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同步發(fā)電機，直流發(fā)電機的工作原理
同步發(fā)電機工作原理
· 主磁場的建立:勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。
· 載流導(dǎo)體:三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。
· 切割運動:原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(給電機輸入機械能)，極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組(相當于繞組的導(dǎo)體反向切割勵磁磁場)。
· 交變電勢的產(chǎn)生:由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。
直流發(fā)電機的工作原理
直流發(fā)電機的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼?
電刷上不加直流電壓，用原動機拖動電樞使之逆時針方向恒速轉(zhuǎn)動，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)生電動勢，電動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，雖然每個線圈邊和整個線圈中的感應(yīng)電動勢的方向是交變的.線圈內(nèi)的感應(yīng)電動勢是一種交變電動勢，而在電刷A，B端的電動勢卻為直流電動勢(說得確切一些，是一種方向不變的脈振電動勢)。因為，電樞在轉(zhuǎn)動過程中，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勢始終是切割N極磁力線的線圈邊中的電動勢，因此，電刷A始終有正極性。同樣道理，電刷B始終有負極性，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，就可獲得直流電動勢。這就是直流發(fā)電機的工作原理。同時也說明子直流發(fā)電機實質(zhì)上是帶有換向器的交流發(fā)電機。
從基本電磁情況來看，一臺直流電機原則上既可工作為電動機運行，也可以作為發(fā)電機運行，只是約束的條件不同而已。在直流電機的兩電刷端上，加上直流電壓，將電能輸入電樞，機械能從電機軸上輸出，拖動生產(chǎn)機械，將電能轉(zhuǎn)換成機械能而成為電動機，如用原動機拖動直流電機的電樞，而電刷上不加直流電壓，則電刷端可以引出直流電動勢作為直流電源，可輸出電能，電機將機械能轉(zhuǎn)換成電能而成為發(fā)電機。同一臺電機，能作電動機或作發(fā)電機運行的這種原理.在電機理論中稱為可逆原理。
發(fā)電機逆功率保護學習
發(fā)電機逆功率保護
發(fā)電機逆功率保護又稱功率方向保護。一般而言，發(fā)電機的功率方向應(yīng)該為由發(fā)電機流向母線，但是當發(fā)電機失磁或其他某種原因，發(fā)電機有可能變?yōu)殡妱訖C運行，即從系統(tǒng)中吸取有功功率。這就是逆功率。當逆功率達到一定值時，發(fā)電機的保護動作，或動作于發(fā)信號或動作于跳閘。
1、概述說明
并網(wǎng)運行的汽輪發(fā)電機，在汽輪機的主汽門關(guān)閉之后，便作為同步電動機運行：吸收有功功率而拖著汽輪機轉(zhuǎn)動，可向系統(tǒng)發(fā)出無功功率。由于汽輪機主汽門已關(guān)閉，汽機尾部葉片與殘留蒸汽產(chǎn)生摩擦而形成鼓風損耗，長期運行過熱而損壞。燃氣輪機和水輪機也主要是對原動機的損害。發(fā)電機逆功率保護主要保護汽輪機不受損害。
對汽輪機逆功率保護的整定計算，就是要確定該保護的動作功率Pdz及動作延時t。
1、動作功率Pdz的整定 汽輪發(fā)電機逆功率保護的動作功率可按下式計算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保護的動作功率 Krel-可靠系數(shù)，取0.8 P1-主汽門關(guān)閉后，汽輪機維持同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所消耗的功率，該功率的大小除與汽輪機的結(jié)構(gòu)及容量有關(guān)之外，還與汽輪發(fā)電機的主蒸汽系統(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)電機拖動汽輪發(fā)電機旋轉(zhuǎn)時的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-發(fā)電機的額定功率。 實際中，Pdz=可取1~1.5%PN。
2、動作延時發(fā)電機逆功率保護的動作延時，應(yīng)按照汽輪發(fā)電機主汽門關(guān)閉后允許運行的時間來整定，該允許時間一般為10~15min。計算及運行實踐表明，當汽輪機蒸汽系統(tǒng)有旁路管道時，允許運行時間還要長一些。 因此，若按照汽輪機主汽門關(guān)閉之后允許運行的時間來整定保護的動作延時，可取5~10min。動作后作用于解列滅磁。
另外，投運的大型汽輪發(fā)電機，多采用逆功率保護去啟動程序跳閘回路，此時，動作時間通常取1~2s。 對于程控逆功率保護，由于動作時間短，在主汽門點閉后很短的時間內(nèi)，由于汽輪機及發(fā)電機的慣性，實際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應(yīng)大于1%PN。
2、原理介紹
當發(fā)電機出現(xiàn)逆功率(外部功率指向發(fā)電機，也就是發(fā)電機變成電動機工況)，逆功率保護動作斷路器跳閘。需要采集三相電壓和二相電流信號。
由于一次能源形態(tài)的不同，可以制成不同的發(fā)電機。利用水利資源和水輪機配合，可以制成水輪發(fā)電機;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。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機配合，可以制成汽輪發(fā)電機，這種發(fā)電機多為高速電機(3000rpm)。 此外還有利用太陽能、風能、原子能、地熱、潮汐、生物能等能量的各類發(fā)電機。 此外，由于發(fā)電機工作原理不同又分作直流發(fā)電機，異步發(fā)電機和同步發(fā)電機。在廣泛使用的大型發(fā)電機都是同步發(fā)電機。
何為逆功率?
眾所周知，發(fā)電機的功率方向應(yīng)該由發(fā)電機方向流向系統(tǒng)方向。但由于某種原因，當汽輪機失去原動力，而發(fā)電機出口開關(guān)又未能跳閘，則功率方向變?yōu)橛上到y(tǒng)流向發(fā)電機，即發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C在運行。此時發(fā)電機從系統(tǒng)中吸取有功功率，此即為逆功率。
逆功率的危害
發(fā)電機逆功率保護是汽輪機由于某種原因?qū)е轮髌T關(guān)閉而失去原動力時，發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C帶動汽輪機旋轉(zhuǎn)，汽輪機葉片在無蒸汽情況下高速旋轉(zhuǎn)會引起鼓風摩擦，特別是在末級葉片可能會引起過熱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片的損壞事故。
所以說逆功率保護實則是對汽輪機無蒸汽運行的保護。
發(fā)電機的程序逆功率保護
發(fā)電機程序逆功率保護主要是防止發(fā)電機在帶有一定負荷的情況下，突然跳開發(fā)電機出口開關(guān)而汽輪機主汽門又未能全部關(guān)閉的情況。在此情況下，汽輪發(fā)電機組極易發(fā)生超速，甚至飛車。為避免此種情況，對于非短路故障的某些保護，動作信號發(fā)出后，先作用于關(guān)閉汽輪機主汽門，待發(fā)電機逆功率繼電器動作后，與主汽門關(guān)閉的信號組成與門，經(jīng)一短時限組成程序逆功率保護，動作作用于全停。
逆功率保護與程序逆功率保護的區(qū)別
逆功率保護是為了防止逆功率后，發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C，帶動汽輪機旋轉(zhuǎn)，造成汽輪機的損壞。歸根到底，是怕原動機動力不足，反被系統(tǒng)帶著跑!
程序逆功率保護是為了防止發(fā)電機組突然解列后，主汽門未完全關(guān)閉，導(dǎo)致汽輪機超速，從而利用逆功率來規(guī)避。歸根到底，是怕原動機動力太足導(dǎo)致機組超速!
所以說嚴格意義上來說，逆功率保護是發(fā)電機繼電保護的一種，但主要是保護汽輪機。而程序逆功率保護不是一種保護而是為了實現(xiàn)程序跳閘而設(shè)置的動作過程，也叫程序跳閘，一般應(yīng)用于停機方式。
關(guān)鍵的是逆功率只要定值達到就會跳閘，而程序逆功率除了定值達到，還要求汽機主汽門關(guān)閉，所以說在機組啟動過程中并網(wǎng)瞬間，一定要避免逆功率動作。
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