大型同步发电机的机端电压和汽轮机转速的关系
汽轮机同步器的作用及工作原理
汽轮机同步器的作用及工作原理汽轮机同步器是汽轮机中的一个重要部件，其作用是实现汽轮机与发电机之间的同步运行，确保发电机与电网的频率、电压等参数保持一致。
本文将详细介绍汽轮机同步器的工作原理及其作用。
一、汽轮机同步器的作用汽轮机同步器主要用于发电机组的同步运行，其作用体现在以下几个方面：1. 确保电网的稳定性：汽轮机同步器可以通过调节汽轮机的转速和同步发电机的输出功率，使发电机与电网的频率、相位等参数保持一致。
这样可以确保发电机组与电网的同步运行，提供稳定的电力供应。
2. 避免电网震荡：当发电机组与电网不同步时，可能会产生电网震荡现象，甚至引起电网崩溃。
汽轮机同步器可以及时检测到发电机组与电网的不同步情况，并通过调节汽轮机的转速使其与电网同步，避免了电网震荡的发生。
3. 提高发电效率：汽轮机同步器可以根据电网的负荷需求调整发电机组的输出功率，使其与电网的供需保持平衡。
这样可以提高发电效率，减少能源的浪费。
二、汽轮机同步器的工作原理汽轮机同步器的工作原理主要包括以下几个步骤：1. 检测电网的参数：汽轮机同步器首先通过传感器等装置检测电网的频率、电压等参数，以确保其准确无误地获取电网的运行状态。
2. 检测发电机组的参数：汽轮机同步器同时也需要检测发电机组的频率、电压等参数，以了解发电机组的运行状态。
3. 比较电网与发电机组的参数：汽轮机同步器将电网的参数与发电机组的参数进行比较，判断二者是否一致。
如果不一致，则说明发电机组与电网的同步运行出现问题。
4. 调节汽轮机的转速：当发电机组与电网的同步运行出现问题时，汽轮机同步器通过调节汽轮机的转速来使其与电网同步。
具体而言，如果发电机组的频率比电网低，则需要增加汽轮机的转速；如果发电机组的频率比电网高，则需要降低汽轮机的转速。
5. 同步连接发电机组与电网：当发电机组的频率与电网的频率一致时，汽轮机同步器会发出信号，使发电机组与电网进行同步连接。
这样，发电机组就可以与电网实现同步运行，提供稳定的电力供应。
第二章 汽轮机转速控制系统
第二章汽轮机转速控制系统第一节汽轮机调节保护系统的任务和系统组成一、汽轮机调节保护系统的任务汽轮机是发电厂的原动机，驱动同步发电机旋转产生电能，向电网输送符合数量和供电品质(电压与频率)要求的电力。
由同步发电机的运行特性已知，发电机的端电压决定于无功功率，而无功功率决定于发电机的励磁；电网的频率(或称周波)决定于有功功率，即决定于原动机的驱动功率。
因此，电网的电压调节归发电机的励磁系统，频率调节归汽轮机的功率控制系统。
这样，机组并网运行时，根据转速偏差改变调节汽门的开度，调节汽轮机的进汽量及焓降，改变发电机的有功功率，满足外界电负荷的变化要求。
由于汽轮机调节系统是以机组转速为调节对象，故习惯上将汽轮机调节系统称为调速系统。
汽轮机调节系统是根据电网的频率偏差自动调节功率输出的，故在供电的量与质的方面存在着矛盾；因为满足负荷数量要求后，并不能保持电网频率不变。
目前，电网是通过一、二次调频实现供电的频率品质要求的。
对短周期、小幅度的负荷变化由电网负荷频率特性产生频率偏差信号，网中的各台机组根据调节系统的特性分担这部分负荷变化，这一调节过程称为一次调频。
对幅度变化较大而速度变化较慢的负荷，则由电网的自动频率控制(AFC)装置来分配调频机组的负荷，这一调节过程称为二次调频。
然而，纯粹的调速系统是难以满足优良的供电品质要求的。
因为在机组运行中，即使汽轮机的调节汽门开度保持不变，锅炉燃料品质不一致也会引起燃烧工况波动，导致汽轮机的进汽参数和功率输出改变，进而使电网频率发生变化，供电品质下降。
这种由机组内部因素造成机组有功功率及电网频率波动的扰动称之为"内扰"。
为抵御机组"内扰"的影响，在汽轮机调节系统中还必须引入功率控制信号，在发生"内扰"时，使机组的功率输出维持在外界要求的水平上。
这种既调节转速，又调节功率的调节系统称之为功(率)频(率)调节系统。
第三章 同步发电机
3.1 同步发电机的结构及铭牌参数 3.1.1 同步发电机的基本结构
同步发电机在结构上一般采用旋转磁极式， 由于同步发电机的单机容量较大， 电枢电流 较大，电压也较高，如采用旋转电枢结构，难以保证安全运行，本节是以水轮机发电机为例 介绍同步发电机的基本结构。 水轮发电机是一台结构复杂严密的机器，它主要是由定子、转子、主轴、励磁装置，上 下机架、轴承以及空气冷却器等组成，本节只讲述水轮发电机的定子、转子、主轴、上下机 架和轴承的结构组成及作用。 一、定子 水轮发电机的定子结构和一般交流电机相似， 主要由定子机座、 铁芯、 绕组等部分组成， 小型发电机的机座、铁芯和定子绕组一般都是由制造厂家做成后整体运抵工地安装。 1、定子机座：定子机座是采用一定厚度的钢板焊接而成的圆筒体，筒体内侧从上到 下布置有多道水平放置的环板及加强筋， 使定子机座具有足够的强度和钢度， 主要作用是固 定铁芯， 与基础牢固地结合在一起承受正常运行时的电磁拉力以及故障时产生的冲击力， 对 于悬式水轮发电机，它还承受垂直方向的全部荷重。 2、铁芯：铁芯是同步发电机的主磁通磁路的一部分，一般由导磁性能较好的0.5 mm厚 且冲有一定槽形的硅钢片叠压而成。 3、绕组：绕组是定子部分的电路，它也是由许多线圈按一定规律连接而成。分散嵌入 半闭口槽的线圈由高强度漆包圆铜线或圆铝线绕成， 放入半开口槽的成型线圈用高强度漆包 扁铝线或扁铜线或用玻璃丝包扁铜线绕成。 开口槽也放入成型线圈， 其绝缘通常采用云母带。 线圈放入槽内必须与槽壁之间隔有“槽绝缘”， 以免发电机在运行时绕组对铁芯出现击穿造成
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子下方的下机架上， 因此伞式发电机的上机架为非荷重机架， 它的作用主要是用来安置上导 轴承，承受机组运行时的径向负荷;其下机架则 为荷重机架，它将承受转动部分的重量和水的轴向推力等负荷，如果有下导轴承，它还要 承担机组运行时的径向负荷。 对于悬吊式发电机的上机架即为荷重机架， 而下机架则为非荷 重机架。伞式发电机的荷重机架多做成井字形或辐射形结构，桥的中部放置推力轴承，而桥 臂的外侧则落在定子上。根据机组直径及荷重的不同，桥可做成四臂、六臂或八臂，它承受 机组转动部分重量及水推力等负荷， 同时也承受上导轴承传来的径向负荷， 并将其传给定子， 通过定子机座传到基础上。 五、发电机轴承 发电机轴承是保证水轮发电机能正常、安全、稳定运行的重要部件，它包括推力轴承和 导轴承两种类型。 1、推力轴承。推力轴承是应用液体润滑承载的机械结构部件，它承受立式水轮发电 机组的全部轴向负荷，包括转动部分的全部重量和运行时水的轴向推力。它主要由推力头、 镜板、轴瓦、支承装置、瓦座、冷却器、油槽及辅助测量装置(温度、油位、油质监测)等组 成。其中推力头和镜板为转动部分，其余均为固定部分。 镜板由锻钢制造，是一块环板，因其工作表面加工光洁度很高，几乎像镜子而得名，目 的是降低滑动摩擦时的损耗。 镜板位于推力头之下， 用螺钉将其背面与推力头底平面连在一 起。推力头则是由铸钢或钢板焊接加工而成。它直接固定在主轴或转子中心体上，传递机组 运行时的轴向负荷和扭矩。 推力轴瓦由若干扇形块组成， 它接受由推力头传来的负荷并传递到基础上， 瓦面与镜板 组成一对磨擦副形成滑动摩擦（中间有润滑油膜）。瓦的结构形式很多，大型推力轴承其推 力瓦由厚薄两块瓦叠合而成。 目前薄瓦瓦面多为巴氏合金材料， 但自从弹性金属塑料瓦问世 以来，充分显示了它的磨擦损耗小，运行温度低，维护方便等优点，因此为越来越多的制造 厂和电站采用。 轴承的支承方式很多，常见的有:钢性支柱式、弹性油箱式、平衡式、弹性垫式、小弹 簧多支承式等， 为了保证每块推力瓦受力均匀， 除钢性支柱式需靠人工调整抗重螺丝方法(打 受力)实现外，其余均是依靠各自的支承结构具备的调节性自动实现。 整个推力轴承被安置在推力油槽中， 槽中充满透平油作为润滑剂。 运行中轴承的摩擦损 耗产生的热量由透平油带走，通过油冷却器进行冷却，以维持轴承的温度在规定的范围内。 2、导轴承。导轴承的作用主要用来承受机组运行时的径向负荷，并维持机组主轴的 摆 度在允许范围内，保证机组的稳定运行。导轴承的转动部分是轴颈，它固定于主轴或直接利 用推力头的外圆。而其固定部分则包括轴瓦、瓦架、冷却器、油槽及辅助测量装置。 发电机导轴承分为筒式瓦和分块瓦两类， 大型水轮发电机导轴承多为分块瓦、 稀油润滑。 布置在发电机转子上方的，称之为上导轴承，布置在发电机转子下方的则称为下导轴承。靠 近推力轴承的导轴承大多直接利用推力头圆面作为它的轴颈， 与推力轴承共用一个油槽， 瓦 架除了安放轴瓦外， 在每块轴瓦相对应的位置上还装有抗重螺丝， 通过抗重螺丝可以调整轴
[答案][西安交通大学]2020秋《电力系统自动装置(高起专)》在线作业-1
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1.在正常运行方式下，调节器有()种运行方式。
A、3B、4C、5D、6答案：A2.用于大型发电机组的励磁系统主要是()A、直流励磁机B、交流励磁机C、静止励磁D、旋转励磁答案：C3.发电机准同步并列的实际条件是：待并发电机与系统电压幅值接近相等，电压差不应超过额定电压的()。
A、5-10%B、10-15%C、15-20%D、20-25%答案：A4.国家标准规定：励磁系统应保证同步发电机机端电压调差率为()。
A、10%B、15%C、20%D、25%答案：A5.大型发电机的转子励磁回路通常采用整流方式是()A、三相桥式不可控整流B、三相桥式半控整流C、三相桥式全控整流D、单相桥式不可控整流答案：A6.只反映了断路器两端的相角差特性，而与它们的电压幅值无关的整步电压是()A、正弦整步电压B、线性整步电压C、余弦整步电压D、同期整步电压答案：B7.单侧电源线路的自动重合闸的主要特点是()A、存在同步问题B、可能存在可能不存在同步问题C、不存在同步问题D、其他均不正确答案：C8.我国电力系统220KV线路的故障类型中，有接近90%的故障是()A、三相短路B、两相短路C、两相接地短路D、单相接地短路答案：D9.微机录波装置软件功能模块不包括()。
A、装置起动B、录波方式C、波形记录D、报告输出答案：B10.系统正常运行状态下，AAT装置中得电动作的继电器是()。
A、时间继电器B、信号继电器C、出口继电器D、闭锁继电器答案：D11.与正弦整步电压最小值所对应的相角差一定等于()A、0B、1C、-1D、2答案：A12.衡量电能质量的重要指标是()A、有功功率、无功功率B、功率因数C、电压、频率和波形D、有功电度和无功电度答案：C13.最简单的励磁调节器的调节方式是()A、微分调节B、比例调节C、比例微分调节D、比例积分调节答案：B14.发电机组并入电网后，应能迅速进入()状态，其暂态过程要()，以减小对电力系统的扰动。
电机原理及应用练习题库+参考答案
电机原理及应用练习题库+参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、同步发电机的V形曲线的最低点，功率因数(____)。
A、滞后B、都不对C、超前D、等于1正确答案：D2、变频调速在变频时应使电压与频率成正比变化，以保证（_____)不变。
A、电流B、磁通C、电压D、转矩正确答案：B3、涡流损耗的大小，与铁芯材料的性质(____)。
A、不好确定B、没有关系C、关系不大D、有关系正确答案：D4、同步电机转子转速n与电网频率f之间有严格不变的关系，即(____)。
A、f=n/pB、n=60f/pC、n=fpD、n=f/p正确答案：B5、同步电机的定子由铁心、三相绕组和(____)组成。
A、磁极B、转子C、机座D、铜片正确答案：C6、同步发电机与大电网并联运行时功率因数是由（）决定的。
A、负载B、不确定C、有功功率和无功功率D、电压和电流正确答案：C7、转子回路串电阻调速实际上属于(____)。
A、都不是B、改变转差率调速C、变频调速D、变极调速正确答案：B8、同步电动机的额定功率是指(____)。
A、输出的电功率B、输出的机械功率C、输出的无功功率D、以上答案都不是正确答案：B9、同步发电机励磁磁势和电枢磁势在空间上（_____)。
A、有相对运动B、无相对运动C、无关D、以上都不对正确答案：B10、单相绕组的基波磁势是(____)。
A、脉振磁势B、恒定磁势C、无法确定D、旋转磁势正确答案：A11、同步电动机的负载在一定范围内变化，对转速(____)。
A、影响小B、影响大C、没有影响D、无法确定正确答案：C12、一台QFQS—600—2汽轮机，若频率为50HZ，发电机的额定转速是(____)。
A、750r/minB、3000r/minC、1000r/minD、1500r/min正确答案：B13、同步发电机处于正常励磁情况下，若在此基础上减小励磁电流，则发电机输出无功状态为(____)。
A、条件不足，无法判断B、输出无功为零C、输出容性无功D、输出感性无功正确答案：C14、发电机的同步转速n与磁极对数为(____)。
电厂值长考试试题及答案
电厂值长考试试题及答案参考题（1）一、填空1.操作制度可分为：操作指令票制、复诵指令制、监护制、录音记录制。
2.大短路电流接地系统中输电线路接地保护方式主要有：纵联保护、零序电流保护和接地距离保护等。
3.电力系统稳定分静态稳定和暂态稳定。
4.发电机进相运行时应注意四个问题：一是静态稳定性降低；二是端部漏磁引起定子端部温度升高；三是厂用电电压降低；四是由于机端电压降低在输出功率不变的情况下发电机定子电流增加，易造成过负荷。
5.大型单元机组的功率调节方式有：以锅炉为基础的运行方式，以汽轮机为基础的运行方式，和功率控制方式三种。
6.纵联保护的通道可分为以下几种类型：电力线载波纵联保护（或高频保护）；微波纵联保护（或微波保护）；光纤纵联保护（或光纤保护）；导引线纵联保护（或导引线保护）。
7.我国电力系统中性点接地方式主要有：中性点直接接地和中性点非直接接地两种。
8.调度操作指令形式有:单项指令（或即时指令）、逐项指令、综合指令。
9.高压设备发生接地时，室内不得接近故障点4米以内，室外不得接近故障点8米以内。
10.汽轮机滑参数启动的优点：缩短启动时间；减少锅炉对空排汽，节约蒸汽及热量损失；低参数对汽轮机叶片有清洗作用；减少启动过程中的热应力和热变形。
11.变压器并联运行的条件：变比相等且一、二次电压相等；短路电压的标么值相等；接线组别相同。
12.电力生产的主要特点：同时性；整体性；快速性；连续性；实时性。
13.锅炉汽水系统主要由汽包、下降管、水冷壁、过热器、省煤器等组成。
14.目前单元机组的滑参数启动是最经济合理的。
15.机组热态启动时，汽轮机应先送轴封，后拉真空。
16.同步发电机的功角特性是指有功、无功与发电机内电动势、机端电压和功角的关系特性。
17.继电保护装置应满足:可靠性、选择性、灵敏性、和速动性的要求。
18.所谓调相运行，就是发电机不发有功，主要用来向电网输送感性无功功率。
19.变压器差动保护的不平衡电流可分为：稳态情况下的不平衡电流和暂态情况下的不平衡电流。
理工大学电机学(下)试卷(1)含答案19P
7、对于绕线转子三相异步电动机，如果电源电压一定，转子回路电阻适当增大，则起动转矩___________，最大转矩___________。
8、选择题；与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的：。
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长沙理工大学拟题纸(E)
课程编号拟题教研室（或老师）签名教研室主任签名
……………………………密…………………………封…………………………线……………………………
课程名称（含档次）电机学(下)专业层次（本、专）本科
专业电气工程及自动化考试方式（开、闭卷）闭卷
一、填空题（共40分）
1、同步发电机的电枢反应是指。电枢反应的性质由来决定。
7、三相异步电动机电磁功率为Pem，机械功率为Pemc，输出功率为P2，同步角速度为Ω1，机械角速度为Ω，那么Pem/Ω1＝，称为；Pemc/Ω＝，称为；而P2/Ω＝，称为。
8、某三相异步电机定子边接自耦变压器起动，加到定子上的电压为0.8 UN时，电动机定子边的起动电流为I1N，电源供给的起动电流为I1N，电机起动转矩为Tst。
2、什么叫短路比，它与同步电抗有何关系？它的大小对电机制造成本和运行性能有什么影响？
三、计算题：（40′）：
1、一凸极同步发电机 ， ， ，当带 (滞后)的额定负载运行时，试求此时的 及θ。
2、一台汽轮发电机PN=10000KW，与大电网并联运行， ，现电网电压下降为0.6UN，同时发电机输出功率减小到8000KW，若要求功角 ，则E0应为原来数值的多少倍。
职业技能试卷 — 电机检修(第103套)
一、选择题（共 30 题，每题 1.0 分）：【1】若交流绕组的节距为y1=4/5×τ，则可完全消除电枢电动势中的（）次谐波。
A．3次B．5次C．7次D．3次及奇数倍【2】大容量汽轮发电机转子，均采用（）通风方式。
A．斜流式气隙B．辐射形C．压力式D．对流式【3】用绝缘电阻表测量电机的绝缘电阻时，当绝缘电阻表指示稳定后，所测得的绝缘电阻为（）。
A．绝缘电阻表施加的直流电压与泄漏电流的比值B．绝缘电阻表施加的直流电压与电容电流的比值C．绝缘电阻表施加的直流电压与吸收电流的比值D．绝缘电阻表施加的直流电压与泄漏电流、电容电流和吸收电流三者之和的比值【4】有一内阻为0.15Ω的电流表，最大量程是1A，现给它并联一个0.05Ω的小电阻，则这个电流表的量程可扩大为（）。
A．3AB．4AC．6AD．9A【5】所谓发电机的极化指数是指（）。
A．加压60min时的绝缘电阻与加压15min时的绝缘电阻之比B．加压10min时的绝缘电阻与加压1min时的绝缘电阻之比C．加压60s时的绝缘电阻与加压15s时的绝缘电阻之比D．加压10min时的绝缘电阻与加压Is时的绝缘电阻之比【6】仅能够接通或断开正常工作电流的开关电器是（）。
A．断路器B．隔离开关C．负荷开关D．熔断器【7】使用游标卡尺，卡尺的两个脚合并时，游标上的零线与主尺上的零线应（）。
A．负一格B．正一格C．对准D．相差一格【8】同步发电机在转速保持为额定转速，励磁电流和负载功率因数为常数的条件下，发电机的端电压和负载电流的关系称为发电机的（）。
A．空载特性B．短路特性C．外特性D．调整特性【9】修复电动机时，若无原有的绝缘材料，则（）。
A．无法维修B．选用比原有等级低的绝缘材料代替C．选等于或高于原绝缘等级的绝缘材料D．任意选用绝缘材料【10】氢冷发电机的出线罩与机座之间的结合面是容易漏氢的部位之比较长久和彻底的解决办法是（）。
A．采用橡胶条密封B．采用橡胶板密封C．采用塑料密封胶密封D．在保证焊接质量的前提下直接焊死【11】以下均属于计算机外设的设备是（）组。
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
汽轮机调节系统
6.2 汽轮机调节系统的静态特性
求。为在单机运行时既满足负荷需求，对能使频率达到额定值， 必须平移特性线。机组并网运行时，机组的转速决定于电网的频 率，在转速一定时，要改变机组出力，必须移动静态特性线。同 步器为用于平移静态特性线的装置，单机运行时改变转速，并网 运行时改变功率。 同步器的工作范围 上极限 机组达到电网同步转速后，由同步器操作由空负荷带至 满负荷，静态特性线向上移动的范围至少为；如果考虑机组低 参数时仍能达到额定出力，即油动机及调门过开，向上的范围则 地求更大；电网高周波运行时，同步器向上操作的范围加大。因 此，对速度变动率为5%的调节系统，上极限一般为7％。 下极限 机组启动过程中在达到同步器动作转速后，由操作同步 器使机组达到额定转速。为便于并网操作，应留有足够的转速空 间。此外，考虑机组高参数、电网低周波工况，要求同步器能并 网操作，故对速度变动率为5％的调节系统，下极限一般为－5％。
6.2 汽轮机调节系统的静态特性
6.2 汽轮机调节系统的静态特性
速度变化率描述了单位转速变化所引起的汽轮机出力的增减。机 组并网运行时，各机组感受的电网频率变化是相同的，但因调节 系统速度变动率的不同，所产生的功率相对改变是不同的。利用 静态特性线斜率与速度变动率的关系求得 P n 1 P0 n0 很明显，在电网频率变化相同情况下，速度变动率大的机组功率 相对变化就小。反之，速度变动率小的机组功率相对变化就大。 因此，增强机组一次调频能力，速度变动率应取得小些。反之， 对带基本负荷机组，速度变动率应取大些。一般速度变动率为 5%。过小的速度变动率不利于机组稳定运行，因为电网频率稍 有变化就会使汽轮机产生较大的功率改变。故一般速度变动率不 小于3.0%。对机械液压调节系统，速度变化率不宜过大，因为在 机组甩负荷时，过大的速度变化率使调节系统的响应速度减慢， 有可能引起超速。此外，甩负荷后稳定转速过高，也不利于机组 的安全，故一般不大于6%。
[doc]发电机与汽轮机的匹配
![[doc]发电机与汽轮机的匹配](https://img.taocdn.com/s3/m/e6897801876fb84ae45c3b3567ec102de3bddf42.png)
发电机与汽轮机的匹配tionbetweengeneratorandsteamturbineinthetermsofpower,regime,deliverymomentandinterface,aSwellastheirinteractionare discussedinthispaper.主题词(key√电机(gone1引言turbine)匹配(match)‘一.——发电机的损耗一励磁系统的损耗研宄发电设备间匹巨的目的,是为了充分发挥系统整体的效率.汽轮机与发电机需要匹配.所谓匹配,不仪指功率上的匹配,参数上的匹配,尺寸上的匹配,还应包括工况上的匹配,传输力矩的匹配以及接口上的匹配,这才是全面的.汽轮机与发电机问的匹配,归纳起来,可分为四类:功率上的配.工况上的匹配,传输力矩的匹配l;I及接口上的匹配.现分述如下.2功率上的匹配对同一机组,按照汽轮机的机械转矩与发电机的电磁转矩相平衡的基本原理,发电机功率与汽轮机功率间有如下关系PT=PG+P+P.+P(1)式中PT——汽轮机的输出功率Pc——发电机的输出功率隹大电机技术》№0.t993年Rl一轴系的机械损耗(包括轴承,风库,油库等损耗)汽轮机与发电机功率的匹配应遵循这一关系.由此式看到,汽轮机的输出功率应比发电机输出功率大.但是,在名牌上=者标出的功率是一致的,均按发电机的功率.设计时,二者按最大连续出力设计.那么,在何种情况下,二者在功率匹配上达到最佳状态?下面用实侧来讨论这一问题.一台已确定了容量的汽轮机,出力效率(或热耗)间有一定关系.同样,对于一台已确定了容量的发电机,其出力与效率间也有一定关系.当二者匹配之后,可以找到一个功率,对二者的效率都是最佳的.这一点,可以通过二者的出力与效率的关系曲线的交点来找例如:以日本的苫东,厚真电站的2号机组(600Mw机组)为例.其汽轮机为超临界,三缸机型,在蒸汽参数选24.1MPa/538℃/568℃时,负衡与热耗曲线的实测值如裘1薪示.发电机的负荷与效率关系曲线的实测值如袭2所示.画出曲线,二者的交点即为功率甄配的最佳点(如图1所示).机组在此点运行,综台效率最高.表1负荷(Mw)热耗hz设计值l热耗i岳赛测曼表2负荷(Mw)I效率(骺)总损耗(kw)jt至耋～理=罨锄负荷tMW)图1过去,只以汽轮机热耗的高低,作为机组效率的评定标准.邵认为汽轮机的热耗愈低, 袭示机组的效率愈高,这是不完垒的由髓线看到,对不同容量,不圊型式的机组,这种曲线的陡度是不一致的,其功率的最佳匹配点也就各不相同.这样的点对经济运行是有参考价值的.当然,慰新设.的机组或选用的新机组,还没有试验,按计并出来的理论值,也同样是有参考价值的.125工况上的匹配由于电网供电情况的需要,对汽轮机和发电机都有工况上的要求.当汽轮机在作不同工况运行时,发电机能否与其匹配?同样,当发电机在作不同工况运行时,汽轮机能否与其匹配?正常工况时是无需讨论的,仅从异常工况来讨论遗一问题.s.1对汽轮机有以下工况8.1.1起动工况汽轮机有几种不同的起动方式,如t热态起动,温态起动,砖态起动等.对发电机来说,带负荷之前的空转阶段并没有什么影响, 带负荷后,机组从与电网并列到满负荷,几种起动方式的负荷上升速度不同.侧如,开本九州电力公司的橙浦电站700Mw机组(为日立公司的产品),在熟态起动时,从并刊到满负荷只需66min,负荷变动速度为28MW/mln,而冷态起动时,从并列到满负荷则需4～5h,负荷上升速度为O.1MW/min.这对发电机的鼍;响有三点.一是负荷变化太快,是否会造成撮耗增加也快,使定转子发热速度很快,热平衡稳定壤不上而引起线圈变形或转子振动加大的问题I=是功率增加太快,是否会引起励磁跟不上从而使电压不稳定,三是负荷增加很快,转轴抟输力矩也增加很快,是否会影昀平衡稳定,使对振动敏感部位(如轴承处)振动增加.第一点不必担心.分析表明,热平衡稳定的时问是充裕的.在负荷上毋擐快曲情况下, 也不致引起线圈的变形和振动的增加.第二点也不必担心,因为现代的大扭组上均装设自动电压调节器和快速反应鼬磁对于第三点,由于在机组设计时,已对强度和剐度作了仔细的分析和计算,起动时力矩的变化不存在不能承受的问题.总之,对起动工况来说,发电机对汽轮机的匹配设计时已经考虑到,不存在仟么问题.3.1.2调频工况《太电机技术》№2.I口93年●一㈣蛳铷m●由于汽耗机功率任何时挟都需安与外舁负荷平衡,面电研常有负荷变化,困而供电频率是变化的.对视纽育调频要求.当频率变化后,汽轮机受到的影响表现为,叶片可能谐振,轴系振动可能加大,进而疲劳积累产生裂纹,甚至Ⅱ}片飞出.发电机受到的影响表现为t损耗增大,温度增高,I乜压下降,甚至振动加大.为使汽轮机能适合遮种工况下的要求,设计时要考虑在定频率变化藏匿由,对汽轮机叶片,轴系等进行计算,避开谐振频率.对予发电机,则要考虑一定的温升祷度,以使其艟在这种工况下与汽轮机匹配.对予执组的控制系统,调节系统,旁路系统等,则要考虑足够的应变能力当负荷从一种工况变烈另一种工况,或从空载到满载,或甩负荷时,调节系统都要使堍组能安全,稳定,控制其不发生较太或长时问摆动,以适应匹配的需要.3.1.8甩负荷工况为了满足视组具有甩负荷能力的要求,汽鞋机需要有甩负荷时能自动返回带有厂用电的控制功能.此时,主汽阀与再热截止阎保持不脱扣,碾节汽阁准持空转,汽轮视的擐大增速限制在超速保安器的动作转速内,邵额定转速的】O6以内.发电抗需要在结构上有必要的措施,以便能承受甩负荷时乩突然冲击,不致引起变形,受损或振动过太.励磁系统要能维持终蛸电压,深持稳定.为了达到上述目的,使汽轮机和发电机能很好地匹配,现代大型汽轮发电枧组还采取了足够的措施,例如,对汽轮机调节系统的自动控栽提出了一些技术要求,如瞬变响应速度不超过10c/s,阀门紧急关闭耐闭不超O.1,5s等, 发!枧帅励磁系统中,装设电力系统稳定器等.3.14付拖运行工况这种工况在汽轮机出事前{Ilj出现,例如, 《太电机技术》№2.tg93年谩触生臂避鹇门,或谩触危急保安器,或避汽阀仃事放断汽等.发电机和汽轮机在这种工况下匹配,需分男町满足此种工况对它们的要求.在这种工况下,汽轮机绱呈现倒拖逢行状态.发电机剜出现电动机运行状态,电网向发电识倒避电.汽轮机受到的影响是:低压缸末叶在无足移的汽流下可能产生过热,同时,汽轮机内蒸汽变冷,凝结咸水后,对Ⅱ}片产生摩擦或腐蚀.发电机受蓟的影响是一轴此时受羁的扭矩较大,振动可能增大,从电网倒避束的定子电流可能很大,超过允许囊定值.为使二者匹露滴足遮种工况下的要求,=者在设计上都要考虑一定的裕度,同时,增加一定的安生措施,例如,规定事故的延续时问,加装一定的保护装置,加逆功率保护,整定在延时一分钟后跳闸等.3.1.S调峰运行工况为保证枫组能在调峰工况下长期安全运行,汽轮机,发电机需分别考虑调蜂工况对它们的影响.对汽轮机来说,应考虑轴的低周疲劳,寿命,交变应力的影响以及调峰时系统,阀门,旁路等的调控毙力.对发电机,也要考虑轴的疲劳寿命,绝缘的老化寿命,转子线圈的抗蠕变能力,励磁系统的反应速度等.二者在这些方面皆有一定的裕量,才能合适匹配, 以满足调峰工况的要求.3.2对于发电机豫以上与汽轮机相匹配的工况外,自身还有特有的工况,例如,起动时的同期井网,非同期并网,快速重合闸,多次重合闸等工况.此时,发电机要考虑冲击电流的影响,定子端部受到动态电磁力的冲击,轴受到的扭力矩的冲击,电磁瞬变力矩的冲击,轴承受到的激振和对油膜稳定的影响等.而对与其匹配的汽轮枧,也要考虑瞬变扭力矩的冲击,只是影响较发电机的小.又如,在运行中若发生失磁事艘,要考虑异步运行工况.此时对发电机,要考虑定予端部局郡过热的影响,转于丧面局部●¨{过热,异步转炬对转子搬动的响辱.对汽轮机.则要考虑异步转矩对转轴振动的影响.这样才能很好地匹配.4传输力矩上的匹配汽轮机与发电机在传辅力矩上的匹配,体现在工作时,汽轮机轴需礴足的强度,应力,扭撮要求,发电机轴也必须满足.反之,工作时发电机轴需满足的强度,应力,扭振要求.汽轮机轴也必须满足.尤其体现在连接处(如联轴器处),匹爵不好,套引起附加应力和抗动力,从而造成轴系应力和振动加大.Il_1在基本扭矩和最大扭矩方面的匹配主要体现在轴颈,联轴器处.机组在正常运行条件下,汽轮机与发电机轴传递基本扭矩.基本扭矩按传统的看法即为现在额定转矩,其值可按传统的公式考虑(1]即:M.:973600且(2)N式中P一税在功率N一额定转速其在汽轮机与发电机连接处,轴颈等部位产生扭,剪等应力,汽轮机和发电机的轴必须能承受,并考虑一定的安叠系数.最大扭矩为考虑发电机出线端出现两相和三相短路时所传递的扭矩.按传统的方法,用以下公式考虑(1]:对两相短路e等(sj一一丢sm(8)对三相短路M=sf(4)式中——发电机超瞬变电抗∞=2丁rf,——电网频率Mo——视在额定转矩由此计算出各个部位的应力,f,2/3吼.t/f14等.联轴器,连接辑钉,轴曩等汽轮机与发电机轴上的各重要部位都必须能承受此应力.4.2抗扭摄方面的匹配当发电机出现甩负荷,开关切合,非同步并网,短路,线问故障等待殊工况时,瞬变电-磁扭矩突然增加很大,形成对轴系的附加扰动. 力.这个扰动力对轴激振,可能产生轴系扭振.汽轮机在出现甩负荷,快关阀门,调节汽门开度大幅度变化,调逮器失控,调建器故障等特殊工况时,也会产生iIP量.形成附加抗动? 力,使轴系产生扭振.为了提高轴系抗扭振的能力,在发电机与汽轮机设计时,要对轴系扭振频率进行计算, 使轴系和各个轴段的固有频率避开扭振频率. 同时,由于各部位的扭振响应系数不一致,需对轴段进行扭振响应分析,在响应系数最大处(一般在联轴器处)采取措施,使其尽量趋于一致,以使处在最不利情况时,扭振的危害也不致过大.4.8支承上的匹配汽轮机和发电机的轴和它们组成的轴系以及支承(轴承)闻在频率上是相互响,相互制约的.在计算临界转速时知道.支承的数量,轴承的型式,油膜刚度,支承雕度柞为边界条件,影响着临界转速的高低.而在计葬轴承油膜半速涡动和失稳转速时知道,轴的重量,轴承的承载,比压直接影响失稳转速数值的大小.因此,如何适宜地选择轴的嘲度,支承刚度,油膜刚度,将其合适匹配,是提高临界转速和失稳转速的关键.选择最佳方寨时,应作出多个匹配方案,加以分析比较.对振动响应较大的支承部位应加强刚度,以得到较为理想的临界转速和失稳转速.s接口上的匹配饩轮机和发电机的主要接口有t联轴器(靠背轮),基础,台板,轴承,油水管路接《大电机技术》№0,I9”年●●廿等.当然还有辅机电气方面的接口,不过较间接,需通过厂用变压器连接,这里不予讨论.在这些接口上若匹倪不当,不仅影响列装配质量,还会造成某些部位附加应力和扰动力的增加.5.1基础,台板上的匹配汽轮机与发电机有各自的台板和基础,而又相互衔接,联成整体.因此,应作为整件考虑.当机组运行时,其上承受静茕和动嚣.对它的要求是t不仅应有足够的强度和刚度去承受静载荷和动载荷『起的应力,还要使其系统的固有频率避开汽轮机缸体,发电机机座各自的固有频率和它们组合的固有频率.所谓系统固有频率是指台板,垫铁,=次灌浆,水泥柱梁组成的基础系统的固有频率.而动载荷引起的应力则应考虑三种力产生的应力,即惯性冲击力,交变力和振动力.惯性冲击力指发电机在出现突然短路时,作用在基础上的冲击力, 这比静载时要大许多倍.汽轮发电机组基础系统固有频率的计算,模拟,实溯都是较困难的问题,但对新机组又必须作此工作,以保证机组运行钓安全可靠性.另外,在台板和基础的衔掺或接口处,往往形成薄弱环节,频率较剐的部位略低,振幅较别的部位稍大,加强时度显得尤为重要.定期检查,即时诊断是保证安全,避免异常的有效方法.5.2联轴器上的匹配联轴器是汽轮机,发电机轴的主要接口,其接合面的状况,如上张口,下张口,瓢偏,‘大电机技木》№2,lg03年对中等,是决定轴系袭蔑质量的主要田紊.装配不当,会『起附加的应力和扰动力,造成振动加大.这种情况主要发生在机组带负荷后, 随着负荷的变化振动愈来愈大.其原因是汽轮机,发电机转子连接中心随负荷加太变化更为严重,从而扰动力加大.解决汽轮机,发电机在联轴器上合适匹配的很好方法是提高加工质量和安装质量,按照安装实践积累起来的经验和方法,调整装配方法,使由于匹配不正所造成的扰动力最小. 5.3油,水管路接口上的匹配在汽轮机与发电机的油,水管路上,有些地方有接口,倒如,发电机定子玲却水系统的进水母管与汽轮机水处理宣供水系统,锅炉侠水系统等连接,发电机轴承油系统进油母管与汽轮机主油箱供油母管相连接,密封油系统空铷油管道与汽轮机轴承油管道船连等等.这些连接部位,有的是法兰直接对接,有的是通过箱体(水箱,油箱)连接,它们若匹配不好或螺钉松动致使焊缝开裂,会引起漏水,漏油,经受不了长期运行的考验和振动.i起匹配不好的主要原因是加工质量,装配质量和密封质量.总之,研究发电机,应从系统整体出发,探讨它与周围设备的关系和影响,而不仅单纯研究它的本身.这才能充分发挥它的功能和效率,保证它的安垒,可靠性,使其长期运行.参考文献i大型电机机械计算公式.哈尔滨大电机研究所,1965年‘_l;j●●}●-...hI....{t.Lu《n01Jq_l1)t¨n《,i。
同步发电机的运行
North China Electric Power University
锦州发电机的冷启动规程
备用变向厂用电系统供电； 锅炉点火，汽轮机冲转，电液调速打到低转速档，在达到
500转/分前，每分钟增加100转，之后，在达到1000转/分时 检查机组的振动等情况，暖机半小时，在达到2800转前，每 分钟增加800转，迅速超过临界转速，在达到2800转/分后， 电液调速打到高速档，每分钟增加50转，在转速稳定后准备 同期并网。 自动励磁投入，手动调节励磁，当转速、电压幅值、相角差 符合要求时并网运行。 发电机接带负荷： 增大汽门，同时增加发电机的有功和无功输出，直到达到稳 定运行状态。
定子线圈温度 （℃） 效率（%） 绝缘等级 接线方式 励磁方式 冷却方式
定子线圈冷却水 平均温升（℃）
90
98.35 B Y 它励 双水内冷及空 冷 不大于40
额定参数是制造厂家保证发电机能够长期连续运行的技术数据
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300MW同步发电机的主要技术参数
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（2）转子部分：主要包括转子铁心和励磁绕组
1）转子铁心：采用导磁材料， 一般由整块钢制成或由钢板 叠压而成
2）励磁绕组：缠绕在转子磁 极铁心上，通入直流电流， 产生励磁磁场。
（3）气隙：定子与转子之间的空隙
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过励磁运行的特性
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一、同步发电机的基本知识
发电机并列前升压短路汽轮机转速下降的原因
发电机并列前升压短路汽轮机转速下降的原因说到发电机并列前升压短路，首先得明白，这玩意儿可不是简单的事情。
想象一下，你家电器突然没电了，电流来不及反应，整个系统就“卡壳”了。
而对于发电机来说，啥叫“并列前升压”呢？那就是几台发电机要一起工作，协同合作，像几个兄弟一起开公司赚钱，但不小心电路出了一点问题，啥都乱套了。
说白了，就是系统还没准备好，就给了个猛劲儿，发电机根本“吃不消”。
这时候，汽轮机的转速就像跑步时突然摔倒了一样，瞬间掉了下来，完全失去了动力。
大家可能会想，为什么升压系统没准备好，发电机就跟着一起掉链子呢？其实这背后有个深层次的原因。
你看，发电机本身就是个“大块头”，不是啥小家电，它需要稳定的电流和压力才能保持正常运转。
如果在升压之前遇到短路，电流忽然变得不稳定，就像一辆本来跑得飞快的车，突然刹车，发动机也跟着减速，汽轮机的转速就自然下降了。
它就像一颗不按常理出牌的棋子，突然停下来，所有的“兄弟”都跟着一起慌乱。
再说了，短路这种情况，基本就是电路中的一颗“定时炸弹”，随时可能引发一连串的连锁反应。
就拿电力系统来说吧，这种突发事件如果处理不当，真的是“满盘皆输”。
短路之后，系统的稳定性会受到严重影响，原本平稳运转的设备开始慌乱，不知道怎么调节。
汽轮机转速一旦下降，就像风筝失去了线，任凭系统如何调整，都无法恢复原本的状态。
你可能会好奇，升压的时候为什么发电机就容易“出问题”呢？升压其实就是将电压从低到高的过程，这可不是一件简单的事。
在这个过程中，电流得调节得当，压力得掌握得住。
如果这个过程没做好，系统会突然失去平衡，导致短路发生。
而短路一旦发生，系统会立即自动调整，想要把电流“拉回正轨”，但这时，发电机和汽轮机已经感受到了这股压力，转速自然下降，甚至系统会因为无法承受这个变化而“罢工”。
有点像你开车的时候，一路绿灯，车子飞快地跑着，突然前方红灯亮了，你没刹车，车子就猛地停下来。
车子突然熄火，发动机的转速下降。
发电机转速 电压关系
发电机转速电压关系
哎呀，说起发电机转速跟电压的关系嘛，这可真是个讲究的活儿。
咱们就先用咱们四川话摆摆龙门阵吧。
要晓得发电机，那就是个转圈圈的家伙，它一转起来，就能发电。
那转速嘛，就像咱们四川人吃饭，慢不得快不得，得刚刚好。
转速快了，电压就高；转速慢了，电压就低。
这就像咱们四川的火锅，火候掌握得好，那味道就巴适得很。
再来说说贵州话吧，咱们贵州的兄弟姊妹们都知道，做事情得有个分寸。
发电机也一样，转速和电压得有个配合，不能乱来。
就像咱们贵州的酸汤鱼，鱼要新鲜，汤要酸辣适中，这才叫好吃。
陕西方言里也有个说法，叫“恰到好处”。
发电机转速和电压的关系，也得恰到好处。
转速快了，电压太高，会烧坏电器；转速慢了，电压太低，电器又用不起来。
这就像咱们陕西的羊肉泡馍，羊肉要炖得烂烂的，馍要泡得软软的，这才叫地道。
最后咱们来说说北京话吧。
在北京，讲究个“规矩”。
发电机转速和电压的关系，也得按规矩来。
转速得稳定，电压得合适，这样才能保证发电机的正常运行。
这就像咱们北京的烤鸭，皮要脆，肉要嫩，味道要正，这才叫讲究。
所以说嘛，发电机转速和电压的关系，就像咱们各地的美食一样，都得有个恰到好处的配合。
只有这样，才能发出稳定的电，才能让电器正常运行。
咱们得好好琢磨琢磨，才能把这事儿搞得巴巴适适的。
发电主控理论题库
发电主控操作理论题库************************************************************************** 一、判断题*************************************************************************1、温度升高1℃，定容加热比定压加热需要的热量多（X）2、开关跳闸回路指示灯串联一只电阻的主要目的是降低灯泡的压降，延长灯泡的使用寿命（X）3、为提高钢的耐磨性和抗磁性，需加入适量的合金元素锰。
（√）4、协调控制方式运行时，主控系统中的功率指令处理回路不接受任何指令信号。
（X）5、发电厂中用于测量烟气内含氧量的氧化锆氧量计输出的氧浓差电势不仅与氧化锆两侧气体中氧气含量有关，而且与所处温度有关。
（√）6、大容量汽轮机组“OPC”快关保护动作时，将同时关闭高中压主汽门和高中压调速汽门。
（X）7、大容量汽轮机联跳发电机，一般通过发电机逆功率保护动作来实现。
（√）8、电气设备可以在保留主保护条件下运行，允许停用后备保护。
（√）9、运行中的变压器如果冷却装置全部失去时,应紧急停运。
（X）为保证汽轮机的自动保护装置在运行中动作正确可靠，机组在启动前应进行模拟试验。
（√）10、发电机绕组接地的主要危害是故障点电弧灼伤铁芯。
（√）11、汽轮机快速冷却的方法之一是将压缩空气经电加热到所需温度再送入汽轮机各个冷却部位进行冷却的过程。
（√）12、汽轮机冷态启动冲转的开始阶段，蒸汽在金属表面凝结，但形不成水膜，这种形式的凝结称珠状凝结。
（√）13、同步发电机失磁时，功率因数表示进相。
（√）14、高压大容量汽轮机热态启动参数的选择原则是按高压缸调节级金属温度和中压缸第一级金属温度，选择与之相匹配的主蒸汽和再热蒸汽温度（√）15、烟道内发生再燃烧时，应彻底通风，排除烟道中沉积的可燃物，然后点火。
（X）16、当汽轮机差胀超限时应紧急停机，并破坏真空。
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大型同步发电机的机端电压和汽轮机转速的关系
大型同步发电机的机端电压和汽轮机转速之间的关系是正相关的。
在发电机的同步运行过程中，机端电压与转速之间存在着直接的关系。
当汽轮机的转速增加时，发电机的机端电压也会相应增加；反之，当汽轮机的转速减小时，发电机的机端电压也会相应减小。
这是因为发电机的机端电压主要受到转子旋转产生的感应电动势以及励磁电流的影响。
在发电机中，机端电压是通过励磁系统来控制调节的。
当汽轮机的转速加快时，励磁系统会增加励磁电流，从而使发电机的机端电压增加。
反之，当汽轮机的转速减慢时，励磁系统会减小励磁电流，从而使发电机的机端电压减小。
需要注意的是，发电机的机端电压与转速之间的关系并不是线性关系，而是非线性关系。
这是因为随着转速的增加，机械因素和磁动力学因素会导致励磁系统和电机之间的动态相互作用效应，进而影响发电机的机端电压。
因此，在设计和运行大型同步发电机时，需要综合考虑机械和电气因素，并进行合理的控制和调节。