磁极对数
磁极是啥?就是是中间旋转的那个。可以是永磁,也可以是励磁。外面的定子绕线,无论接的有多复杂,其目的,只是为了输出三相电。
中间旋转的,可以是1对磁极(2极,一个N,一个S),可以是2对、三对、很多对……
磁极对数p与转子转速n的关系如下,其中,f为电网工频。对于我国,f为50Hz。
汽轮发电机,磁极对数很少,一般为1、2对,所以它的转速很高,为3000r/min或1500r/min。
风机的磁极对数相当多,所以他的转速很低,每分钟十几转。
汽轮发电机可以降低转速吗?转那么快干啥,多危险。答案是不行。因为锅炉产生的高温高压蒸汽,流速远高于自然界的风速,且能量大(水蒸气焓值高)。因此原动机(汽轮机)必须用高转速来适应高流速、高能量的蒸汽(汽轮机原理)。
风电的原动机是风机叶轮,原动力是自然界的风,它就是想快点转,也不可能。
同步发电机,励磁系统
以上介绍的,全是同步发电机。或者说,我们在高中阶段学的交流电原理,是按照同步发电机的原理论述的。所谓“同步”(synchronous),指的是“转子的转速n”和“对电网输出的电力的频率f”之间,存在一个明确的、锁定的关系,也即上文“3. 磁极对数”中的公式:
同步发电机的励磁方式主要有:
(1)永磁同步发电机。转子是一块永磁铁,不需要励磁,直接发电就行了。缺点是什么?先看一下高中感应电动势的公式: 。如果励磁,那磁场强度B就是励磁电流I的函数 。随励磁电流的变化,B的大小可调,因而感应电动势可调。然而,永磁铁的磁场强度B很难调整,因而在运行过程中调节困难。
直流励磁。用“滑环”和“碳刷”将外部直流电接入转子上的励磁绕组(绕组就是线圈)进行励磁。优点是成本低,缺点是维护工作量大。因此,小型同步发电机中采用的较多。
无刷励磁。为了取消滑环和碳刷,必须将电流在定子侧接通。将励磁机和同步发电机放在一根转轴上。首先,向位于励磁机定子侧的励磁绕组通入小电流三相电,励磁机电枢(电枢就是导线)随主轴转动切割磁感线,产生感应交流电;经整流器变为直流电;直流电再对同步发电机的励磁绕组励磁;*后完成对外发电。转子侧的设备都安装在同一根转轴上,没有相对运动,交流和直流线路直接与相应的设备相连即可。