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汽輪發電機的原理是什麽?

汽輪發電機(steamturbinegenerator)是指用汽輪機驅動的發電機。由鍋爐產生的過熱蒸汽進入汽輪機內膨脹做功,使葉片轉動而帶動發電機發電,做功後的廢汽經凝汽器、循環水泵、凝結水泵、給水加熱裝置等送回鍋爐循環使用。

汽輪發電機原理:

汽輪發電機是由汽輪機作原動機拖動轉子旋轉,利用電磁感應原理把機械能轉換成電能的發電設備。發電機轉子繞組內通入直流電流後,便建立轉子磁場,這個磁場稱主磁場,它隨著汽輪發電機轉子旋轉。其磁通自轉子的壹個磁極出來,經過空氣隙、定子鐵芯、空氣隙,再進入轉子另壹個相鄰磁極,從而構成主磁通回路。由於發電機轉子隨著汽輪機轉動,發電機磁極旋轉壹周,主磁極的磁力線被裝在定子鐵芯內的u、v、w三相繞組(導線)依次切割,根據電磁感應定律,在定子三相繞組內感應出相位不同的三相交變電動勢。

假設汽輪發電機轉子具有壹對磁極(即壹個N極、壹個S極),當汽輪發電機轉子與汽輪機轉子同軸高速旋轉時,如汽輪機以3000轉/分旋轉時,這樣發電機轉子以50周/秒的恒速旋轉,磁極極性也要變化50次,那麽在發電機定子繞組內感應電動勢也變化50次,同時在定子三相繞組內感應出相位不同的三相交變電動勢,即頻率為50赫茲的三相交變電動勢。這時若將發電機定子三相繞組末端(即中性點)連在壹起接地,而將發電機定子三相繞組的首端引出線與用電設備連接,就會有電流流過,這個過程即為汽輪機轉子輸入的機械能轉換為電能的過程。

發電機是將機械能轉變為電能的電機,通常由汽輪機、水輪機或內燃機驅動。發電機分直流發電機和交流發電機兩大類,後者又可分為同步發電機和異步發電機。現代電廠中最常用的是同步發電機。它由直流電流勵磁,既能提供有功功率,也能提供無功功率,可滿足各種負載的需要。異步發電機沒有獨立的勵磁繞組,其結構簡單,操作方便,但不能向負載提供無功功率。因此,異步發電機運行時必須與其他同步發電機並聯,或並接相當數量的電容器。直流發電機有換向器,結構復雜,價格較貴,易出故障,維修困難,效率也不如交流發電機。故自20世紀50年代以後,直流發電機逐漸為交流電源經功率半導體整流獲得的直流電所取代。

汽輪發電機是與汽輪機配套的發電機。其轉速通常為3000轉/分(頻率為50赫茲)或3600轉/分(頻率為60赫茲)。高速汽輪發電機為了減少因離心力而產生的機械應力以及降低風磨耗,轉子直徑壹般較小,長度較大(即細長轉子)。這種細長轉子使大型高速汽輪發電機的轉子尺寸受到限制。20世紀70年代以後,汽輪發電機的最大容量達130~150萬千瓦。

汽輪發電機是同步發電機的壹種,它是由汽輪機作原動機拖動轉子旋轉,利用電磁感應原理把機械能轉換成電能的電氣設備,主要運用於火力發電廠或核能發電廠。

由於汽輪發電機在設計、安裝和運行方面的諸多原因,汽輪發電機的故障具有潛伏性,時常會造成在實際生產過程中運行機組的故障發生率居高不下。對汽輪發電機的狀態監測和故障診斷,目的是在故障初始階段檢查出汽輪發電機存在的缺陷,有計劃地安排機組檢修,避免重大事故的發生。同時,延長其平均無故障時間和縮短平均修理時間,減少停機,降低維修費用,提高發電設備的設備利用率。

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