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• 2.频繁起停
•
抽水蓄能电站在电力系统中起填谷调峰的作用，
要求起停较为频繁，同时还需经常作调频、调相运行
，工况的调整也很频繁。发电电动机处于这样频繁变
化的运行条件下，其内部温度变化自然十分剧烈，电
机绕组将产生更大的温度应力和变形，也可能由于温 度差在电机内部结露面影响绝缘。
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推力轴承装在转子下
伞
边的机架上，整个转
式 子是以一种被托架着
的状态转动
悬式 1－推力轴承 2－导轴承
伞式
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• 冷却系统
• 在中、小型电机中，都采用空气作为冷却介质。当电 机的容量很大时，电机内部的损耗及发热量迅速增加 ，冷却问题显得格外重要，此时必须加强通风或采用 其他的冷却方式。
感应电动势的频率为：f = pn/60。
• 显然，转子的转速与气隙磁场的旋转速度相等，所以 称之为同步电机。
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• 隐极式同步电机
N
+
S
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• 凸极式同步电机
N
S
S
+
N
凸极式
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• 同步电机的定子和异步电机相同，定子铁芯上有齿和 槽，槽内设置三相绕组。转子上装有磁极和励磁绕组 。当励磁绕组通以直流后，电机内就产生转子磁场。 同步电机也有采用永久磁铁励磁的，称为永磁同步电 机。同步电机的磁极通常装在转子上，而电枢绕组放 在定子上，通常称为旋转磁极式电机。因为电枢绕组 往往是高电压、大电流的绕组，装在定子上便于直接 向外引出；而励磁绕组的电流较小，放在转子上可以 通过装在转轴上的集电环和电刷引入，比较方便。
• 在大型汽轮发电机中，为了提高其冷却效率，往往用 氢气冷却，但氢气与空气混合后，有爆炸危险，必须 有一套控制设备来保证外界空气不会渗入到电机内部 。
• 目前在更大容量的发电机中，可以采用导线内部直接 冷却。例如采用空心导体，冷却介质直接在导体中流 通而把热量带走，这样能更有效地降低电机的温升。 所采用的冷却介质一般有氢气及水等。
• 3.需有专门起动措施
•
由于转向相反，发电电动机运行时不能像作发电
机那样利用水泵水轮机起动，必须采用专门的起动方
法。目前绝大部分抽水蓄能电站采用SFC起动，
back-to-back作为备用起动方式。
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• 4.过渡过程复杂 • 抽水蓄能机组在工况转换中要经历各种复杂水力、机
械和电气瞬态过程。在这些过程中将发生比常规水轮 发电机组大得多的受力和振动，对于整个电机设计提 出更严格的要求。
发电电动机的结构 与原理
发电电动机的结构与原理
• 一、绪论 • 二、同步电机的结构 • 三、同步电机的原理与参数 • 四、溧阳电站发电电动机简介
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一、绪论
• 抽水蓄能电站作为一种特殊的电源，由于具有转换工 况多、运行方式灵活、反应速度快等优点，近年来在 国内得到相当规模的发展。作为蓄能电站核心设备的 抽水蓄能机组，无论设计条件和结构都比常规水轮发 电机组复杂的多，下面就其中的发电电动机的基本知 识做一下介绍。
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• 额定值之间的关系：
PN 3UNINcosN
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• 2、同步电机的工作原理 • 主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极
性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 • 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为
感应电势或者感应电流的载体。
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四、溧阳电站发电电动机简介
• 抽水蓄能和放水发电两带动
泵站机组将下库的水抽到上库(电动机+水泵)， 以水 的势能形式贮存起来； • 放水发电：系统负荷高时，将上库的水放下来推动水 轮发电机组(水轮机+发电机)发电，以补充系统中电能 的不足。
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• 伞式机组的推力轴承可连同下导轴承装在电机的下机 架上；另外为减小机组高度，也有的推力轴承装在水 泵水轮机顶盖上。从机构高度来看，悬式机组最大， 半伞式其次，全伞式最小。悬式电机的总高度虽然最 大，但其稳定性较好，推力轴承处于电机的顶部，此 处轴已不传递任何扭矩，故轴径可比主轴径小些，这 样可以减少轴承能量损耗。
• d) 额定频率
50Hz
• e) 额定转速 300r/min
• f) 相 数 3
• g) 绝缘等级 F级
电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐 热等级，分A、E、B、F、H级。允许温升是指 电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。
绝缘的温度等级 A级 E级 B级 F级 H级 最高允许温度（℃） 105 120 130 155 180 绕组温升限值（K） 60 75 80 100 125 性能参考温度（℃） 80 95 100 120 145
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三、同步电机的参数与原理
• 1、同步电机的主要参数 • 同步电机的额定值（铭牌值）有以下几种： • 额定功率因数cosφ —指额定运行时电机的功
率因数 • 额定频率fN（Hz）— 指额定运行时电枢的频
率 • 额定转速nN（r/min）—指额定运行时电机的
转速，即为同步转速
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• 抽水蓄能发电电动机的特点
• 1.双向旋转
•
发电电动机主要用于抽水蓄能电站。由于可逆式
水泵水轮机作水轮机和水泵运行时旋转方向是相反的
，因此电动机也需相应地双向运转。为了实现同步电
机双向运转，在电气上要求电源相序能够转换，这在
电气主接线和开关设备的选择上可以实现；电机本身
如何作双向旋转则要求通风冷却和轴承都能适应双向 工作。
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• 溧阳电站发电电动机
• 1、型式
• 发电电动机为三相、立轴、半伞式(具有上、下导 轴承)、密闭循环空冷、可逆式同步电机。
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• 2、供货范围
6台套发电电动机及其附属设备，每台套包括： • 1) 定子(包括基础部件及预埋件) • 2) 转子 • 3) 集电装置(包括集电环、电刷、刷握、护罩及必须
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二、同步电机的结构
• 发电电动机是既可以作发电机使用，又可作为电动机 使用的电机设备，主要用于抽水蓄电能电站。 主要型 式为同步电机。
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1、同步电机概述
• 当导体经过一对磁极，导体中的感应电动势就变化了 一个周波，若转子极对数为P，转子旋转一周，导体 感应电动势就变化了P个周波，设转子转速为 n，则
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1.发电机基础 2.定子装配 3.转子装配 4.上机架 5.上导轴承装配 6.下机架 7.推力及下导轴承装配 8.主轴 9.顶轴 10.制动系统 11.空气冷却装置 12.灭火装置 13.上盖板装配 14.主中引出线装配 15.集电环装配 16.刷杆架装配
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2 、同步电机的构造
• 同步电机的定子主要由定子铁芯、定子绕组、 机座、端盖、轴承等部件组成。
• 同步机的机座与端盖也称为电机外部壳体，起 着固定电机、保护内部构件以及支撑定子绕组 和铁芯的作用。
• 定子铁芯是电机的主要部件，它起着构成主磁 路和固定定子绕组的重要作用。
• 定子绕组又称电枢绕组，是同步电机进行能量 转换的心脏部位。
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• 在小容量或特殊用途同步电机中也有相反的情况：把 磁极放在定子上，而电枢绕组放在转子上，通常称为 旋转电枢式电机。例如同步电机的交流励磁机，其电 枢绕组放在转子上，电流经过装在转子轴上的旋转整 流器整流后，直接为同步电机转子上的励磁线圈提供 直流励磁电流，构成无刷系统。
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• 旋转磁极式同步电机的转子有隐极和凸极两种机构型 式。隐极电机的气隙均匀，转子成圆柱形。凸机电机 的气隙不均匀，极弧下较小，而极间较大。对于高速 的同步电机（3000r/min）,从转子机械强度和妥善地 固定励磁绕组考虑，采用励磁绕组分布于转子表面槽 内的隐极式结构较为可靠。对于低速电机（ 1000r/min及以下），由于转子的圆周速度较低、离 心力较小，故采用制造简单、励磁绕组集中安放的凸 极式结构较为合理。
的维护梯等) • 4) 主轴和上端轴 • 5) 推力轴承及上、下导轴承(包括排油雾装置和轴电
流保护装置) • 6) 上、下机架(包括基础部件及预埋件) • 7) 上盖板及其连接和固定用的螺栓和螺母 • 8) 下盖板及其连接和固定用的螺栓和螺母
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• 9) 冷却系统(包括发电电动机冷却系统和轴承油槽冷却系统) • 10) 润滑系统(包括高压油顶起装置) • 11) 制动停机系统、转子顶起装置与粉尘收集系统 • 12) 灭火系统(包括监测装置) • 13) 加热器及除湿装置 • 14) 仪表和监测系统 • 15) 机组顶部运行信号灯 • 16) 风洞内照明设备，梯子、栏栅(杆)及保护用金属遮栏 • 17) 各附属系统所需附件和基础件及预埋件等 • 18) 起吊定子和转子用的起吊工具和附件（除平衡梁外） • 19) 其它
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3、发电电动机的结构
• 发电电动机的结构方式和常规水轮发电机是相近的。 早期使用的卧式蓄能机组配有横轴的发电电动机，有 名的一个实例是1964年在卢生堡投产的维也丹（ Vianden）卧式蓄能机组，其最大功率为115MVA。 但近年的抽水蓄能机组更多地使用立式结构。
• 立式电机按推力轴承的位置可分为悬式和伞式两大类 。推力轴承装在转子上方的称为悬式；装在转子下方 的称为伞式；如转子上方还有一个导轴承的称为半伞 式，如无此轴承的称为全伞式。现在抽水蓄能机组对 于额定转速高于400~500r/min的多用悬式结构而低于 此转速的多用半伞式或全伞式结构。