低速同步發(fā)電機:
多數(shù)由較低速度的水輪機或柴油機驅(qū)動。電機磁極數(shù)由4極到60極,甚至更多。對應的轉速為1500~100轉/分及以下。由于轉速較低,一般都采用對材料和制造工藝要求較低的凸極式轉子。
凸極式轉子的每個磁極常由1~2毫米厚的鋼板疊成,用鉚釘裝成整體,磁極上套有勵磁繞組。勵磁繞組通常用扁銅線繞制而成。磁極的極靴上還常裝有阻尼繞組。它是一個由極靴阻尼槽中的裸銅條和焊在兩端的銅環(huán)形成的一個短接回路。磁極固定在轉子磁軛上,磁軛由鑄鋼鑄成。凸極式轉子可分為臥式和立式兩類。大多數(shù)同步電動機、同步調(diào)相機和內(nèi)燃機或沖擊式水輪機拖動的發(fā)電機,都采用臥式結構;低速、大容量水輪發(fā)電機則采用立式結構。
臥式同步電機的轉子主要由主磁極、磁軛、勵磁繞組、集電環(huán)和轉軸等組成。其定子結構與異步電機相似。立式結構必須用推力軸承承擔機組轉動部分的重力和水向下的壓力。大容量水輪發(fā)電機中,此力可高達四、五十兆牛(約相當于四、五千噸物體的重力),所以這種推力軸承的結構復雜,加工工藝和安裝要求都很高。按照推力軸承的安放位置,立式水輪發(fā)電機分為懸吊式和傘式兩種。懸吊式的推力軸承放在上機架的上部或中部,在轉速較高、轉子直徑與鐵心長度的比值較小時,機械上運行較穩(wěn)定。傘式的推力軸承放在轉子下部的下機架上或水輪機頂蓋上。負重機架是尺寸較小的下機架,可節(jié)約大量鋼材,并能降低從機座基礎算起的發(fā)電機和廠房高度。
同步發(fā)電機的并聯(lián)運行 同步發(fā)電機絕大多數(shù)是并聯(lián)運行,并網(wǎng)發(fā)電的。各并聯(lián)運行的同步發(fā)電機必須頻率、電壓的大小和相位都保持一致。否則,并聯(lián)合閘的瞬間,各發(fā)電機之間會產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)流,引起擾動,嚴重時甚至會使發(fā)電機遭受破壞。但是,兩臺發(fā)電機在投入并聯(lián)運行以前,一般說來它們的頻率與電壓的大小和相位是不會完全相同的。為了使同步發(fā)電機能投入并聯(lián)運行,首先必須有一個同步并列的過程。同步并列的方法可分為準同步和自同步兩種。同步發(fā)電機在投入并聯(lián)運行以后,各機負載的分配決定于發(fā)電機的轉速特性。通過調(diào)節(jié)原動機的調(diào)速器,改變發(fā)電機組的轉速特性,即可改變各發(fā)電機的負載分配,控制各發(fā)電機的發(fā)電功率。而通過調(diào)節(jié)各發(fā)電機的勵磁電流,可以改變各發(fā)電機無功功率分配和調(diào)節(jié)電網(wǎng)的電壓。