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同步發(fā)電機(jī)，直流發(fā)電機(jī)的工作原理
同步發(fā)電機(jī)工作原理
· 主磁場的建立:勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場，即建立起主磁場。
· 載流導(dǎo)體:三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。
· 切割運(yùn)動(dòng):原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(給電機(jī)輸入機(jī)械能)，極性相間的勵(lì)磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組(相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)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(duì)切割運(yùn)動(dòng)，電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對(duì)稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。
直流發(fā)電機(jī)的工作原理
直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢的原理。
電刷上不加直流電壓，用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞使之逆時(shí)針方向恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈兩邊就分別切割不同極性磁極下的磁力線，而在其中感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢，電動(dòng)勢方向按右手定則確定。這種電磁情況表示在圖上。由于電樞連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，因此，必須使載流導(dǎo)體在磁場中所受到線圈邊ab和cd交替地切割N極和S極下的磁力線，雖然每個(gè)線圈邊和整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢的方向是交變的.線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢是一種交變電動(dòng)勢，而在電刷A，B端的電動(dòng)勢卻為直流電動(dòng)勢(說得確切一些，是一種方向不變的脈振電動(dòng)勢)。因?yàn)椋姌性谵D(zhuǎn)動(dòng)過程中，無論電樞轉(zhuǎn)到什么位置，由于換向器配合電刷的換向作用，電刷A通過換向片所引出的電動(dòng)勢始終是切割N極磁力線的線圈邊中的電動(dòng)勢，因此，電刷A始終有正極性。同樣道理，電刷B始終有負(fù)極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動(dòng)勢。如每極下的線圈數(shù)增多，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動(dòng)勢。這就是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。同時(shí)也說明子直流發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)上是帶有換向器的交流發(fā)電機(jī)。
從基本電磁情況來看，一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可工作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，只是約束的條件不同而已。在直流電機(jī)的兩電刷端上，加上直流電壓，將電能輸入電樞，機(jī)械能從電機(jī)軸上輸出，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能而成為電動(dòng)機(jī)，如用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流電機(jī)的電樞，而電刷上不加直流電壓，則電刷端可以引出直流電動(dòng)勢作為直流電源，可輸出電能，電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而成為發(fā)電機(jī)。同一臺(tái)電機(jī)，能作電動(dòng)機(jī)或作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的這種原理.在電機(jī)理論中稱為可逆原理。
發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)學(xué)習(xí)
發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)
發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)又稱功率方向保護(hù)。一般而言，發(fā)電機(jī)的功率方向應(yīng)該為由發(fā)電機(jī)流向母線，但是當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁或其他某種原因，發(fā)電機(jī)有可能變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)運(yùn)行，即從系統(tǒng)中吸取有功功率。這就是逆功率。當(dāng)逆功率達(dá)到一定值時(shí)，發(fā)電機(jī)的保護(hù)動(dòng)作，或動(dòng)作于發(fā)信號(hào)或動(dòng)作于跳閘。
1、概述說明
并網(wǎng)運(yùn)行的汽輪發(fā)電機(jī)，在汽輪機(jī)的主汽門關(guān)閉之后，便作為同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行：吸收有功功率而拖著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，可向系統(tǒng)發(fā)出無功功率。由于汽輪機(jī)主汽門已關(guān)閉，汽機(jī)尾部葉片與殘留蒸汽產(chǎn)生摩擦而形成鼓風(fēng)損耗，長期運(yùn)行過熱而損壞。燃?xì)廨啓C(jī)和水輪機(jī)也主要是對(duì)原動(dòng)機(jī)的損害。發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)主要保護(hù)汽輪機(jī)不受損害。
對(duì)汽輪機(jī)逆功率保護(hù)的整定計(jì)算，就是要確定該保護(hù)的動(dòng)作功率Pdz及動(dòng)作延時(shí)t。
1、動(dòng)作功率Pdz的整定 汽輪發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)的動(dòng)作功率可按下式計(jì)算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保護(hù)的動(dòng)作功率 Krel-可靠系數(shù)，取0.8 P1-主汽門關(guān)閉后，汽輪機(jī)維持同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所消耗的功率，該功率的大小除與汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)及容量有關(guān)之外，還與汽輪發(fā)電機(jī)的主蒸汽系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(管道結(jié)構(gòu)及有無旁路管道等)有關(guān)，一般取額定功率的1.5~2% η-發(fā)電機(jī)拖動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-發(fā)電機(jī)的額定功率。 實(shí)際中，Pdz=可取1~1.5%PN。
2、動(dòng)作延時(shí)發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)，應(yīng)按照汽輪發(fā)電機(jī)主汽門關(guān)閉后允許運(yùn)行的時(shí)間來整定，該允許時(shí)間一般為10~15min。計(jì)算及運(yùn)行實(shí)踐表明，當(dāng)汽輪機(jī)蒸汽系統(tǒng)有旁路管道時(shí)，允許運(yùn)行時(shí)間還要長一些。 因此，若按照汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉之后允許運(yùn)行的時(shí)間來整定保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)，可取5~10min。動(dòng)作后作用于解列滅磁。
另外，投運(yùn)的大型汽輪發(fā)電機(jī)，多采用逆功率保護(hù)去啟動(dòng)程序跳閘回路，此時(shí)，動(dòng)作時(shí)間通常取1~2s。 對(duì)于程控逆功率保護(hù)，由于動(dòng)作時(shí)間短，在主汽門點(diǎn)閉后很短的時(shí)間內(nèi)，由于汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)的慣性，實(shí)際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應(yīng)大于1%PN。
2、原理介紹
當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)逆功率(外部功率指向發(fā)電機(jī)，也就是發(fā)電機(jī)變成電動(dòng)機(jī)工況)，逆功率保護(hù)動(dòng)作斷路器跳閘。需要采集三相電壓和二相電流信號(hào)。
由于一次能源形態(tài)的不同，可以制成不同的發(fā)電機(jī)。利用水利資源和水輪機(jī)配合，可以制成水輪發(fā)電機(jī);由于水庫容量和水頭落差高低不同，可以制成容量和轉(zhuǎn)速各異的水輪發(fā)電機(jī)。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機(jī)配合，可以制成汽輪發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)多為高速電機(jī)(3000rpm)。 此外還有利用太陽能、風(fēng)能、原子能、地?zé)帷⒊毕?、生物能等能量的各類發(fā)電機(jī)。 此外，由于發(fā)電機(jī)工作原理不同又分作直流發(fā)電機(jī)，異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)。在廣泛使用的大型發(fā)電機(jī)都是同步發(fā)電機(jī)。
何為逆功率?
眾所周知，發(fā)電機(jī)的功率方向應(yīng)該由發(fā)電機(jī)方向流向系統(tǒng)方向。但由于某種原因，當(dāng)汽輪機(jī)失去原動(dòng)力，而發(fā)電機(jī)出口開關(guān)又未能跳閘，則功率方向變?yōu)橛上到y(tǒng)流向發(fā)電機(jī)，即發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)在運(yùn)行。此時(shí)發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)中吸取有功功率，此即為逆功率。
逆功率的危害
發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)是汽輪機(jī)由于某種原因?qū)е轮髌T關(guān)閉而失去原動(dòng)力時(shí)，發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)帶動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)葉片在無蒸汽情況下高速旋轉(zhuǎn)會(huì)引起鼓風(fēng)摩擦，特別是在末級(jí)葉片可能會(huì)引起過熱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片的損壞事故。
所以說逆功率保護(hù)實(shí)則是對(duì)汽輪機(jī)無蒸汽運(yùn)行的保護(hù)。
發(fā)電機(jī)的程序逆功率保護(hù)
發(fā)電機(jī)程序逆功率保護(hù)主要是防止發(fā)電機(jī)在帶有一定負(fù)荷的情況下，突然跳開發(fā)電機(jī)出口開關(guān)而汽輪機(jī)主汽門又未能全部關(guān)閉的情況。在此情況下，汽輪發(fā)電機(jī)組極易發(fā)生超速，甚至飛車。為避免此種情況，對(duì)于非短路故障的某些保護(hù)，動(dòng)作信號(hào)發(fā)出后，先作用于關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門，待發(fā)電機(jī)逆功率繼電器動(dòng)作后，與主汽門關(guān)閉的信號(hào)組成與門，經(jīng)一短時(shí)限組成程序逆功率保護(hù)，動(dòng)作作用于全停。
逆功率保護(hù)與程序逆功率保護(hù)的區(qū)別
逆功率保護(hù)是為了防止逆功率后，發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)，帶動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，造成汽輪機(jī)的損壞。歸根到底，是怕原動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足，反被系統(tǒng)帶著跑!
程序逆功率保護(hù)是為了防止發(fā)電機(jī)組突然解列后，主汽門未完全關(guān)閉，導(dǎo)致汽輪機(jī)超速，從而利用逆功率來規(guī)避。歸根到底，是怕原動(dòng)機(jī)動(dòng)力太足導(dǎo)致機(jī)組超速!
所以說嚴(yán)格意義上來說，逆功率保護(hù)是發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的一種，但主要是保護(hù)汽輪機(jī)。而程序逆功率保護(hù)不是一種保護(hù)而是為了實(shí)現(xiàn)程序跳閘而設(shè)置的動(dòng)作過程，也叫程序跳閘，一般應(yīng)用于停機(jī)方式。
關(guān)鍵的是逆功率只要定值達(dá)到就會(huì)跳閘，而程序逆功率除了定值達(dá)到，還要求汽機(jī)主汽門關(guān)閉，所以說在機(jī)組啟動(dòng)過程中并網(wǎng)瞬間，一定要避免逆功率動(dòng)作。
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