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电动发电机

2020-04-09 21:01

兼有电动机和发电机两种功能的发电机,又称抽水蓄能电机。

结构形式

电动发电机按结构分为可逆式和串联式(参见抽水蓄能机组)。

可逆式电动发电机

可逆式是把发电、电动两种功能结合在一体,可按两个方向转动。一般正转时,作为发电机;反转时,作为电动机。机组在发电或抽水时均要求在高效率区稳定运行。如水电站水头变幅大,为满足扬程需要,改善机组运行效率,可选用2种转速,通过切换转子的磁极对数和改变定子绕组的连接实现转速变换。

(1)改变转子磁极对数主要有3种方式:①成组反接。将转子磁极分成2组,变极时将其中一组反接,使磁极对数减少。②部分磁极短接及部分成组反接。变极时将部分对称的磁极短接,剩余的磁极分为2组,将其中一组反接。③大小极并成组反接。在对称方向加装几个小磁极,极宽约为大极的75%,安匝为大极的80%。变极时将磁极分成2组,其中一组进行反接。不论采取什么方式,必须保持机械和电磁的平衡,接线简单,基波磁密幅值要大。

(2)定子绕组要按照转子变极的要求,改变极数,每极每相槽数也随之发生变化。改变的方式有3种:①专用绕组。定子设置2套绕组,不同的转速采用不同的绕组。这种方式接线简单,但造价较高。②1套绕组。定子设置1套绕组,利用改变绕组的接线方式来改变极数。这种方式接线复杂,但造价较低。③极幅调制。定子设置1套绕组,将部分线圈按一定规律反接,改变每相绕组中部分线圈的电流方向来改变极数。此外,如果采用电机励磁,励磁机也需要有极性反向切换装置。

由于可逆式机组可以按正、反两个方向运转,推力轴承必须能双向运转。为了降低启动力矩,在推力轴瓦中间开油孔,打入高压油,形成油膜,或者在上机架上设置电磁铁,启动时将转子大部分重量吸附在机架上,减轻推力轴瓦荷载,转子风扇在双向转动时应具有同样的冷却效果。

串联式电动发电机

串联式是将电动机和发电机串联在同一个轴上,效率较高,但结构复杂,造价较高,一般不采用这种形式。

启动方式

电动发电机水泵工况的启动方式要考虑对电网冲击的影响和运行操作的灵活性,经技术经济比较,综合研究确定。启动方式分异步启动、同步启动、变频启动、异步同步混合启动和启动电动机直接启动。

(1)异步启动是电机在静止未励磁的情况下,由电网以全压或降压供电,利用转子磁极上阻尼线圈产生的异步力矩,启动机组,当接近同步转速时,投入励磁,使机组拉入同步。全压启动对系统冲击较大,在应用上受到一定限制,因此常采用降压启动。降压的方式有串联电抗器、串联自耦变压器、主变压器专门的分接头等。

(2)同步启动是以另一台水轮发电机作为驱动电源, 在静止状态下投入励磁,拖动电动发电机,两台机在同步的情况下加速至额定转速,并入电网。这种方法又称背靠背启动

(3)变频启动是用专门的变频装置进行启动。

(4)异步同步混合启动,先启动一台水轮发电机,使其在低频率、低电压下发电运转;然后与另一台电动发电机相联,使其异步启动;待两台机转速稳定后,投入电动机励磁,使其同步,以同步方式完成启动过程。

(5)启动电动机直接启动,一般是在蓄能机组的主轴上串联一台感应式电动机,当电动机通电运转时,蓄能机组也随着转动起来,达到额定转速时加以励磁,并入电网,电动机立即切除。这种方式多用于大型蓄能机组的启动。

天荒坪抽水蓄能电站电动发电机额定容量333mV·A,电动机额定容量336mW,额定电压18kV,全厂设两套变频启动装置,以背靠背启动方式为备用,半伞式由加拿大GE公司制造。

美国巴斯康蒂抽水蓄能电站,机组额定容量为350mW。水轮机最大容量达457mW,水泵最大功率为420mW。

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