹了此種互感耦合型開關磁阻電機的控制方法。該互感耦合型開關磁阻電機可以提高電機的材料利用率，有效抑制電機轉矩脈動，電機的控制方式也更加靈活多樣。
凸極式無刷發電機電路圖
雙凸極發電機的結構圖
二、發電機的并聯方式
1、同步發電機的并聯運行
同步發電機絕大多數是并聯運行，并網發電的。各并聯運行的同步發電機必須頻率、電壓的大小和相位都保持一致。否則，并聯合閘的瞬間，各發電機之間會產生內部環流，引起擾動，嚴重時甚至會使發電機遭受破壞。但是，兩臺發電機在投入并聯運行以前，一般說來它們的頻率與電壓的大小和相位是不會完全相同的。為了使同步發電機能投入并聯運行，首先必須有一個同步并列的過程。同步并列的方法可分為準同步和自同步兩種。同步發電機在投入并聯運行以后， 各機負載的分配決定于發電機的轉速特性。通過調節原動機的調速器，改變發電機組的轉速特性，即可改變各發電機的負載分配，控制各發電機的發電功率。而通過調節各發電機的勵磁電流，可以改變各發電機無功功率分配和調節電網的電壓。
2、準同步并列
將已加勵磁的待投運發電機通過調節其原動機的轉速和改變該發電機的勵磁，使其和運行中的發電機的頻率差不超過 0.1～0.5％。在兩機電壓相位差不超過 10°的瞬間進行合閘并聯，兩者即可自動牽入同步運行。準同步并列的操作可以手動，也可以借自動裝置完成。
3、自同步并列
把待投入并聯的發電機轉速調到接近電網的同步轉速，在未加勵磁的條件下就合閘并聯，然后再加入勵磁，依靠發電機和電網之間出現的環流及相應產生的電磁轉矩把發電機迅速牽入同步。采用自同步并列時，由于減少了調節發電機轉速、電壓和選擇合閘瞬間所需的時間，所以并列的過程較快，特別適宜于電力系統事故情況下機組的緊急投入。但是此法在并列合閘瞬間的電流沖擊比較大，會使電網電壓短時下降，電機繞組端部承受較大的電磁力。

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