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。 · 載流導體:三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應電流的載體。 · 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電動勢的方向是交變的.線圈內(nèi)的感應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)電機多種異常狀態(tài)及危害 隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，發(fā)電機單機容量的不斷增加，大型發(fā)電機組在電力系統(tǒng)中越來越重要。人們對發(fā)電機的可靠性、性要求越來越高。發(fā)電機的運行對保證柴油發(fā)電機組的正常工作和電能質(zhì)量起著極其重要的作用。但是較之故障，異常運行狀態(tài)發(fā)生的機率更大，比如定子繞組過負荷、發(fā)電機失磁、失步，發(fā)電機逆功率運行，非全相運行等。這些威脅同樣不容忽視，所以研究大型發(fā)電機的異常運行及保護是很有必要的。由于大型發(fā)電機多采用三相分相操作主開關(guān)，非全相運行已成為發(fā)電廠電氣運行的重點防止對象。本文針對大型發(fā)電機非全相運行進行了分析研究，采用對稱分量法得出了各相電流、各序電流及相序電流間的關(guān)系，并用KATLAB軟件進行了仿真，驗證了理論分析的結(jié)果。同時，就發(fā)電機組非全相保護存在的問題提出了改進方案，并給出了發(fā)電廠發(fā)生非全相運行故障時的一些處理方法： 1、低勵磁或失磁對于容量在100KW以下不允許失磁運行的發(fā)電機，當采用直流勵磁機時，應在滅磁開關(guān)斷開時同時斷開發(fā)電機斷路器。容量在100KW以上的發(fā)電機也應裝設(shè)失磁保護。對于水輪發(fā)電機，保護動作于解列滅磁；對于柴油發(fā)電機，保護動作于減出力，以便縮短異步運行時間盡快恢復同步運行，在不允許繼續(xù)異步運行或失磁后母線電壓低于允許值時，保護動作于解列滅磁。 2、定子過電流或過負荷保護 在定子繞組、勵磁繞組上應裝設(shè)定時限和反時限過負荷保護。定時限過負荷保護動作于信號或自動減負荷、降低勵磁電流。反時限過負荷保護動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 3、逆功率保護 對于容量在200KW及以上的柴油發(fā)電機，宜裝設(shè)逆功率保護。保護帶時限動作于信號，經(jīng)長時限動作于解列。 以上所述的解列滅磁，是指斷開發(fā)電機斷路器，汽輪機甩負荷。減出力，是指將原動機出力減到給定值。程序跳閘，對柴油發(fā)電機來說，是指首先關(guān)閉主汽門，待逆功率繼電器動作后，再跳開發(fā)電機斷路器并滅磁。對水輪發(fā)電機，是指首先將導水翼關(guān)到空載位置，再跳開發(fā)電機斷路器滅磁。 4、發(fā)電機失步保護對于容量在300KW及以上的發(fā)電機，需裝設(shè)失步保護，保護動作于信號或解列。若發(fā)生失步現(xiàn)象，應盡快創(chuàng)造恢復同期的條件，一般可采取增加發(fā)電機的勵磁，或減少該失步電機的有功出力，進而將其牽入同步。動減負荷、降低勵磁電流。反時限過負荷保護動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 5、非全相運行保護 發(fā)電機變壓器組的非全相運行故障，大多數(shù)發(fā)生在機組解列、并列的操作過程中，正確地進行機組解列或并列的操作是大幅度地減少因負序電流燒損發(fā)電機轉(zhuǎn)子的簡單而有效的措施。因此只要遵循保持發(fā)電機勵磁、穩(wěn)定機組轉(zhuǎn)速、減少機組出力、控制定子電流的原則，嚴格按照合理順序進行操作和調(diào)整，完全可以把負序電流控制在允許的范圍之內(nèi)。 由于現(xiàn)在大型發(fā)電機多采用三相分相操作主開關(guān)，非全相運行已成為發(fā)電廠電氣運行的重點防止對象。所以在下面的章節(jié)中我將重點分析發(fā)電機非全相運行及其相應的保護措施。 非全相運行時，由于發(fā)電機組接線方式、主變接地方式、斷相形式、導致原因不同，非全相運行時的故障特征是不同的，所以對非全相運行進行合理有效的分類是分析研究的前提。非全相運行一般采用對稱分量法來分析計算。對稱分量法是一種線性變換，利用它可將任意一組不對稱的三相電流(或電壓)分解成正序、負序和零序三組三相對稱的電流(或電壓)，這三組各自獨立的對稱電流(或電壓)就稱為不對稱電流(或電壓)的對稱分量，每組對稱分量的三相之間都有大小相等、彼此間相位差相等的關(guān)系。電流或電壓的相序、大小關(guān)系是機組非全相運行時的重要故障信息，這些量的提取與判斷，對于保護機組與系統(tǒng)的運行有著非常重要的意義。