同步发电机讲解
同步发电机原理
同步发电机原理同步发电机是一种常见的发电机类型，它以同步速度旋转，与电网保持同步运行。
本文将介绍同步发电机的工作原理及其在电力系统中的应用。
一、同步发电机的工作原理同步发电机的工作原理基于电磁感应和电动机原理。
当励磁电流通过转子产生时，它在转子内部产生一个旋转磁场。
当电源连接到同步发电机的定子绕组上时，定子绕组中的电流产生一个定子磁场。
两个磁场之间会产生相互作用力，使得同步发电机开始旋转。
同步发电机的转子是由电磁体和轴径组成。
电磁体是一个绕制电磁线圈的铁芯，通过电流激磁。
电流流过电磁体时，它在铁芯上产生一个旋转磁场。
定子绕组是连接到电源的线圈，通过电流激励定子绕组，产生一个不变的磁场。
当两个磁场相互作用时，同步发电机开始工作。
二、同步发电机的应用1. 电力系统中的应用同步发电机是电力系统中最常见的发电机类型之一。
它们通常连接到电网中，以稳定电力供应。
同步发电机的工作原理保证了它们与电网保持同步运行，将机械能转化为电能。
2. 工业应用同步发电机也被广泛应用于工业领域。
它们可以为工厂提供电力，满足各种设备和生产线的需求。
同步发电机具有高效率和稳定性，可靠地为工业生产提供电力支持。
3. 发电厂中的应用同步发电机常用于发电厂中，作为主要的发电机组。
它们可以根据电网负荷的需求进行输出调节，保持电网的稳定运行。
同时，同步发电机还可以通过调整励磁电流来控制其输出功率。
4. 新能源领域中的应用随着新能源技术的发展，同步发电机也被广泛用于风力发电和水力发电等新能源领域。
同步发电机可以将风轮或涡轮机的旋转运动转化为电能，为清洁能源的开发做出贡献。
总结：同步发电机是一种重要的发电机类型，其工作原理基于电磁感应和电动机原理。
在电力系统、工业应用、发电厂以及新能源领域中都有广泛的应用。
通过理解同步发电机的原理，我们可以更好地理解电能的转化和供应过程，推动电力行业的发展。
同步电机基础知识
同步电机基础知识
一、同步发电机的基本工作原理
1.基本组成
1)定子——定子铁心、定子绕组(电枢绕组—交流)
2)转子——转子铁心、转子绕组(励磁绕组—直流)
2.工作原理
1)原动机拖动转子旋转。
2)转子通入直流励磁——产生恒定磁场，随转子旋转形成机械旋转磁场。
3)电枢绕组切割转子旋转磁场感应电动势
a.感应电动势的相序：与绕组沿定子内圆的空间分布和转子旋转磁场的方向有关——要求感应正序电势，即A—B—C
b.感应电动势的频率：与转子磁场的极对数p和转速n有恒定关系。
——
c.感应电动势的大小与波形——交流绕组的感应电动势。
二、同步电机基本结构
1.分类：
1)按转子磁极形状分：隐极式和凸极式。
2)同步发电机按原动机分：
——汽轮发电机：整体采用卧式结构，转子磁极采用隐极式，原动机为汽轮机
——水轮发电机：整体采用立式结构、转子磁极采用凸极式、原动机为水轮机
2.同步电机的结构
1)定子：定子铁芯——采用0.5mm厚的硅钢片叠成，以减少涡流和磁滞损耗
定子绕组——交流绕组
2)转子：转子铁芯——隐极机转子采用整块具有良好导磁性的高强度合金钢锻成
凸极机转子采用硅钢板叠成
转子绕组——直流绕组
3.同步电机的铭牌
1)额定容量(或额定功率)：指额定运行时电机的输出功率。
2)额定电压：指额定运行时定子线电压。
3)额定电流：指额定运行时定子的线电流。
4)额定功率因数：指额定运行时电机的功率因数。
5)额定频率：指额定运行时电枢的频率。
我国标准工频为50Hz。
6)额定转速：指额定运行时电机的转速。
《同步发电机》课件
清洁保养
保持同步发电机的清洁 ，定期进行保养，如更 换润滑油、清洗空气过
滤器等。
故障处理
及时发现并处理同步发 电机运行中的故障，防
止设备损坏。
记录管理
建立并维护同步发电机 的运行记录，以便对设
备进行跟踪和管理。
04
同步发电机的故障诊断 与处理
同步发电机常见故障类型
机械故障
包括转子、定子、轴承等部件的故障 ，如转子不平衡、轴承磨损等。
03
对于热故障，可能需要 加强冷却系统或调整负 载以降低温度。
04
对于控制和保护系统故 障，可能需要修复或更 换失灵的调节器或保护 装置。
05
同步发电机的未来发展 与展望
同步发电机技术发展趋势
01
02
03
高效能化
随着技术的不断进步，同 步发电机在材料、设计和 制造方面将更加高效，提 高发电效率和降低能耗。
电气故障
包括定子绕组、转子绕组、励磁系统 等部分的故障，如匝间短路、励磁绕 组开路等。
热故障
由于发电机过热引起的故障，如定子 绕组过热、轴承过热等。
控制和保护系统故障
包括励磁调节器、控制系统等部分的 故障，如调节器失灵、保护装置误动 作等。
度监测
通过监测发电机的振动和声音，可以发现 机械和电气故障。
同步发电机的应用场景
水力发电
核能发电
利用水轮机带动同步发电机转动，将 水能转换为电能，广泛应用于水电站 。
利用核反应堆产生的热能驱动汽轮机 ，进而带动同步发电机转动，将核能 转换为电能，广泛应用于核电站。
火力发电
利用汽轮机带动同步发电机转动，将 热能转换为电能，广泛应用于火电站 。
同步发电机的结构和工作原理
同步发电机的结构和工作原理一、引言同步发电机是一种常见的发电机类型，它在电力系统中扮演着重要的角色。
本文将介绍同步发电机的结构和工作原理。
二、结构同步发电机由转子、定子和励磁系统组成。
其中，转子是旋转部件，定子是静止部件，励磁系统用于提供磁场。
1. 转子同步发电机的转子通常采用三相交流发电机，它由轴心线上的几个铜棒组成。
这些铜棒被称为“极”，每个极之间都有一个空隙，用于安装定子绕组。
2. 定子同步发电机的定子通常采用三相绕组，这些绕组被称为“臂”。
臂的数量与极数相等，并且它们都均匀地分布在整个定子上。
3. 励磁系统励磁系统用于提供磁场。
它通常由直流励磁机和调节器组成。
直流励磁机负责产生直流电流，而调节器则控制直流励磁机输出的电流大小。
三、工作原理同步发电机的工作原理基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力。
当转子旋转时，它会切割定子绕组中的磁场，从而在定子绕组中产生电动势。
这个过程可以用法拉第电磁感应定律来描述。
同时，当电流通过定子绕组时，它会产生磁场。
这个磁场与转子极的磁场相互作用，从而产生一个力，即洛伦兹力。
这个力将使得转子继续旋转，并且将机械能转化为电能。
同步发电机的输出电压和频率取决于旋转速度和极数。
具体来说，输出频率等于旋转速度乘以极数除以120。
四、总结同步发电机是一种常见的发电机类型，在电力系统中扮演着重要的角色。
它由转子、定子和励磁系统组成。
同步发电机的工作原理基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力。
当转子旋转时，它会切割定子绕组中的磁场，从而在定子绕组中产生电动势。
同时，当电流通过定子绕组时，它会产生磁场，并且与转子极的磁场相互作用，从而产生一个力，将机械能转化为电能。
同步发电机的输出电压和频率取决于旋转速度和极数。
同步发电机原理
同步发电机原理什么是同步发电机同步发电机是一种主要用于发电的设备，其工作原理是利用机械能转换成电能。
同步发电机是由旋转部分和固定部分组成，旋转部分包括转子和励磁系统，固定部分包括定子和绕组。
同步发电机的基本结构同步发电机的基本结构包括转子、励磁系统、定子和绕组。
转子是发电机的旋转部分，它由一组磁钢构成，通过旋转产生磁场。
励磁系统用于激励转子，使其产生磁场。
定子是发电机的固定部分，它由一组绕组构成，绕组中流过电流生成磁场。
同步发电机的工作原理同步发电机的工作原理是利用磁场的相互作用产生电流。
当发电机运行时，励磁系统激励转子产生磁场，定子上的绕组通过电流产生磁场。
转子的磁场和定子的磁场相互作用，产生电流。
这个过程中，转子的磁场和定子的磁场相互吸引和排斥，保持一定的距离，从而使发电机的转子和定子保持同步运动。
同步发电机的主要特点同步发电机具有以下主要特点： 1. 转速恒定：同步发电机的转速与电网频率保持一致，因此能够稳定输出电功率。
2. 励磁系统稳定性要求高：同步发电机需要稳定的励磁系统来产生恒定的磁场，以保证电功率输出的稳定性。
3. 功率因数可控：同步发电机可以通过调整励磁磁场的大小来调整功率因数，实现无功功率的补偿。
4. 动态响应性能好：同步发电机具有较好的动态响应性能，能够快速适应负荷变化，提供所需的电功率。
同步发电机的应用领域同步发电机广泛应用于以下领域： 1. 发电厂：同步发电机是发电厂的核心设备，用于将机械能转化为电能。
2. 船舶：同步发电机可用于为船舶提供稳定的电源供应。
3. 风力发电：同步发电机是风力发电机组的关键部分，将风能转化成电能。
4. 水力发电：同步发电机可用于水力发电厂，将水能转化为电能。
同步发电机的运行过程同步发电机的运行过程包括启动和连接电网两个阶段： 1. 启动阶段：启动阶段需要通过外部的励磁源给转子提供初级励磁，使得转子开始旋转。
当转子达到一定转速后，可以开始提供自励磁。
同步发电机的工作原理、
同步发电机的工作原理、
同步发电机是一种常见的电力发电设备，其工作原理是通过机械能转换成电能的一种装置。
它的工作原理主要包括旋转磁场、感应电磁场和电磁感应三个方面。
同步发电机的工作原理涉及到旋转磁场。
同步发电机内部有一组定子线圈，通过外部的能源输入（如燃气、水力等），驱动转子进行旋转。
当转子旋转时，会产生一个旋转的磁场，这个磁场的方向和大小都是随着转子的旋转而变化的。
这个旋转磁场是同步发电机工作的基础。
同步发电机的工作原理还涉及到感应电磁场。
在同步发电机的定子线圈周围，有一组感应线圈。
当旋转磁场通过定子线圈时，会在感应线圈中产生一个感应电磁场。
这个感应电磁场的方向和大小都是随着旋转磁场的变化而变化的。
感应电磁场的产生是由于磁场的变化导致定子线圈中的电流发生变化，从而产生感应电磁场。
同步发电机的工作原理还涉及到电磁感应。
当感应电磁场通过感应线圈时，会在感应线圈中产生一个感应电流。
这个感应电流的大小和方向都是随着感应电磁场的变化而变化的。
感应电流的产生是由于感应电磁场的变化导致感应线圈中的电流发生变化，从而产生感应电流。
这个感应电流就是同步发电机产生的电能。
同步发电机的工作原理是通过旋转磁场、感应电磁场和电磁感应三
个方面相互作用，将机械能转换成电能。
通过外部能源的驱动，同步发电机内部的转子旋转产生旋转磁场，旋转磁场通过定子线圈产生感应电磁场，感应电磁场通过感应线圈产生感应电流，从而产生电能。
同步发电机的工作原理是电力发电系统中的重要组成部分，它的稳定运行对于保障电力供应具有重要意义。
同步发电机讲解ppt课件
2。定子铁心:轴向分段 径向通风 端部呈阶梯型 3。定子线圈水内冷:空心导体与实心导体组合而成
定子线圈水内冷 水路连接为并联单流水路 水电接头
4。定子端部的处理
6
卧式弹簧板隔振结构
有效隔离定子铁芯振 动传到定子机座和基 础上，避免产生共振
7
铁芯特点: 轴向分段,径向通风槽
9
已经完工的定子铁芯
10
定子线圈
11
定子线圈的槽内固定
12
定子线圈水电接头
13
定子线圈端部结构
14
定子线圈出线氢冷风路
15
转子结构特点
1。氢内冷转子，气隙取气径向斜流通风方式。 冷却均匀
2。转子设有滑移层，铜线防磨损垫条 适应调峰运行要求
3。转子端部设半阻尼绕组 提高负序能力
16
正在加工的转子
• 机组排氢时，降低气体压力至20-30KPa，降压速度不可太快，以免引起静 电。然后向机内引入CO2用以驱赶机内氢气。当CO2含显超过95％时，方可 引入压缩空气驱赶CO2，当气体混合物中空气含量达到95%,才可终止向发电 机内输送压缩空气。
27
置换空气流程
28
氢气系统冷却器
发电机氢冷系统的冷却 • 为闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的
4 发电机机壳内最小氢气纯度
92
% 报警值
5 氢气总补充量保证值（在额定氢压下）
≤10 Nm3/24h
6 氢系统装置制造厂/国别
东电
7 氢系统装置型式
集装
8 氢系统装置尺寸（长×宽×高）
1080×1050 mm ×480
25
1. 对供给发电机的氢气要求 a.压力不高于3.2MPa, b.纯度不低于99.5%, c.露点温度≤-21℃，
《同步发电机简介》课件
机组运行和维护经验
总结词
介绍该大型电厂同步发电机组在运行和维护过程中的经验，包括运行方式、维护周期、常见故障及处 理方法等。
详细描述
该大型电厂的同步发电机组在运行过程中，采用并网运行方式，通过调节励磁电流来控制输出电压和 无功功率。机组需要定期进行维护，包括清洗、检查和更换磨损部件等。在运行过程中，常见的故障 包括转子匝间短路、定子绕组接地等，处理方法包括更换损坏的绕组、加强绝缘等。
环保化
随着环保意识的提高，未来 同步发电机将更加注重环保 设计和制造，减少对环境的 负面影响。
定制化
为了满足不同用户的需求， 未来同步发电机将更加注重 定制化设计和制造，提供更 加多样化的产品选择。
同步发电机的未来展望
广泛应用
随着能源结构的调整和可再生能源的发展，同步发电机将 在更多领域得到应用，如风力发电、水力发电和太阳能发 电等。
无刷同步发电机
采用电子换向器代替机械换向器， 结构简单，维护方便，但成本较高 。
同步发电机的应用场景
01
02
03
04
电力系统
作为大型电站的主要发电设备 ，为电网提供电能。
工业领域
用于驱动各种电动机、压缩机 等设备。
船舶和航空领域
用于船舶和航空器的电源系统 。
科研和军事领域
用于实验室、雷达、通信等设 备和军事用途。
THANKS
感谢观看
环保节能
采用环保材料和节能技术，降低同步 发电机的能耗和排放。
05
同步发电机的发展趋势和未来展 望
同步发电机的发展趋势
高效能
随着技术的进步，同步发电 机在效率和性能方面不断提 高，未来将更加注重高效能 的设计和制造。
同步发电机的基本结构和工作原理
同步发电机的基本结构和工作原理同步发电机是一种采用电磁感应原理将机械能转化为电能的设备。
它是电力系统中最常用的发电机类型之一，其结构和工作原理对于我们深入了解发电机的工作机制具有重要意义。
本文将介绍同步发电机的基本结构和工作原理。
一、基本结构同步发电机的基本结构包括定子、转子、励磁系统和机械部分。
1. 定子：定子是发电机的不动部分，通常由一组三相绕组和铁心构成。
三相绕组均匀分布在铁心上，并通过定子上的三个相序对称的绕组实现电能的产生。
2. 转子：转子是发电机的旋转部分，通常由一组绕组和铁心构成。
转子的绕组称为励磁绕组，其目的是通过旋转产生磁通，并与定子磁通相互作用，从而引发电磁感应。
3. 励磁系统：励磁系统是发电机提供直流电源的部分，通常由励磁机、整流器和调压器组成。
励磁机通过机械能驱动，产生直流电流，并经过整流器和调压器进行稳定和调节。
励磁系统的主要功能是提供足够的电流，以激励转子产生磁通。
4. 机械部分：机械部分包括轴、轴承和飞轮等设备，用于支持转子的旋转以及传递机械能。
二、工作原理同步发电机的工作原理基于电磁感应和电磁力的相互作用。
1. 励磁：当发电机启动时，励磁机产生的直流电流通过励磁绕组，形成转子磁通。
转子磁通的大小和方向决定了转子在定子磁场中受到的电磁力。
若磁通与定子磁场同相，转子将受到斥力；若磁通与定子磁场反相，转子将受到吸力。
通过调整励磁电流的大小和方向，可以控制电机的输出功率和功角。
2. 电磁感应：当励磁电流形成转子磁通后，转子通过与定子磁场的相互作用，产生感应电动势并输出电能。
根据电磁感应定律，当转子绕组被电磁力驱动旋转时，绕组中将产生感应电动势，从而产生电流。
这些感应电流通过定子绕组，形成电磁场，并与转子磁场相互作用，维持着发电机的运转。
3. 同步：同步是指发电机输出的频率和电流与电网频率和电流相匹配。
在发电机输出电能时，通过调整励磁电流和转速来保持发电机的同步，以确保发电机与电网的稳定运行。
简述同步发电机的工作原理
简述同步发电机的工作原理
同步发电机（Synchronousgenerator）是一种由自动发电机（alternator）、调压变压器（voltageregulator）和发电机控制装置（generatorcontrolunit）三部分组成的电力发电设备，它是用来生成电能的设备。
它主要用来发电，也可以作为弱电源。
同步发电机的工作原理是在交流电机的旋转运动中，利用电磁感应原理，将电机的动能转换为电能，从而产生电能。
它所输出的电压波形是正弦波形的，其频率完全等于电机的转速，电压的幅值受操纵器的调节，一般以电流形式存在。
具体而言，同步发电机的工作原理是，利用交流电机的转轴上装有的磁铁构成的磁轭，以及在外罩及端坐装有的磁环，当转子旋转时，磁轭和磁环中的磁场交互作用，使得穿过绕组的电流产生交流电压，从而产生电能。
此外，同步发电机也需要发电机控制装置（generator control unit）来进行控制，它可以根据环境温度、负载状况和频率等多个因素来控制发电机的输出电压和电流。
另外，同步发电机还需要调压变压器（voltage regulator）来稳定电压的波动，确保输出的电压稳定。
总结而言，同步发电机的工作原理是在交流电机的旋转运动中，利用电磁感应原理，将电机的动能转换为电能，从而产生电能，而且其所输出的电压波形是正弦波形的，是电力发电行业中最为重要的设备之一。
在此过程中，发电机控制装置以及调压变压器的作用也不可
忽视。
最后，同步发电机的运行是极其稳定的，而且其输出电流平稳、强度较大，是传统电力发电设备中最重要的组成部分。
同步发电机的运行特性基础知识讲解
第一节 同步发电机的空载特性、短 路特性和同步电抗的测定
一、同步发电机空载特性曲线的测定
同步发电机达到同步转速后，加入励磁电流，改变励
磁电流，空载电势也随之改变。
1、 励磁电流由零升至最大值 E 0 2、 励磁电流由最大值降为零
气隙线
下降 空载特性 上升
由于铁磁材料磁滞的原因, 空载电势略有不同，一般 取下降得空载特性曲线
加一些，则 E 也应增加，I 必然也要增加。
If
cos 0.8
cos 0.8
cos 0.8
I
E0 UN
气隙线
空载特性 气隙线
E0 UN
1 Xd
k
1 Xd
IN I kN
c a
bd
i i fs f 0 ifk
if
第三节 同步发电机外特性和调整特性
一、外特性 n n1 if C Cos C 时U f (I )
（1） E U I (r jX S ) U E I (r jX S )
若忽略r, 则
E jIX S
F Ff 1 Fa R Ff 1 Fa
结论：当 if Ff 1 R 因为磁路不饱和
Fa IK（均正比变化）
三、 同步发电机的同步电抗和短路比：
1、隐极机：
由 E E0 Ea
得：
若忽略E电0 阻Er ， E则a
IK
E0
(r
jX S ) (
jIK X C
同步发电机的运行特性基础知识讲解
同步发电机在转速保持恒定、负载功率因数不
变的条件下，有三个主要变量：定子端电压 U 、 负载电流 I 、 励磁电流 i f 。三个量之中保持
一个量为常数，求其它两个量之间的函数关系就是 同步发电机的运行特性。
同步发电机的工作原理
同步发电机的工作原理同步发电机是一种通过机械能转化为电能的设备，它是电力系统中的重要组成部分。
在发电厂、风力发电场、水力发电站等地方，同步发电机都发挥着重要的作用。
它的工作原理是将机械能转化为电能，并与电网同步运行，稳定地输出电能。
下面将详细介绍同步发电机的工作原理。
1. 磁场和电流的相互作用。
同步发电机的工作原理基于磁场和电流的相互作用。
在同步发电机中，通过转子的旋转产生磁场，而定子绕组中通过交流电流产生磁场。
当这两个磁场相互作用时，就会产生电磁感应，从而使发电机产生电能。
2. 三相交流发电。
同步发电机一般采用三相交流发电。
在同步发电机中，转子上的磁场是由直流电源提供的，而定子绕组中则通过交流电流产生磁场。
这样，当转子旋转时，就会在定子绕组中感应出交流电流，从而产生三相交流电。
这种方式可以有效地提高发电机的效率和稳定性。
3. 同步运行。
同步发电机的另一个重要特点是能够与电网同步运行。
在发电机运行时，它的转子速度会与电网的频率保持同步，这样就可以稳定地输出电能。
同时，同步发电机还可以通过调节励磁电流来控制输出电压和频率，以满足电网的需求。
4. 励磁系统。
同步发电机的励磁系统是保证其正常运行的关键。
励磁系统通过提供适当的励磁电流，使发电机的转子产生恒定的磁场，从而保持稳定的输出电压和频率。
励磁系统的设计和控制对于发电机的性能和稳定运行至关重要。
5. 调压系统。
为了保证同步发电机稳定地输出电能，通常还需要配备调压系统。
调压系统可以根据电网的负载变化，实时调节发电机的输出电压，以保持电网的稳定运行。
调压系统通常采用自动控制，能够快速、准确地响应电网的需求。
总之，同步发电机是一种通过磁场和电流相互作用，将机械能转化为电能的设备。
它能够稳定地与电网同步运行，输出稳定的电能。
励磁系统和调压系统是保证同步发电机正常运行的关键。
通过对同步发电机的工作原理进行深入了解，可以更好地理解其在电力系统中的重要作用。
电机学第11章同步发电机的基本工作原理和结构
电机学第11章同步发电机的基本工作原理和结构同步发电机是一种利用电力机械装置将机械能转化为电能的设备。
它与其他发电机相比，具有稳定性高、功率因数优、无功功率调节范围广等特点，被广泛应用于电力系统中。
本文将介绍同步发电机的基本工作原理和结构。
一、同步发电机的基本工作原理同步发电机的基本工作原理是基于磁场的相互作用。
当同步发电机的转子与定子的磁场达到同步时，电机就能够正常运转并发电。
1. 磁场产生同步发电机中的磁场产生方式主要有两种：励磁电流产生磁场和永磁产生磁场。
励磁电流产生磁场通过电励磁方式，在定子绕组上通入一定的励磁电流，产生一个旋转的磁场。
这个旋转的磁场称为励磁磁场。
永磁产生磁场则是指在转子上安装具有恒定磁场的永磁体，这种磁场可以不需要外部电流供给而一直存在。
2. 磁场相互作用同步发电机的转子磁场与定子磁场之间会发生相互作用，从而产生电势差。
当转子的磁场与定子的磁场达到同步时，其相互作用最强，电势差也最大。
这个电势差就是同步发电机的输出电压。
3. 转子与定子的同步为了保持转子磁场与定子磁场的同步，同步发电机需要维持一个稳定的转速。
这可以通过机械方式（如涡轮机、风力机）或电子方式（如电子调速装置）来实现。
二、同步发电机的结构同步发电机的结构主要分为转子部分和定子部分。
下面将分别介绍。
1. 转子部分同步发电机的转子部分主要由转子铁心和励磁机构组成。
转子铁心是由导磁材料制成的，可以有效地导引磁场。
励磁机构则提供励磁电流，使转子产生磁场。
2. 定子部分同步发电机的定子部分主要由定子铁心、定子绕组和绕组固定装置组成。
定子铁心用来固定定子绕组，减少能量损耗。
定子绕组则是通过电流产生磁场，与转子产生相互作用。
三、同步发电机的应用同步发电机广泛应用于电力系统中，主要用于发电、补偿、调节等方面。
1. 发电同步发电机能够将机械能转化为电能，通过与电网连接，将发电产生的电能输送到电网供电。
在电网中，同步发电机能够提供稳定的电能，满足用户的用电需求。
同步发电机的基本知识及结构
温升与绝缘等级
温升
指同步发电机在运行过程中各部分温度 相对于环境温度的升高值。温升过高会 影响发电机的性能和寿命，因此需要对 发电机的冷却系统进行合理设计。
绝缘等级
指同步发电机绝缘材料的耐热等级，即 绝缘材料在连续运行条件下能够承受的 最高温度。绝缘等级越高，发电机的耐 热性能越好，但成本也相应增加。
应用领域与前景
• 大型电站：作为主力电源，为电网提供稳定、可靠的电能。 • 分布式能源：在分布式能源系统中，如微电网、智能电网等，同步发电
机可以作为重要的电源组成部分。 • 可再生能源：在风力发电、太阳能发电等可再生能源领域，同步发电机
作为并网逆变器的重要组成部分，实现电能的并网传输。 • 前景：随着电力系统的不断发展和完善，以及可再生能源的大规模应用，
灭磁装置
在发电机停机或故障时， 迅速切断励磁电流，避免 发电机因磁场过强而损坏。
冷却系统
冷却介质
通常采用空气或水作为冷 却介质，将发电机内部产 生的热量带走。
冷却器
冷却器是将冷却介质进行 冷却的装置，如散热器、 冷却塔等。
冷却风扇或水泵
驱动冷却介质循环流动的 装置，如冷却风扇或水泵 等。
03 同步发电机的工作原理
无松动现象。
检查发电机的滑环和电刷，确 保其表面光滑、无磨损、无裂 纹，电刷长度符合要求。
检查发电机的轴承和润滑系统 ，确保轴承无异常声响、无过 热现象，润滑油油位正常、油 质良好。
常见故障及处理方法
发电机无法启动或启动困难
01
检查电源线路、启动电机、控制系统等，确保电源供应正常、
启动电机工作良好、控制系统无故障。
同步发电机的需求将持续增长。未来，同步发电机将朝着更高效率、更 低排放、更高可靠性和更智能化的方向发展。同时，随着新材料、新工 艺和先进控制技术的应用，同步发电机的性能将得到进一步提升。
同步发电机原理
电压与频率
相数与相位
同步发电机通常有三相绕组，各相绕 组产生的感应电动势具有固定的相位 差，分别为120度。
感应电动势的大小与磁通和转速成正 比，从而产生相应的电压和频率。
同步发电机的机械原理
旋转运动
同步发电机的转子通过原动机（ 如汽轮机、水轮机等）驱动旋转 ，从而带动励磁绕组和定子绕组 旋转。
机械能转换为电能
维护
为保证同步发电机的稳定运行，应定 期进行维护保养，如清洗、润滑、紧 固等。同时，应定期检查发电机的机 械和电气部分，确保其正常工作。
常见故障与处理方法
故障一
发电机无法启动。处理方法：检 查励磁系统是否正常，调整励磁
电流和电压至合适值。
故障二
发电机运行中振动过大。处理方法： 检查发电机的安装基础是否牢固， 调整发电机的位置和角度，确保其 稳定运行。
新材料与新技术的应用
新材料
新型材料如碳纤维、纳米材料等在同步发电机中的应用，有助于减轻发电机重量、提高机械强度和散 热性能。
新技术
随着电力电子技术和控制理论的进步，新的控制策略和算法被应用于同步发电机，以实现更精确的电 压和频率调节。
智能化与自动化控制
智能化
通过集成传感器和先进的控制算法，同 步发电机能够实现自我监测、故障诊断 和预测性维护，提高运行可靠性和维护 效率。
同步发电机的调节特性
总结词
同步发电机的调节特性是指其输出电压、频率和功率因数等参数随励磁电流变 化的特性。
详细描述
通过调节励磁电流，可以控制同步发电机的输出电压、频率和功率因数等参数。 在并网运行时，为了保持电网的稳定，需要保持发电机的端电压与电网电压基 本一致。
05
同步发电机的运行与维护
同步发电机的基本工作原理与结构 PPT
3. 机座、端盖、轴承、轴承座及电刷等。
三相绕组结构示意图
二、转子
由转子铁心、励磁绕组、阻尼绕组、护环与中心环、滑环与风扇等组成。
1、转子铁心 就是磁路得一部分,固定励磁绕组与阻尼绕组作用。 汽轮发电机转子铁心由高机械强度与导磁性能好得整块合金钢锻造而成。 转子圆周上大齿,做为发电机得主磁极, 其余开口槽部分安放励磁绕组。
2、自励式 发电机得励磁电流,由励磁变压器取自自身输出端, 经三相可控硅整流变换为直流后提供。 这种励磁系统没有旋转得励磁机, 便于维护, 反应速度快, 目前已得到广泛应用。
静止半导体励磁系统缺点: 由于发电机励磁电流就是通过 电刷与滑环引入励磁绕组得, 当励磁电流过大时,将使滑 环产生高温而极易损坏。
隐极式（火电机组） 凸极式（水电机组）
隐极式
凸极式
旋转磁极式
~
旋转电枢式
2、按原动机类型分
2p =2，n=3000r/min； 汽轮发电机：原动机为汽轮机。 特点： 隐极转子: 细长，卧式安装；
用在火力发电厂中。
极数多，转速低，几十转到数百转； 水轮发电机：原动机为水轮机。 特点： 凸极转子: 短粗，立式安装；
三者同轴旋转
二、静止半导体励磁系统
整流器就是静止得。分为:她励式、自励式。
1、她励式
交流主励磁机 交流副励磁机 同步发电机
同轴
发电机得励磁,由主励磁机(旋转磁极式同步发电机)发出得交流经整流后供给。 主励磁机得励磁,由副励磁机(中频同步发电机)发出得交流经整流后供给。 副励磁机得励磁,开始时由外部直流电源供给,待电压建起后再转为自励。
同步发电机的工作原理定义
同步发电机的工作原理定义
同步发电机的工作原理定义如下:
同步发电机是利用机械能带动发电机转子转动,在转子绕组中感应出交变电动势,并提供给电网的发电机。
其主要原理是:
1. 转子绕组在同步速度下切割磁场通量,按照法拉第电磁感应定律在转子绕组中感应出交变电动势。
2. 转子转动速度和电网频率保持同步,从而使转子绕组感应的电动势波形为正弦波,频率与电网一致。
3. 转子绕组输出的电动势经过整流后激励定子绕组,形成旋转磁场。
4. 定子绕组因切割旋转磁场从而输出电压频率与电网一致的交流电。
5. 通过调节转子绕组激励电流来控制交流输出电压的大小。
6. 采用自动电压调节系统来保证输出电压稳定。
7. 发电机通过增减转子的功角来实现与电网的并联运转。
综上,同步发电机通过转子和定子绕组的协同工作在同步速度下发出与电网一致的交流电。
第二节 发电机的工作原理讲解
第二节发电机的工作原理同步发电机是根据导体切割磁力线产生感应电动势这一基本原理工作的。
因此，同步发电机应具有产生磁力线的磁场和切割该磁场的导体，前者称之为转子，后者则为定子（或电枢），定、转子之间有一定的气隙。
发电机定子铁芯上嵌放三相对称绕组称为电枢,在空间互差120电角度对称分布放置于定子铁芯槽中。
转子是直流励磁形成的恒定主磁场。
同步发电机做发电机运行时，由原动机拖动转子以n(r/min)的转速旋转,定子三相绕组切割旋转的主极恒定磁场而感应出电动势,该电动势的频率f为f=pn/60Hz公式（3-1）电机制成后，极对数p确定,则发电机电动势频率f与转子转速n成正比。
所以改变原动机转速n可以改变发电机电动势的频率f。
我国工业频率规定为50HZ的交流电,对不同极对数p的电机，要求的原动机转速不同。
若定子三相电枢电动势与三相负载接通，则三相定子绕组内流通三相电流，产生三相合成、旋转的电枢磁动势，其基波的转速为n1,即n1=60f/p=60/p×pn/60=n公式3-2电枢磁动势基波与转子同速、同向转动，称为“同步”，即定子电枢磁场与转子恒定磁场二者同步，相对静止，从而有确定的相互关系，可以进行能量传递。
第三节发电机的结构及性能一、汽轮发电机的结构（一）、定子定子由一个定子下机座、一个定子内机座和一个定子机座盖构成。
定子下机座定子下机座是一个焊接结构，该焊接结构由各个前面板和机座内壁构成：工字钢连接了各个前面板；机座内壁则用于机座内机座的定位，也用于空气传导。
为了运输整个发电机，在定子下机座的多个面上设置了用于起吊发电机的起重栓；为了锚定发电机，在下机座上也设置了相应的锚固螺栓孔。
定子下机座支持着：定子内机座、定子机座盖、电刷组件或励磁电机定子（依据供货范围确定），和各类发电机附件。
此外，定子下机座能吸收发电机运行过程的振动和噪音；也在设置定子下机座冷却空气的相应流动通道（部分流动通道也设置在定子机座盖内）。
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1。定子冲片涂带无机填料的绝缘漆 铁心绝缘可靠（F级绝缘） 2。铁芯端部采用整体压圈和全铜屏蔽 端部温度降低（梯形） 3。定子铁芯与机座间弹性支承 良好的隔振动效果
铁芯叠片
铁芯叠片 时采用了分段 多次加压，最 后一次热压后 用整体压圈夹 紧，形成一个 刚性圆柱形铁 芯，两边端采 用粘接结构， 在铁芯装压后 加热使其粘接 成一个牢固的 整体。
同步发电机设备、原 理、参数、运行
同步发电机及其运行
概述 同步发电机结构特点 同步发电机主要技术参数 同步发电机运行原理 同步发电机正常运行 同步发电机非正常运行 同步发电机励磁系统
电机及其基础理论 1.电机的物理概念
能的装置。 以磁场为媒 介，实现机电能量相互转换或传递电
第一节 述
概
• 2.电机的分类
置换空气流程
氢气系统冷却器
发电机氢冷系统的冷却 • 为闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的 氢气冷却器由冷却水冷却。 • 发电机氢气冷却器采用绕片式结构 。冷却 器按单边承受0.8MPa压力设计。 • 氢冷却器冷却水直接冷却的冷氢温度一般 不超过46℃。氢冷却器冷却水进水设计温 度38℃。
发电机励磁碳刷间 定子冷却水管路
其他技术参数
• • • • • • • • • 周波 相数 极数 定子线圈接法 冷却型式： 励磁方式： 顶值电压 电压响应比 允许强励持续时间 50Hz 3 2 YY 水氢氢 静态励磁系统 ≥2倍额定励磁电压 ≥3.58倍额定励磁电压/s 20s
其他技术参数
• 额定氢压 ≤0.414MPa • 漏氢（保证值） ≤10Nm3/24h （在额定氢压下，折算为标准气压下） • 效率（保证值） ≥98.95% • 短路比（保证值） ≥0.58(计算值0.6034) • 瞬变电抗 X’d ≤0.3 • 超瞬变电抗X’’d ≥0.18 • 承担负序能力 －稳态I2（标么值） ≥10% －暂态I22t ≥10s
1。机座:防护
支承 密封 耐压 防爆 防振
2。定子铁心:轴向分段
径向通风
端部呈阶梯型
3。定子线圈水内冷:空心导体与实心导体组合而成
定子线圈水内冷 水路连接为并联单流水路 水电接头
4。定子端部的处理
卧式弹簧板隔振结构
有效隔离定子铁芯振 动传到定子机座和基 础上，避免产生共振
铁芯特点: 轴向分段,径向通风槽
定冷水系统技术参 数
• • • • • • • • • • • • 额定流量：1530 L/min 进水压力（计算值）：196kPa 进水温度：45±3℃ 最大连续出力时线圈出水温度（计算值）：73℃ 水的电导率：不高于0.5μS/cm 离子交换器额定处理流量：250 L/min 进水温度高报警值：49℃ 出水温度高报警值：73℃ 出水温度高保护动作值：78℃ 进水压力低报警值：110 kPa 进水流量低报警值：1200 L/min 进水流量低保护动作值：1050 L/min
氢气控制系统
油水泄漏开关
置换用空气
气体置换装置
气体置换检测装置
氢气干燥装置 氢压 表
氢纯度分析器
供氢 供二氧化碳
氢气系统参数表
序号 1 2 3 4 5 6 7 名 称 型式 数 量 0.45 0.2~0.45 98 92 ≤10 东电 集装 1080×1050 ×480 mm 单 位 MPa(g) MPa(g) % % Nm3/24h 报警值 备 注 发电机机壳内最大氢气压力 氢气压力允许变化范围 发电机机壳内额定氢气纯度 发电机机壳内最小氢气纯度 氢气总补充量保证值 （在额定氢压下） 氢系统装置制造厂/国别 氢系统装置型式 氢系统装置尺寸（长×宽×高）
发电机密封油系统原理简图
密封油系统运行方式
• 氢侧回油经扩大槽后进入浮子油箱，该油箱的作 用是使油中的氢气进一步分离。浮子油箱内部装 有自动控制油位的浮球阀，以保证该油箱中的油 位保持在一定的范围之内。浮子油箱外部装有手 动旁路阀和液位视察窗，以使必要时人工操作控 制油位。氢气经分离又回到扩大槽，油流入空气 析出箱。由于浮子的控制作用，油箱内始终维持 一定的油位，从而避免氢气进入空气析出箱。
发电机通风系统
采用径向多流式密闭循环通风，定子铁芯沿轴向分为13 个风区，6个进风区和7个出风区相间布置。转子采用气隙 取气斜流式。采用该通风系统的优点：温度均匀，不需高 压风扇，通风损耗小。
第三节
• • • • • • • • • • 额定容量 额定功率 最大连续输出容量
同步发电机技术参数
667MVA 600MW 728MVA （额定氢压0.414MPa，冷却水温度 33℃， 功率因数 0.9下与气轮机功率相匹配） 发电机最大连续输出容量能力 755MVA (额定氢压0.414MPa，冷却水温度 27℃， 功率因数 0.9) 额定功率因数 0.9（滞后） 额定电压 22kV 额定转速 3000r/min
第四节
同步发电机运行原理
1.空载运行 2.负载运行: 电磁状态 电枢反应 3.运行特性 4.与大电网并列运行:
电磁关系
条件与方法 功角特性： 功率角 同步转矩 功角特性 功率调节： 有功功率调节与静态稳定 调节与V形曲线
无功功率
第五节
发电机正常运行
1. 发电机在额定功率因数下，电压变化范围为±5%,频率变 化范围为±2%时，能连续输出额定功率。发电机的最低运 行电压一般不应低于额定值的90%（19.8KV）。发电机定 子电压低于额定值的95%时（20.9KV)，定子电流不得超过 额定值的105%（18369.75A）。 2.当氢气冷却器组中有1个冷却器因故停用时，发电机能承 担80%额定功率连续运行，而不超过允许温升。 3.发电机氢气压力降低时，出力必须按P-Q 曲线降低至对应 氢压下所允许的范围内。 4.在线监测轴和轴承座的振动情况，振动值不应超过其规定 值。 5.监视各轴承回油及金属温度变化
流电机
电机） 控制电机
变压器
直
交流电机（同步电机
异步
3.铁磁材料的特性
4.电磁基本定律
◆交流旋转电机的基本工作原 理 1.同步电机
2.异步电机
◆电机的冷却 1.电机的发热
2.冷却介质与冷却方式
第二节
机座
同步发电机结构特点
氢冷器
定子铁芯 碳刷架
护环
轴承 转子 端盖 定子线圈
出线端子
定子结构特点
已经完工的定子铁芯
定子线圈
定子线圈的槽内固定
定子线圈水电接头
定子线圈端部结构
定子线圈出线氢冷风路
转子结构特点
1。氢内冷转子，气隙取气径向斜流通风方式。 冷却均匀 2。转子设有滑移层，铜线防磨损垫条 适应调峰运行要求 3。转子端部设半阻尼绕组 提高负序能力
正在加工的转子
转子下线
转子阻尼绕组
转子设有阻尼绕组 提高承担不平衡负荷能力
阻尼绕组
◆其它主要结构系统
发电机氢气系统
发电机密封油系统 发电机定子冷却水系统 发电机通风系统
发电机氢气系统
发电机氢冷系统的功能
• 发电机氢冷系统的功能是用于冷却发电机的定子铁芯和转 子，并采用二氧化碳作为置换介质。发电机氢冷系统采用 闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的氢气冷却器由冷却 水冷却。运行经验表明，发电机通风损耗的大小取决于冷 却介质的质量，质量越轻，损耗越小，氢气在气体中密度 最小，有利于降低损耗；另外氢气的传热系数是空气的 5 倍，换热能力好；氢气的绝缘性能好，控制技术相对较为 成熟。但是最大的缺点是一旦于空气混合后在一定比例内 （ 4% ～ 74% ）具有强烈的爆炸特性，所以发电机外壳都 设计成防爆型，气体置换采用CO2作为中间介质。
本系统在发电机的四角上布置了四组 冷却器，停运一组冷却器，机组最高 可带80%额定负荷。冷却介质为闭式 水，回水母管上设一调门，通过水量 的调节可控制合适的冷氢气温度在 40-46℃。
发电机密封油系统
密封油系统原理简介
发电机采用氢气冷却，为防止运行 中氢气沿转子轴向外漏，引起火灾 或爆炸，机组配置了密封油系统， 向转轴与端盖交接处的密封瓦循环 供应高于氢压的密封油。本机组的 密封油路只有一路，分别进入汽轮 机侧和励磁机侧的密封瓦，经中间 油孔沿轴向间隙流向空气侧和氢气 侧，形成了油膜起到了密封润滑作 用。然后分两路（氢侧、空气侧） 回油。
发电机密封油系统
• 油系统的装置为集装式，方便检修 。 • 密封瓦结构为单流环式。 • 主油源来自汽机轴承润滑油，润滑油回油管上 装设视流窗，以便观察回油 。 • 油氢差压由差压调节阀自动控制，并提供差压 和压力报警信号接点。 • 油温在汽机润滑油系统得到调节。 • 2台100%容量的交流密封油泵和1台100%容量 的直流密封备用油泵 , 1台100%容量的再循环 油泵 。
•
• 氢气冷却器共设四组，采用绕片式结构， 两侧氢气冷却器冷却水流量分别由两个阀 门分路控制，氢气冷却器进出水管路应对 称布置。本系统在发电机的四角上布置了 四组冷却器，停运一组冷却器，机组最高 可带80%额定负荷。冷却介质为闭式水， 回水母管上设一调门，通过水量的调节可 控制合适的冷氢气温度在40程
补充水 树脂拦截器 水箱 水泵 补水过滤器 离子交换器 温度调节阀 压力调节阀
冷却器
发电机定子线圈
Y型拦截器
流量孔板
主水过滤器
定冷水系统水温、水质
• 定子冷却系统供发电机定子绕组冷却，采用闭式独立 水系统并采用集装式结构，冷却器冷却水进水设计温 度为38℃。 • 定子线圈内的冷却水的进水温度范围为 40 ～ 50℃、进 水温度设有自动调节装置，冷却水温度波动范围±3℃， 出水温度不得大于85℃。 • 水质应透明纯净，无机械混杂物，在水温为 20℃时： －电导率 0.5 ～ 1.5μ S/cm （定子线圈独立水系统） －PH值 7.0～8.0 －硬度 ＜2微克当量/L（2μ gE/L） －含氨（NH3） 微量