同步发电机.

三相同步发电机原理：三相同步发电机与其他电机一样，由定子和转子两大部分组成。三相同步发电机定子与异步电机的相同，主要有嵌放在铁芯槽中的三相对称绕组，转子上装有磁极和励磁绕组,如下图：当励磁绕组通以直流电以后，电机内产生转子磁场，如用原动机带动转子旋转，则磁场与三相定子绕组间有相对运动，就会在三相定子绕组中感应出交流电势。定子槽中的导体每经过一对磁极，导体中的感应电势就会变化一个周期。如果转子的极对数为P，那么转子旋转一周，导体中所感应的电势就变化了P个周期。通常转子的旋转速度用每分钟多少转来表示，而频率的单位赫兹是指每秒多少周期，所以f＝PN/60，定子三相对称绕组感应出同频率的三相对称交流电，三相对称交流电产生旋转磁场，其转速为n0=60f/p由以上的公式就可以得知：转子的转速永远与旋转磁场转速相等，即转子旋转磁场与定子旋转磁场在空间上是相对静止的，它们是等速运转的，所以称之为同步发电机。同步自励发电机电压的建立，首要条件是发电机的磁极有剩磁存在，敲击、高温、长期停用会造成剩磁消失，因此在配电板上都装有充磁按钮；电压建立的第二个条件是励磁电流产生的磁场方向必须与剩磁的方向相同，所以在拆解发电机进行保养时，接线要做上记号，不可接错；发电机电压建立还和励磁电路的电阻有关。当励磁电路电阻过大，超过临界值，也会造成电压不能建立，因此在日常管理工作中要定期检查碳刷、滑环、接线桩头，使其处于良好的状态。结构：同步发电机按其结构可以分为旋转电枢式和旋转磁极式。旋转电枢式是将三相对称绕组嵌放在转子铁芯中，感应的交流电通过滑环引出，而励磁绕组嵌放在定子铁芯中。它一般用于小容量的发电机。旋转磁极式是将三相对称绕组嵌放在定子铁芯中，而励磁绕组嵌放在转子铁芯中，它一般用于高压，大中容量的发电机，由于励磁部分的电压和容量比电枢小得多，对电刷与滑环的工作有利，因而已成为目前同步发电机的基本结构型式而被广泛应用。旋转磁极式按磁极形状，又可以分为凸极式（a）和隐极式（b）两类，如下图：凸极式发电机的分解图凸极式即电机有显露出来的磁极，气隙是不均匀的，极弧底下的气隙较小，极间部分气隙较大，励磁绕组为集中绕组，转子铁芯上无齿。隐极式即电机没有显露出来的磁极，转子做成圆柱形，气隙是均匀的，励磁绕组是分布绕组，转子铁芯上有大小齿分开。电机选用凸极式还是隐极式主要取决电机旋转速度，一般转子在3000r/min的高转速下运转时，为了尽量减少转子的直径和增加转子的机械强度，并使励磁绕组更好的固定和绝缘，一般将电机做成隐极式。当电机转速较低，极数较多时，一般做成凸极式，因其结构较简单。船用同步发电机多用柴油机拖动，一般也做成凸极式的。有的同步发电机在凸极式转子的磁极上还装有阻尼绕组，当同步发电机正常运行时，在阻尼绕组中没有感应电势和电流，阻尼绕组不起作用，当发电机产生振荡时，阻尼绕组中的电流能使振荡衰减，使转子很快趋于同步转速运行。铭牌：同步发电机和其他电机一样，制造厂将电机正常运行条件，各种规定数据都印制在铭牌上，主要有以下数据：额定容量：发电机在正常运行时的输出功率，即输出的电功率单位是KVA或KW。额定电压：发电机在正常运行时，定子三相绕组的线电压，发电机的三相绕组都采用Y形接法。单位为KV或V。额定电流：发电机在正常运行时流过三相绕组的线电流。额定功率因数：是指发电机在额定状态下运行时所发出的有功功率与视在功率的比值。铭牌：同步发电机和其他电机一样，制造厂将电机正常运行条件，各种规定数据都印制在铭牌上，主要有以下数据：额定频率：发电机在额定运行时输出交流电的频率。额定转速：发电机正常运行时的转子转速度。在一定极数2P及频率f下，转子的转速即为同步转速。额定励磁电压：发电机正常运行时，加在转子励磁绕组两端所必需的电压。通常电机的铭牌上还会标注：防护等级、励磁电流、绝缘等级、转子的允许温升、重量等数据。同步发电机的调控当发电机带纯电阻性负载时，右图中A相绕组中的空载电势和电流同时达到最大值，此时三相电流旋转磁场的方向应转到具有最大电流的绕组A相的轴线上，它的方向垂直于主磁场，故称为交轴电枢反应。它使主磁场的前一半被定子磁场削弱,而后一半又被定子磁场加强,一周内合成磁场平均值不变,发电机输出电压不变。但使转子磁场增强的一边如果由于铁芯磁通增长到饱和后，便不再增加，因此在这种情况下，磁场增强的一边所增加的磁通要比削弱的一边所减少的磁通要少些，最终合成磁通稍有减少，会使发电机的电压稍有下降。同步发电机的调控当负载为纯电感性负载时，电枢电流落后于电动势90°度，只有当主磁场的方向转到右图所示A相绕组的轴线方向时，A相的电流才达到正的最大值，电枢磁场也才恰好转到A相绕组的轴线上。此时电枢磁场与磁极磁场在同一轴线上，但方向相反，故称为直轴去磁电枢反应，由于去磁效应，使合成磁场小于主磁场同步发电机的调控若负载是纯电容性的,负载电流就会超前电枢电动势90°,当A相绕组电流达到正的最大值时，电枢反应磁场与主磁场的轴线方向恰好同一轴线上，且方向相同，故称为直轴增磁电枢反应，由于增磁效应，合成磁场大于主磁场。因此,调控转子磁场的强度就可以调节同步发电机的输出电压改善其带负载能力,从而达到在额定负荷范围内稳住发电机输出电压的目的。维护和检修:A.一般维护1．经常的维护和定期的检修可以及时发现和纠正存在的不正常现象，这对于发电机安全运行，乃至减少事故是十分必要的。发电机切忌受潮，停用期间宜用蓬布遮盖，以防潮气的侵入；内部避免进入金属碎屑、水滴、尘土、水蒸气或其他有害气体。2．在运行时，应保证通风良好。励磁装置罩盖不可不装，否则，会因风路被破坏而引起励磁装置发热。电机外表面不应有任何覆盖物，以免妨碍通风和散热。运行中还应经常注意电机及轴承的温度、振动、有无异响、滑环的火花、气味变化等情况。配电板上的电压、电流、动力绝缘也需要经常查看。3．发电机负载电流，励磁电流不应超过铭牌上规定的额定数据。负载应尽可能均匀分配在三相上，三相负载不对称时，最大一相的负载电流应不超过额定电流。维护和检修:B.检修项目1．检查各绕组绝缘电阻。测量仪表选用500伏兆欧表。发电机电枢绕组、励磁绕组的绝缘电阻在热状态下(75℃）应不低于0.4兆欧，在常温下一般应不低于2兆欧。若绝缘电阻低于上述数值，可以用热风吹拂法进行干燥。2．检查轴承润滑脂若润滑脂变化不均匀，应更换油脂。一般情况下，电机连续运行2000小时左右应更换油脂。换油时应将轴承室内旧油脂全部清除，先用煤油清洗，然后重加新油脂。普通型电机采用钙钠基润滑脂，湿热型电机采用锂基轴承脂。不同牌号的轴承脂不能混合使用。轴承脂加装数量应为轴承室容量的1／3﹏1／2，轴承脂过多会引起轴承过热，船用电机轴承应不超过90℃。维护和检修:B.检修项目3．检查集电环表面质量如果集电环表面有锈斑或污垢，可用布蘸少量酒精或其他溶剂擦拭，亦可用砂纸轻磨，若灼痕严重应在车床上车光，加工时应使其与两轴承挡同心，以确保集电环转动时不发生跳动。应经常查看发电机电刷下有无不正常的火花。正常火花应不超过1又1／4级（电刷边缘小部分有断续的几点点状火花，换向器上没有黑痕及电刷上没有灼痕）。4．检查电刷压力电刷与刷握框的配合应松紧合适，可以用弹簧秤测电刷压力，标准压力应为0.2~0.25千克／平方厘米。电刷磨损严重应予更换，更换的新电刷与集电环接触面以细砂纸研磨成弧形，重装电刷时应使电刷中心线通过转轴横断面中心。刷握框离开集电环边缘应保持2--3毫米的距离。电刷轴向中心线应与集电环中心线重合。维护和检修:B.检修项目5．内部检查定期检查发电机及励磁装置上各螺栓是否紧固。拆开发电机，检查内部并用干燥压缩空气吹净，要彻底揩尽导电表面积尘，以防沿面放电。各线圈表面以及风扇内部也应彻底清理，以保证有效的通风和散热。人工转动转子，应灵活而无任何擦碰现象，如有擦碰现象应立即查出原因，并进行处理。同步发电机的拆装同步发电机的拆装与异步电动机大致相同，但由于发电机重量大，拆装时应注意不要碰伤。拆装同步发电机所需要的工具有：梅花扳手、开口扳手、十字起、平口起、记号笔、硬木方、铜棒、软毛刷、三脚拉马、绳索、硬纸板、棉布、油盘、油毛巾、电器专用清洁剂、起重葫芦、摇表。同步发电机的拆装:A.拆解1.对发电机的外表进行清洁，检查吊耳好坏。2.将发电机的三相电压输出线U、V、W从接线桩头上拆下，做好记号，将励磁线L1L2，S1S2（绕组抽头至单相桥式整流，作励磁电压）从桩头上拆下，做好记号，测量励磁绕组和定子绕组的绝缘，做好记录。3.拆除发电机的地脚螺栓，将发电机与飞轮联接螺栓拆除，做好记号，将发电机移至机舱空旷处。4.在发电机机座下垫上厚约5CM左右的木方。5.用三角拉马将弹性联接法兰从电机输入轴上拆下。6.拆下电机防护罩同步发电机的拆装:A.拆解7.从碳刷架上取出碳刷，拆下碳刷架。8.拆下电机的前后轴承盖及前后端盖螺栓。9.用紫铜棒敲击前后端盖，将前后端盖从电机上拆下，拆端盖时要注意不能碰伤突出在电机铁芯外面的定子线圈。10.将转子从定子中取出，取出转子时，要在发电机定子、转子间垫以纸板，以防损伤铁芯和绕组。有条件的情况，应用假轴（内径和轴颈差不多的钢管）将转子平稳取出。11.转子取出后，应放置在硬木衬垫上，衬垫放在轴颈或转子的铁心下面，不得垫在滑环下面，以防滑环受压变形。转子取出后，滑环要用硬纸或棉布包扎起来，以防碰坏。同步发电机的拆装:B.装配装配前应对发电机的定子和转子清洁检查，主要检查项目有：定子和转子的绝缘漆的目视检查；磁极外表面检查，有无扫膛的现象；电机轴承检查，润滑脂有无变质，有的话要除尽变质的润滑脂，才能更换新的润滑脂，有走外圆或磨损严重的情况要进行更换。检查碳刷的情况，碳刷压力不够时，应更换同型号的碳刷，更换前应根据滑环的弧度，对碳刷进行打磨，装复后应再次对电机的定转子绝缘电阻进行测量。试车时还要注意碳刷的火花等级。