Разница между выступающими полюсными генераторами и невыступающими полюсными генераторами
Различия между выступающими полюсными генераторами и генераторами с незаметными полюсами
Выступающие полюсные генераторы и генераторы с незаметными полюсами — это два распространенных типа синхронных генераторов, которые значительно различаются по конструкции, производительности и применению. Ниже приведено подробное сравнение двух типов:
1. Конструкция ротора
Выступающий полюсный генератор:
Форма ротора: В выступающем полюсном генераторе ротор имеет отчетливые магнитные полюса, которые выступают на его поверхности, образуя видимые полюсные башмаки. Каждый полюс обычно состоит из железного сердечника и возбуждающей обмотки.
Количество полюсов: Выступающие полюсные генераторы обычно имеют меньше полюсов (например, 2, 4, 6, 8), с заметными промежутками между полюсами (интерполюсные области).
Применение: Выступающие полюсные генераторы в основном используются в низкоскоростных, высокопроизводительных приложениях, таких как гидрогенераторы и генераторы, приводимые паровыми турбинами.
Генератор с незаметными полюсами:
Форма ротора: Ротор генератора с незаметными полюсами имеет гладкую, цилиндрическую поверхность без видимых выступающих полюсов. Возбуждающие обмотки встроены в пазы ротора.
Количество полюсов: Генераторы с незаметными полюсами обычно имеют больше полюсов (например, 12, 16, 24), равномерно распределенных по окружности ротора, с минимальными интерполюсными областями.
Применение: Генераторы с незаметными полюсами в основном используются в высокоскоростных, средних и малых мощностях, таких как генераторы, приводимые паровыми турбинами, и генераторы, приводимые газовыми турбинами.
2. Распределение воздушного зазора
Выступающий полюсный генератор:
Неравномерный воздушный зазор: Из-за выступающих полюсов воздушный зазор в выступающем полюсном генераторе меньше на полюсах и больше в интерполюсных областях. Этот неравномерный воздушный зазор приводит к негармоничному распределению магнитного поля, что влияет на качество выходного напряжения.
Содержание гармоник: Неравномерный воздушный зазор может привести к более высокому содержанию гармоник в выходном напряжении, особенно третьих гармоник.
Генератор с незаметными полюсами:
Равномерный воздушный зазор: Воздушный зазор в генераторе с незаметными полюсами почти равномерен по всей окружности, что приводит к более синусоидальному распределению магнитного поля и лучшему качеству выходного напряжения.
Содержание гармоник: Равномерный воздушный зазор минимизирует содержание гармоник, обеспечивая чистоту выходного напряжения.
3. Электромагнитные характеристики
Выступающий полюсный генератор:
Реактивное сопротивление оси d и q: В выступающем полюсном генераторе реактивное сопротивление оси d (Xd) и оси q (Xq) различается. Xd больше, потому что магнитный поток через полюсы встречает меньшее магнитное сопротивление, тогда как Xq меньше из-за большего магнитного сопротивления в интерполюсных областях.
Коэффициент короткого замыкания (SCR): У выступающих полюсных генераторов коэффициент короткого замыкания ниже, обычно в диапазоне от 1,0 до 2,0. Это приводит к более высоким токам короткого замыкания, но медленному восстановлению напряжения при авариях.
Генератор с незаметными полюсами:
Реактивное сопротивление оси d и q: В генераторе с незаметными полюсами реактивное сопротивление оси d и q почти одинаково из-за равномерного воздушного зазора и симметричного пути потока.
Коэффициент короткого замыкания (SCR): У генераторов с незаметными полюсами коэффициент короткого замыкания выше, обычно в диапазоне от 2,0 до 3,0. Это приводит к более низким токам короткого замыкания и быстрому восстановлению напряжения при авариях.
4. Механические характеристики
Выступающий полюсный генератор:
Большой момент инерции ротора: Большие полюса в выступающем полюсном генераторе способствуют увеличению момента инерции ротора, что делает его подходящим для низкоскоростных, высокоинертных систем, таких как гидротурбины.
Вентиляция и охлаждение: Промежутки между полюсами облегчают проектирование охлаждающих каналов, обеспечивая лучшую вентиляцию и охлаждение.
Генератор с незаметными полюсами:
Малый момент инерции ротора: Компактная конструкция ротора генератора с незаметными полюсами приводит к меньшему моменту инерции, что делает его подходящим для высокоскоростных, малоинертных систем, таких как паровые турбины.
Вентиляция и охлаждение: Гладкая поверхность ротора генератора с незаметными полюсами усложняет вентиляцию и охлаждение, часто требуя специализированных систем охлаждения.
5. Характеристики пуска
Выступающий полюсный генератор:
Высокий пусковой момент: Из-за больших полюсов выступающие полюсные генераторы обеспечивают более высокий электромагнитный момент при запуске, что делает их подходящими для приложений, требующих значительного пускового момента.
Генератор с незаметными полюсами:
Низкий пусковой момент: Генераторы с незаметными полюсами имеют относительно низкий пусковой момент, но демонстрируют лучшую динамическую реакцию при высокоскоростной работе.
6. Применение
Выступающий полюсный генератор:
Основным образом используется в низкоскоростных, высокопроизводительных системах генерации электроэнергии, таких как гидроэлектростанции и атомные электростанции. Низкоскоростные характеристики выступающих полюсных генераторов делают их идеальными для использования с гидротурбинами или низкоскоростными паровыми турбинами.
Генератор с незаметными полюсами:
Основным образом используется в высокоскоростных, средних и малых мощностях, таких как тепловые электростанции и газотурбинные электростанции. Высокоскоростные характеристики генераторов с незаметными полюсами делают их идеальными для использования с паровыми турбинами или газовыми турбинами.
Заключение
Выступающий полюсный генератор: Имеет отчетливые магнитные полюса, неравномерный воздушный зазор и подходит для низкоскоростных, высокопроизводительных приложений, таких как гидрогенераторы. Его преимущества включают более высокий пусковой момент и лучшую производительность охлаждения, но он может иметь больше гармоник в выходном напряжении.
Генератор с незаметными полюсами: Имеет гладкую поверхность ротора, равномерный воздушный зазор и подходит для высокоскоростных, средних и малых мощностей, таких как генераторы, приводимые паровыми турбинами. Его преимущества включают лучшее качество выходного напряжения и более быстрое восстановление после короткого замыкания, но он имеет более низкий пусковой момент.
Выбор между выступающим полюсным генератором и генератором с незаметными полюсами зависит от конкретных требований к применению, включая скорость, мощность, характеристики пуска и механические и электрические потребности системы.
