发电机组运行概述

优点：不存在滑环与电刷磨损的引

磁电流、励磁电压容易取得，数值准确，检修方 发的接触不良等故障问题，会非常清洁，

便。

维护量小。

缺点是由于碳刷的存在，增加了接触电阻，

缺点是励磁发电机输出的直流电直

随着励磁电流的增大，电刷和滑环常因接触不良 接接在转子上，测量的数据可能存在偏

导致发热或打火，并且电刷质量也影响运动稳定， 差，整流器运行状况及内部二极管及熔



同步电机与异步电机转速上的区别:同步电机转子加入直流电形 成不变磁场，跟定子旋转磁场一起转而同步；异步电机是定子送入 交流电，产生旋转磁场，转子受感应而产生磁场，两磁场作用，使 转子跟定子旋转磁场而转到，转子比定子旋转磁场慢，有转差，不 同步，称为异步电机。
同步发电机:定子磁场与转子磁场以同方向、同转速旋转。 异步发电机又称“感应发电机”，利用定子与转子间气隙旋转磁场与 转子绕组感应电流相互作用的一种交流发电机。其转子的转向和旋转 磁场方向相同，但转速略高旋转磁场同步转速。 同步发电机特点：效率高，而且可以自己建立电压。 异步发电机特点：优点是在转速不断变化，但他的频率和电压（源电 压）维持不变，而电流随着转速变化而改变。这种发电机一般用在水 电、火电、柴油机后备供电、风力发电等。他发电之前，必须用电网 或者一台同步发电机连接他的绕组，然后产生旋转磁场，再用外力带 动转子运转而反向送电。当转子转速小于同步转速时为电动机，转速 大于同步转速时为发电机，转速等于同步转速时电动机，不消耗有功， 但消耗无功。

2#发电机 QFW-15-2 18.8 15 10.5 1031 3000 0.8（滞后） Y

3#发电机 QFW-12-2A 15 12 10.5 825 3000 0.8（滞后） Y

4#TRT

QFW-6-2

7.5 6 10.5 412.4 3000 0.8（滞后） Y

5#TRT

QFW-8-2 8.75 8 10.5 550 3000 0.8（滞后） Y

15#发电机 QF-85-2-10.5C 94.1 80 10.5 5175.1 3000 0.85（滞后） Y
电压

思考题：发电机转速为什么是3000r/min？
转速n=（频率*时间）/极对数。我国的电网频率是50Hz,而发电 机转子都是隐极式的一对极，1min=60s，所以 n=50*60/1=3000r/min。

故,在同步发电机中,气隙磁场轴线和主磁场轴线 之间的夹角与发电机输出的有功功率的大小有关。 当同步发电机输出的有功功率增大时,原动机输 入的有功功率增大,δ角也随着增大. δ角也叫 做功 率角。一般汽轮发电机额定负荷运行, δ角约为 250---300。
功率角是功率因数角吗？

静态稳定区：汽轮机功率不变，转子在外力的 作用下，δ角发生微小变化，如果原来的工作 点在δ角0—900之间，则发电机会通过若干个 摆动回到原来的工作点，此区间为静态稳定区。 非稳定区：如果δ角在900—1800之间，则不 会稳定，为非稳定区。 如果δ角超过1800，则为逆功率运行。

F0

N
发

电

机

转

向

S

发电机空载,δ=0

δ角

F0

FR

N
发

电

机

转

F

向

S

发电机带负荷时,δ的大小与负荷大小性质有关

纯感性负荷 去磁 端电压
纯容性负荷 助磁 端电压
上两种负荷只会使磁场 削弱或加强,但不会扭曲 但是,实际负荷都是感性的,相当于纯阻性和 纯感性的叠加,所以它既有使主磁场的扭曲, 又有去磁作用。

止励磁系统系统。我厂使用的是可控硅静止励磁 电机转子同轴旋转，产生的交流电通过

系统：是通过发电机机端的励磁变压器进行全控 其轴上的旋转整流器进行整流，输出直

桥式整流，得到所需的直流电，再经过电刷和滑 流电直接接在转子上，他们之间不需要

环加在发电机转子线圈上。

任何滑环和电刷。

优点是发电机和励磁系统界限明显，转子励

#2发电机

锅炉蒸汽

热力

#3发电机

炼钢饱和蒸汽

热力，饱和发电热值低，含水量高

#4发电机

#4高炉产生的煤气的压力和热能 煤气4#TRT，不消耗燃料的发电机设备。

#5发电机

#5高炉产生的煤气的压力和热能 煤气5#TRT，不消耗燃料的发电机设备。

#6发电机

#7高炉产生的煤气的压力和热能 煤气6#TRT，不消耗燃料的发电机设备。

5、有关发电机的损耗
• 摩擦损失+风阻 铁芯磁滞+涡流 定子绕组本身的损失

机械损失

铁损

空载损耗

铜损（<1%可以忽略）

汽轮机输入的功率减去以上损失,剩下的 作为有功功率输出

6、同步发电机有功输出

当发电机带纯阻性负荷时

出现定子电流

使气隙磁场发生歪曲或畸变,即气隙磁场 对于主磁场来说,逆着转向偏了一个 δ角

２、发电机的分类
发电机分：直流发电机、交流发电机两大类； 交流发电机分：异步发电机和同步发电机； 交流发电机又分单相发电机与三相发电机。同步发电 机按原动机不同分水轮发电机、汽轮发电机、风力发 电机、核能发电机、柴油发电机、汽油发电机等。
思考题：同步电机和异步电机的区别?同步发电机和异 步发电机的区别？
思考题：为什么发电机功率因数是08或0.85而不是越高越好呢？

4、发电机并网

三钢变

35kVⅡ段

35kVⅠ段

群工变

三、 同步发电机的运行特性

1、空载特性曲线

Eo

发电机并网前要核对空

载特性，就是对照定子

电压达到额定值时对应

的转子励磁电流，主要

检查发电机是否存在转

降低励磁过程,磁滞现象

空载子特线性圈短路和匝间短路， 概定念子：线额圈定开路转、速短下路，和发电机不带

短路特性可以看成是纯感性，电枢反应就是纯去磁作用。由于去磁 作用，电机的磁通和感应电动势都较小，磁路是不饱和状态，短路电流 I和励磁电流If也就是线性关系。可以结合空载特性曲线求同步阻抗和 短路比。

3、发电机的外特性

指COSΦ、励磁电流、

1.5U

COSΦ=1

转速恒定时，发电机

定子电流与端电压的

变化关系

10#STRT

QFW-25-2 31.3 25 10.5 1718 3000 0.8（滞后） Y

11#发电机 QFW-35-2 43.8 35 10.5 2405 3000 0.8（滞后） Y 12#发电机 WX18Z-059LLT 82.4 70 10.5 4528.28C5可M能W3是0系0我列0 厂发有0电.什机85，（滞后） Y 13#发电机 50WX18Z-076LLT 94.1 80 10.5 5175.1么特殊30要00求（0正.8常5（滞后） Y 14#发电机 QF-85-2-10.5C 94.1 80 10.5 5175.1没有C3）000 0.85（滞后） Y

产生定子磁场 (电枢反应磁场)

阻碍转子磁场前进

维持额定转速 汽机增加进汽 汽机转速降低

思考题：为什么汽轮机进汽量增加时，汽轮机 转速不变，发电量增加？
发电机孤网运行时，调节其转速可以改变其频 率，一旦与电网并网后，由于电网频率是 50Hz运行，所以发电机也就保持其额定转速 运行，并且机组转速根据电网频率的波动而变 化。因此作为发电机原动机汽轮机的进汽量改 变，只能将能量用在克服发电机的电磁力矩， 故只会改变发电机输出功率，将机械能转化为 电能，而不会提高转速。

负荷匝，间即短只路加等。励磁，不并网时的特

性。

空载特性试验：定速后，逐渐增

加励磁，到端电压130%，后逐渐

增加励磁过程 降低励磁，会得到空载特性曲线。

由于电机磁路铁芯有饱和现象，所 以两者不成正比。由于磁滞现象， 空载电动势略有不同。

I

2、发电机的短路特性

短路特性：定子绕组短路，定子电流与励磁电流之间的关系。

３、铭牌
主要参数有：额定电流、额定电压、额定容量、额定 功率、 COSΦ、额定转速、接法 P=S*COSΦ=√3Un*In* COSΦ,Q=S*sinΦ， S²=P²+Q²

二、动力厂发电机概述

1、动力厂发电机工作概况

动力厂现有发电机组14台汽轮发电机，日发电最 名称 高可达508.4动5力万介动质k力w厂h，发电自机发介电绍 比例达到备7注5.37%

6#TRT

QFW-6-2

7.5 6 10.5 412.4 3000 0.8（滞后） Y

7#TRT

QFW-3-2 3.75 3 10.5 206 3000 0.8（滞后） Y

8#发电机 QFW-15-2 18.8 15 10.5 1031 3000 0.8（滞后） Y

9#发电机 QFW-25-2 31.3 25 10.5 1718 3000 0.8（滞后） Y

COSΦ=0.8

在滞后的COSΦ下，当

1

定子电流增加时，电压

降较大，此时是去磁作

COS（- Φ）=0.8

用。 在超前的COSΦ下，当

定子电流增加时，电压

反而升高，此时是助磁

作用。

0.5

1.0 I

4、发电机的调整特性 ---指电压、转速、COSΦ恒定，改变定子电
流时的励磁电流的变化曲线 。

励

磁

电

流

I 短路特性曲线

Eo

空载曲线

不饱和同步阻

IN

抗='E0/If0 'Eo

短路曲线

IfK

If

If0

If

发电机短路特性的试验，不仅可以测得短路特性曲线，求得不饱和同

步电抗和短路比。用它可以判断转子及定子绕组有无匝间短路等有关部

件故障。 新上机组,发电机短路特性试验必做,而对于已投产机组,发电

机短路特性试验就做得比较少 。

COSΦ=0

1

COSΦ=0.8 COSΦ=1

COS (-Φ)=0.8
超前

0

1 定子电流

发电机调整特性曲线

在滞后的COSΦ下,负荷增加,励磁电流也必然 增加. ----此时去磁作用加强,要维持气隙磁通,必须增加 转子磁势.
在超前的COSΦ下,负荷增加,励磁电流一般要 降低. ----这是因为电枢反应有助磁作用.
思考题：发电机为什么采用星形连接而不采用三角形连接？
由于发电机的磁通内有较强的3次谐波，如果发电机接成 ，则3次 谐波会在三角线圈内形成回路，造成附加的损耗和发热，星形接法 主要为了防止3次谐波的流通，因为发电机三相绕组很难做到决定均 匀和其他原因，必然存在着大量的各次谐波（其中三次谐波分量最 大），三次谐波产生的三次谐波电流在内阻很小的绕组中产生很大 的 环流，会大大降低发电机的输出功率。星形接法可以抑制三次谐 波电流，但不能抑制三次谐波电压。

#7发电机

#3#8高炉产生的煤气的压力和热能 煤气7#TRT，不消耗燃料的发电机设备。

#8发电机

锅炉蒸汽

热力

#9发电机

烧结余热饱和蒸汽源自文库

热力，饱和发电热值低，含水量高

#10发电机
#11发电机 #12发电机 #13发电机 #14发电机 #15发电机

6#高炉炉顶煤气余压余热、220m2烧结余热 蒸汽联合回收发电机

因而故障率较高。

断器等不便监视，维护不便。

3、动力厂发电机参数调节励磁电流会

QF:汽轮发电机，W：无刷

励磁系统，发电机功率

12MW，一对磁极（2个）

名称

型号

动力厂发电机参数
容量 功率 电压 电流 (MVA) (MW) (kW) (A)

转速 (r/min)

改变功率因数。 超前，通常会使 电网出现不稳现 象，容易造成电 网功故率障因。数 接法
动力厂发电机组运行概述

目录
一、发电机基本知识 二、动力厂发电机概述 三、发电机运行特性

一、发电机的基本知识

１、发电机原理
发电机原理：就是我们物理课所讲的“磁力生电”。发 电机基本原件包含原动机、发电机（转子、定子）、励 磁机，原动机提供能量驱动转子旋转，转子利用直流电 （励磁系统供）产生磁场，当转子旋转时对定子就形成 了相对的切割磁力线运动，在定子上就会产生感应电动 势，如果定子和外部回路接通就有电流输出给负荷。

动力STRT 3机同轴，透平机发电机和汽轮发电机
整合成一套联合发电机组

锅炉蒸汽

热力65MW发电机

锅炉蒸汽

动力35MW发电机

锅炉蒸汽

动力80MW发电机

焦炉余热

热力

焦炉余热

热力

2、发电机励磁方式

有刷励磁：#12-#15发电机

无刷励磁：#2-#11发电机

有刷励磁系统有直流励磁机系统和可控硅静

无刷励磁系统是励磁机的电枢与发