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凸极式发电机结构与并联运行方式 |
发电机多数由柴油机驱动，电机磁极数由 4 极到 60 极，甚至更多。对应的转速为 1500转／分，一般都采用对材料和制造工艺要求较低的凸极式转子。凸极式转子的每个磁极常由 1～2 毫米厚的钢板叠成，用铆钉装成整体，磁极上套有励磁绕组。励磁绕组通常用扁铜线绕制而成。磁极的极靴上还常装有阻尼绕组。它是一个由极靴阻尼槽中的裸铜条和焊在两端的铜环形成的一个短接回路。磁极固定在转子磁轭上，磁轭由铸钢铸成。凸极式转子可分为卧式和立式两类。大多数同步电动机、同步调相机和柴油机拖动的发电机，都采用卧式结构；大容量柴油发电机则采用立式结构。
一、发电机的结构
卧式同步电机的转子主要由主磁极、磁轭、励磁绕组、集电环和转轴等组成。其定子结构与异步电机相似。立式结构必须用推力轴承承担机组转动部分的重力和水向下的压力。大容量柴油发电机中， 此力可高达四、五十兆牛（约相当于四、五千吨物体的重力），所以这种推力轴承的结构复杂，加工工艺和安装要求都很高。按照推力轴承的安放位置，立式柴油发电机分为悬吊式和伞式两种。悬吊式的推力轴承放在上机架的上部或中部，在转速较高、转子直径与铁心长度的比值较小时，机械上运行较稳定。伞式的推力轴承放在转子下部的下机架上或柴油机顶盖上。负重机架是尺寸较小的下机架， 可节约大量钢材，并能降低从机座基础算起的发电机和厂房高度。
采用双凸极结构的发电机，定子和转子上均设有凸极齿，但定转子上凸极齿的个数不相等。定子齿上绕有集中式绕组线圈，形成多相对称绕组结构，线圈为双层圈边，即每个定子槽中放置属于不同线圈的两个圈边，绕组所有线圈保持相同的绕向，即通入同向电流后，所有定子极的磁链极性相同。电机每相绕组的自感和互感都会随转子位置改变而发生周期性变化，即电机可以同时依靠自感和互感变化产生的磁阻转矩工作。本发明同时介绍了此种互感耦合型开关磁阻电机的控制方法。该互感耦合型开关磁阻电机可以提高电机的材料利用率，有效抑制电机转矩脉动，电机的控制方式也更加灵活多样。
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凸极式无刷发电机电路图 |
双凸极发电机的结构图 |
二、发电机的并联方式
1、同步发电机的并联运行
同步发电机绝大多数是并联运行，并网发电的。各并联运行的同步发电机必须频率、电压的大小和相位都保持一致。否则，并联合闸的瞬间，各发电机之间会产生内部环流，引起扰动，严重时甚至会使发电机遭受破坏。但是，两台发电机在投入并联运行以前，一般说来它们的频率与电压的大小和相位是不会完全相同的。为了使同步发电机能投入并联运行，首先必须有一个同步并列的过程。同步并列的方法可分为准同步和自同步两种。同步发电机在投入并联运行以后， 各机负载的分配决定于发电机的转速特性。通过调节原动机的调速器，改变发电机组的转速特性，即可改变各发电机的负载分配，控制各发电机的发电功率。而通过调节各发电机的励磁电流，可以改变各发电机无功功率分配和调节电网的电压。
2、准同步并列
将已加励磁的待投运发电机通过调节其原动机的转速和改变该发电机的励磁，使其和运行中的发电机的频率差不超过 0.1～0.5％。在两机电压相位差不超过 10°的瞬间进行合闸并联，两者即可自动牵入同步运行。准同步并列的操作可以手动，也可以借自动装置完成。
3、自同步并列
把待投入并联的发电机转速调到接近电网的同步转速，在未加励磁的条件下就合闸并联，然后再加入励磁，依靠发电机和电网之间出现的环流及相应产生的电磁转矩把发电机迅速牵入同步。采用自同步并列时，由于减少了调节发电机转速、电压和选择合闸瞬间所需的时间，所以并列的过程较快，特别适宜于电力系统事故情况下机组的紧急投入。但是此法在并列合闸瞬间的电流冲击比较大，会使电网电压短时下降，电机绕组端部承受较大的电磁力。
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