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Maintenance 1.什么是“同步”發(fā)電機(jī)?同步轉(zhuǎn)速是如何確定的?
答:發(fā)電機(jī)是發(fā)電廠的心臟設(shè)備,發(fā)電機(jī)按其驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力大致可分為水輪發(fā)電機(jī)(水力)和汽輪發(fā)電機(jī)(蒸汽)。本書(shū)所涉及的內(nèi)容均是指同步發(fā)電機(jī)(限于立式水輪發(fā)電機(jī))。
發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí),在發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子氣隙間有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)由兩個(gè)磁場(chǎng)合成:轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和定子磁場(chǎng)。所謂“同步”發(fā)電機(jī),就是指發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速(原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生)與定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速(電力系統(tǒng)頻率決定)相等。
轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)由旋轉(zhuǎn)的通有直流電的轉(zhuǎn)子繞組(磁極)產(chǎn)生,轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速也就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,也即整個(gè)機(jī)組的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),轉(zhuǎn)速由機(jī)組調(diào)速器進(jìn)行調(diào)節(jié),這個(gè)轉(zhuǎn)速在發(fā)電機(jī)的銘牌上都有明確標(biāo)示。定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由通過(guò)三相對(duì)稱電流的定子三相繞組(按120°對(duì)稱布置)產(chǎn)生,其轉(zhuǎn)速由式 確定(式中:p為轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù);f為電力系統(tǒng)頻率;n為機(jī)組轉(zhuǎn)速)。從式中可見(jiàn),對(duì)某一具體的發(fā)電機(jī),其磁極對(duì)數(shù)是固定不變的,而我國(guó)電力系統(tǒng)的頻率也是固定的,即50Hz(也稱工頻),可見(jiàn)每一具體的發(fā)電機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速在發(fā)電機(jī)制造完成后就是“定值”。當(dāng)然,電力系統(tǒng)的頻率并不能真正穩(wěn)定在50Hz的理
論值,而是允許在這個(gè)值的上下有微小的波動(dòng),也即定子磁場(chǎng)在運(yùn)行中實(shí)際是在額定轉(zhuǎn)速值的周?chē)鷦?dòng)態(tài)變化的。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)為了與定子磁場(chǎng)同步也要適應(yīng)這個(gè)變化,也即機(jī)組的轉(zhuǎn)速作動(dòng)態(tài)的調(diào)整。如果轉(zhuǎn)速不能與定子磁場(chǎng)保持一致,則我們說(shuō)該發(fā)電機(jī)“失步”了。
2.什么是發(fā)電機(jī)的飛輪力矩 。?它在電氣上有什么意義?
答:發(fā)電機(jī)飛輪力矩 ,是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量與其慣性直徑平方的乘積??雌饋?lái)它是一個(gè)與電氣參數(shù)無(wú)關(guān)的量,其實(shí)不然,它對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定影響很大。它直接影響到在各種工況下突然甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組的速率上升及輸水系統(tǒng)的壓力上升,它首先應(yīng)滿足輸水系統(tǒng)調(diào)節(jié)保證計(jì)算的要求。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障,機(jī)組負(fù)荷突變時(shí),因調(diào)速機(jī)構(gòu)的時(shí)滯,使機(jī)組轉(zhuǎn)速升高,為限制轉(zhuǎn)速,機(jī)組需一定量的 , 越大,機(jī)組轉(zhuǎn)速變化率越小,電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越好。
與機(jī)組造價(jià)密切相關(guān), 越大,機(jī)組重量越大、制造成本越大。
3.什么是發(fā)電機(jī)的短路比Kc?Kc與發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系?
答:短路比Kc,是表征發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定度的一個(gè)重要參數(shù)。Kc原來(lái)的意義是對(duì)應(yīng)于空載額定電壓的勵(lì)磁電流下三相穩(wěn)態(tài)短路時(shí)的短路電流與額定電流之比,即Kc=Iko/IN。由于短路特性是一條直線,故Kc可表達(dá)為發(fā)電機(jī)空載額定電壓時(shí)的勵(lì)磁電流Ifo與三相穩(wěn)態(tài)短路電流為額定值時(shí)的勵(lì)磁電流Ifk之比,表達(dá)式為:Kc=Ifo/Ifk≈1/Xd。Xd是發(fā)電機(jī)運(yùn)行中三相突然短路穩(wěn)定時(shí)所表現(xiàn)出的電抗,即發(fā)電機(jī)直軸同步電抗(不飽和值)。
如忽略磁飽和的影響,則短路比與直軸同步電抗Xd互為倒數(shù)。短路比小,說(shuō)明同步電抗大,相應(yīng)短路時(shí)短路電流小,但是運(yùn)行中負(fù)載變化時(shí)發(fā)電機(jī)的電壓變化較大且并聯(lián)運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定度較差,即發(fā)電機(jī)的過(guò)載能力小、電壓變化率大,影響電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定和充電容量。短路比大,則發(fā)電機(jī)過(guò)載能力大,負(fù)載電流引起的端電壓變化較小,可提高發(fā)電機(jī)在系統(tǒng)運(yùn)行中的靜態(tài)穩(wěn)定性。但Kc大使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流增大,轉(zhuǎn)子用銅量增大,使制造成本增加。