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      作发电机运行的同步电机。是一种最常用的交流发电机。在现代电力工业中,它广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。由于同步发电机一般采用直流励磁,当其单机独立运行时,通过调节励磁电流,能方便地调节发电机的电压。若并入电网运行,因电压由电网决定,不能改变,此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。

      同步发电机的定子、转子结构与同步电机相同,一般采用三相形式,只在某些小型同步发电机中电枢绕组采用单相。

      高速同步发电机:

      因大多数发电机与原动机同轴联动,火电厂都用高速汽轮机作原动机,所以汽轮发电机通常用高转速的2极电机,其转速达3000转/分(在电网频率为60赫时,为3600转/分)。核电站多用4极电机,转速为1500转/分(当电网频率为60赫时,为1800转/分)。为适应高速、高功率要求,高速同步发电机在结构上一是采用隐极式转子,二是设置专门的冷却系统。

      隐极式转子:外表呈圆柱形,在圆柱表面开槽以安放直流励磁绕组,并用金属槽楔固紧,使电机具有均匀的气隙。由于高速旋转时巨大的离心力,要求转子有很高的机械强度。隐极式转子一般由高强度合金钢整块锻成,槽形一般为开口形,以便安装励磁绕组。在每一个极距内约有1/3部分不开槽,形成大齿;其余部分的齿较窄,称做小齿。大齿中心即为转子磁极的中心。有时大齿也开一些较小的通风槽,但不嵌放绕组;有时还在嵌线槽底部铣出窄而浅的小槽作为通风槽。隐极式转子在转子本体轴向两端还装有金属的护环和中心环?;せ肥怯筛咔慷群辖鹬瞥傻暮癖谠餐?,用以?;だ湃谱槎瞬坎恢帘痪薮蟮睦胄牧λΤ?;中心环用以防止绕组端部的轴向移动,并支撑护环。此外,为了把励磁电流通入励磁绕组,在电机轴上还装有集电环和电刷。

      冷却系统:由于电机中能量损耗和电机的体积成正比,它的量级与电机线度量级的三次方成比例,而电机散热面的量级只是电机线度量级的二次方。因此,当电机尺寸增大时(受材料限制,增大电机容量就得加大其尺寸),电机每单位表面上需要散发的热量就会增加,电机的温升将会提高。在高速汽轮发电机中,离心力将使转子表面和转子中心孔表面产生巨大的切向应力,转子直径越大,这种应力也越大。因此,在锻件材料允许的应力极限范围内,2极汽轮发电机的转子本体直径不能超过1250毫米。大型汽轮发电机要增大单机容量,只有靠增加转子本体的长度(即用细长的转子)和提高电磁负荷来解决。转子长度可达8米,已接近极限。要继续提高单机容量,只能是提高电机的电磁负荷。这使大型汽轮发电机的发热和冷却问题变得特别突出。对于50000千瓦以下的汽轮发电机,多采用闭路空气冷却系统,用电机内的风扇吹拂发热部件降温。对于容量为5~60万千瓦的发电机,广泛使用氢冷。氢气(纯度99%)的散热性能比空气好,用它来取代空气不仅散热效果好,而且可使电机的通风摩擦损耗大为降低,从而能显著提高发电机的效率。但是,采用氢冷必须有防爆和防漏措施,这使电机结构更为复杂,也增加了电极材料的消耗和成本。此外,还可采用液体介质冷却,例如水的相对冷却能力为空气的50倍,带走同样的热量,所需水的流量比空气小得多。因此,在线圈里采用一部分空心导线,导线中通水冷却,就可以大大降低电机温升,延缓绝缘老化,增长电机寿命。

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