同步发电机教案
第一章_同步发电机的同步并列教案
1第一章 发电机的自动并列第一节 概 述一、并列操作的意义电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可表示为)sin(ϕω+=t U um 式中 ——电压幅值U m ——电压的角速度ω ——初相角ϕ 同步发电机组并列时遵循如下的原则：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽的小，其瞬时最大值一般不超过１～２倍的额定电流。
（2）发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。
方法两种: 准同期并列（一般采用）、自同期并列。
二、准同期并列待并发电机组加励磁电流，其端电压G ，调节G 的状态参数使之符合并∙U ∙U 列条件。
图1-1准同期并列(a)电路示意；(b)相量图；(c)等值电路x∙)(a xU ∙DL×E ∙xE ∙x)(c21．设发电机电压G 的角速度为，电网电压x 的角速度为，它们∙U ωG ∙U ωx 间的相量差G —x 为s 。
∙U ∙U ∙U 2．要求DL 合闸瞬间的s 应尽可能的小，其最大值应使冲击电流不超过∙U 允许值。
最理想的情况是s 的值为零。
∙U 3．并且希望并列后能顺利进入同步运行状态，对电网无任何扰动。
4．理想条件为G ，x 的三个状态量全部相等。
∙U ∙U ()⎪⎭⎪⎬⎫=====，即相角差为零）（即电压幅值相等）（频率相等03,22,2,,)1(e X G X X G G X G U U f f f f δπωπω这时并列合闸的冲击电流等于零，并且并列后发电机G 与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动现象。
5．三个条件很难同时满足。
（一）电压幅值差并列时：①频率=；f G f x ②相角差等于零；δe ③电压幅值不等：则冲击电流最大值为：()''ds''dx G ''maxh X U .X U U .i 552281=-=⋅式中 、——发电机电压、电网电压有效值；U G U x ——发电机直轴次暂态电抗X d "图1-2 准同期条件分析 (a)=0；(b) ≠0δe δe xU)(b ∙s∙G∙3从图1-2（a ）可见，因为与夹角为90º，所以由电压幅值差max ⋅''h i GU 产生的冲击电流主要为无功冲击电流。
同步发电机励磁自动控制系统方案PPT学习教案
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3 提高同步发电机并联运行的稳
定性
电力系统稳定性的定义与分类
在20世纪60年代及以前
1 静态稳定
系统受到小扰动后保持所有运行 参数接近正常值的能力
性 2 动态稳定 性
系统受到大扰动后，系统参数恢 复到正常值的能力
出现了自动再同期现象——发电机在失去同步后经过较短时间的
大干扰电压稳定性 系统在大干扰后维持可接受稳态电压的能力
小干扰电压稳定性 系统在小干扰后维持可接受稳态电压的能力
短期电压稳定性
包含快速响应负荷和励磁控制等动态特性及相互作用
长期电压稳定性 包含慢速响应负荷和励磁限幅器等动态特性及相互作用
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电力系统稳定性的定义与分类
改善电力系统的运行条件
改善异步电动机的自启动条件
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为发电机异第步25页运/共行87页创造条件
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提高继电保护装置工作的正确性
第二节 同步发电机励磁系统
========基本知识点========
直流励磁机励磁系统（旋转励磁） 交流励磁机励磁系统（旋转励磁） 发电机自并励系统（静止励磁系统）
功角过大而失步（滑行失步）1974年美国学者 拜金利及金巴克
大小扰动引起的振荡失步
主编论文集《大
性3 暂态不稳定
规模电力系统稳 大扰动后发电机在第一摇摆失步定性》
性 静态/动态稳定性定义及理解出现了混乱
1981年在IEEE PES Winter Meeting重新对电力系统稳定性进
行定义
1 静态稳定性/小扰动稳定性
时
课题七 任务1 同步电机运行与维护
课题七同步电机运行与维护任务1 同步发电机的使用与维护学习目标：1.了解同步发电机的结构，掌握同步发电机的工作原理；2.学会正确使用和维护同步发电机。
学习重点：1.了解同步发电机的结构和工作原理。
2.学会正确使用与维护同步发电机。
学习难点：1.同步发电机的使用与维护。
2.同步发电机的励磁方式。
理论讲授：一、运行前的检查1.同步发电机与原动机连接之前，应用手转动转轴，观察其转动是否灵活、有无相擦现象。
2.检查外部是否清洁，内部有无杂物等。
3.检查接线有无松散，螺栓是否松动。
4.检查电刷压力是否合适、刷握是否牢固、电刷和集电环接触是否良好。
5.接触接地是否良好。
6.测量各部分的绝缘电阻器，如绝缘电阻器的电阻过低，应进行干燥处理。
7.检查开关、灭弧装置是否良好。
二、运行中的监视1.监听运行声音是否正常、有无振动和焦味。
2.仔细检查发电机温升是否过高。
3.应经常观察集电环和电刷之间有无不正常的火花。
4.应随时注意配电屏上各种仪表指示的变化情况。
三、维护1.经常对集电环、电刷和刷握进行清洁、紧固，使之接触良好。
2.对硅整流元件、印刷电路板要经常清洁、保持干燥、通风良好。
3.要定期清洗轴承和更换润滑油。
四、同步发电机的工作原理同步发电机主要结构由定子和转子两部分组成，定转子之间有气隙。
定子上有AX、BY、CZ三相绕组，每相绕组由多匝串联的绕组元件连接而成，每相绕组的匝数相等，在空间上彼此相差120°电角度。
转子磁极上装有励磁绕组，由直流励磁电流通过产生磁场，其磁通由转子N极出来，经过气隙、定子铁芯、气隙，进入转子S极而构成回路，如图2-1中虚线所示。
转子为凸极式。
图2-1 同步发电机结构原理图同步发电机的转子由铁芯和励磁绕组构成。
励磁绕组靠外接直流电源供给励磁电流。
当励磁绕组中流过直流电流后，产生磁极磁场（或称为励磁磁场），原动机拖动转子旋转时，主磁场同转子一起旋转，就得到一个机械旋转磁场，该磁场对定子发生相对运动，在定子绕组中感应出三相对称的交流电势。
电机与拖动基础电子教案——第四篇第十三章 同步发电机的运行原理
在这里需要注意的是：我们习惯上称转
子磁极轴线为直轴，用d来进行表示，而
N，S极之间的中线为交轴，用q来进行
表示。所以，由于交轴磁势的存在，使
合成磁势的轴线的位置产生一定的位移，
幅值发生一定的变化。
13.1.2
.
Ia
滞后
.
E0
90电角度（ψ=90
°）时
的电枢反应 ：
见相量图：
显然，此时的电枢磁势和气隙磁势方向相反，电 枢反应是去磁效果。
.
.
E aq j I d X aq
和隐极电机一样，直轴和交轴电枢反应 电抗各和定子漏抗相加，便可以得到直 轴同步电抗和交轴同步电抗，即
X d X ad X
X q X aq X
注意：在直轴磁路上，由于气隙小，磁阻
小， 于气
所以 隙很
大X，ad
较大。在交轴 磁阻大，所以
磁路
X aq
很显然，由于直轴处的气隙比交轴处小， 故直轴磁导比交轴磁导大。这样，同样大 小的电枢磁动势作用在直轴和交轴上时， 所产生的电枢磁场将有明显的差别。而不 同的磁阻将对应着不同的电抗。
所以，在这里，我们将磁动势 Fa 分解成沿
直轴和交轴方向的两个分量。
Fad Fa sin
Faq Fa cos
直轴电枢磁势固定地作用在直轴磁路上，
电枢反应。这个结论十分重要，它对发 电机性能的影响将在后面几章提到。
13.2 同步电抗的概念
同步电抗是同步电机中一个极为重要的参 数，它的大小对同步电机的性能有很大 影响，因此在未具体研究同步电机性能 以前，先对同步电抗的概念作一介绍。
13.2.1 隐极同步电机：
隐极同步电机有一个特点就是定转子之间 的气隙是均匀分布的。下面我们就来分 析他的电抗。
第一章_同步发电机的同步并列教案
1第一章 发电机的自动并列第一节 概 述一、并列操作的意义电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可表示为)sin(ϕω+=t U um 式中 ——电压幅值U m ——电压的角速度ω ——初相角ϕ 同步发电机组并列时遵循如下的原则：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽的小，其瞬时最大值一般不超过１～２倍的额定电流。
（2）发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。
方法两种: 准同期并列（一般采用）、自同期并列。
二、准同期并列待并发电机组加励磁电流，其端电压G ，调节G 的状态参数使之符合并∙U ∙U 列条件。
图1-1准同期并列(a)电路示意；(b)相量图；(c)等值电路x∙)(a xU ∙DL×E ∙xE ∙x)(c21．设发电机电压G 的角速度为，电网电压x 的角速度为，它们∙U ωG ∙U ωx 间的相量差G —x 为s 。
∙U ∙U ∙U 2．要求DL 合闸瞬间的s 应尽可能的小，其最大值应使冲击电流不超过∙U 允许值。
最理想的情况是s 的值为零。
∙U 3．并且希望并列后能顺利进入同步运行状态，对电网无任何扰动。
4．理想条件为G ，x 的三个状态量全部相等。
∙U ∙U ()⎪⎭⎪⎬⎫=====，即相角差为零）（即电压幅值相等）（频率相等03,22,2,,)1(e X G X X G G X G U U f f f f δπωπω这时并列合闸的冲击电流等于零，并且并列后发电机G 与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动现象。
5．三个条件很难同时满足。
（一）电压幅值差并列时：①频率=；f G f x ②相角差等于零；δe ③电压幅值不等：则冲击电流最大值为：()''ds''dx G ''maxh X U .X U U .i 552281=-=⋅式中 、——发电机电压、电网电压有效值；U G U x ——发电机直轴次暂态电抗X d "图1-2 准同期条件分析 (a)=0；(b) ≠0δe δe xU)(b ∙s∙G∙3从图1-2（a ）可见，因为与夹角为90º，所以由电压幅值差max ⋅''h i GU 产生的冲击电流主要为无功冲击电流。
第二章(1-3节) 同步发电机励磁自动控制系统教案
第二章 同步发电机励磁自动控制系统第一节 概述励磁电流I EF空载电动势q E •同步发电机的励磁系统=励磁功率单元+励磁调节器一、同步发电机励磁控制系统的任务 （一）电压控制 单机运行:•••=+q d G G E X I j U式中 ——发电机直轴同步电抗图2-1 励磁控制系统结构框图图2-2 同步发电机感应电动势和励磁电流关系 (a) 同步发电机运行原理；(b) 等值电路；(c) 矢量图)(bGI •d)(a GU •U I •qE •X I U E d Q G G q +=δcos式中δG—qE •与GU •间的相角，即发电机的功率角；QI •—发电机的无功电流。
一般δG很小，可近似认为1cos ≈δG，于是，可得简化的运算式为X I U E d Q G q +≈上式说明，负荷的无功电流是造成与幅值差的主要原因，发电机的无功电流越大，两者之间的差值也越大。
线1：I EF 1不变()1,Q GeI U()22,Q G I U 曲线2：I EF 2不变()1,Q GeI U()2,Q Ge I U（二）控制无功功率的分配1、同步发电机与无穷大系统母线并联运行的有关问题：图2-3 同步发电机的外特性I QQ 2Q 1U GU G 2U G e 励磁不变励磁增加)(a 常数=U G GK 2'Q I •Q I •1G I K 1•1q E •qE•2q E无论励磁电流如何变化，发电机的有功功率P G均为常数，即==ϕcos I U P G G G 常数 ==δsin X U E P dGq G 常数 k I G 1cos =ϕ K E q 2sin =δ•G I 的端点则沿着'BB 虚线变化 •q E 的端点则沿着'AA 虚线变化由此可见，与无限大母线并联运行的机组，调节它的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。
2、并联运行各发电机间无功功率的分配当母线电压为U M 1时：I I I Q Q Q 21+=无功负荷增加,母线电压降到U M 2时：/2/1/Q Q Q I I I +=显然：图2-5 并联运行发电机间无功负荷的分配)(bQ 2Q 1Q 2Q 1)(a I QI I Q Q 21∆>∆（三）提高同步发电机并联运行的稳定性励磁自动控制系统是通过改变励磁电流I EF从而改变空载电动势q E •值来改善系统稳定性的。
31三相交流同步发电机v教学文案
并机油门，要同时调节。
无功功率的调节：减小原运行机励磁电流，增加 新并机励磁电流，要同时调节。
同步发电机的解列： 同步发电机退出运行——解列
减小解列机油门，增加继续运行机的油门，要同 时调节。
减小解列机的励磁电流，增加继续运行机的励磁 电流，要同时调节。
第一节 三相交流同步发电机
教学要求： 熟悉三相交流发步发电机的构造和工作原理，理解电
枢反应的概念，能说明不同性质的负载对发电机外 特性的影响，掌握空载特性、外特性和调节特性。 3.1.1三相交流同步发电机的构造与工作原理 3.1.2同步发电机的空载运行及空载特性 3.1.3同步发电机的负载运行及电枢反应 3.1.4同步发电机的外特性及调节特性
直 轴 去 磁 （ 滞 后 ）
Φa与Φo方向相反，合成磁场Φ减少，为直轴 去磁电枢反应。
(3)Ψ＝－90°Ia超前Eo 90°（容性负载）
直 轴 增 磁 （ 超 前 ）
Φa与Φo同向，合成磁场Φ增强，为直轴增磁电 枢反应。
一般情况
一般负载多为感性，电枢电流滞后 电动势Eo ψ （0＜ψ＜90°）
最高温升。
P书163
二、同步发电机的空载运行及空载特性
1.同步发电机的自励起压
自励式：半导体励磁 同步发电机的励磁电流是由发电机自已提供
转子励磁绕组
电枢绕组
三相桥式整流
辅助绕组
2.自励起压条件
（1）必须具有足够的剩磁，自励的必要条件 （2）自励过程构成正反馈，方向相同，极性
一致 （3）适当整定励磁回路阻抗
降，端电压下降。 ②有功功率的影响：因Ia与Eo同相—交磁反应， Ia受电磁
力作用，使 T阻（电磁转矩）＞Tin， Pin=Po +Pe （电磁功率）发生变化，转速n下降，端电 压下降，频率也下降。
无刷三相同步发电机培训资料
无刷三相同步发电机培训教材一、同步发电机的工作原理二、同步发电机的结构三、同步发电机的励磁系统四、同步发电机的试验一、同步发电机的工作原理定子绕组，它有三相的，也有单相的。
当原动机带动转子磁极旋转以后，磁场和线圈产生了相对运动，线圈的导体切割了磁力线，因而在线圈中产生了感应电动势（简称电势），此时也就是说发电了。
这个电势的方向由右手定则决定，电势的大小由电势公式得：e=Blv式中：B——磁通密度；l——导体的有效长度；v——相对运动时的线速度；这个关系式表明：若磁极的磁场越强，线圈越长，转子的旋转速度越快，那么产生电势的数值越大。
图2：交流电势波形这是一个随时间交变的电势。
因为磁极在旋转，线圈边导体所处的磁场位置不断地变换，从N 极变到S 极时电势就跟着改变大小和方向，所以说是一个交流电势。
● 频率电势每钞钟内变化的次数称为频率，用f 表示。
如图1的一对磁极的电机（简称一对极），转子转一圈，导体下的极性变换一次，电势也就变化一次，所产生产电势波形如图2所示。
所以这个电机的转子每秒钟旋转的转速，也就是线圈电势随时间交变的频率。
频率的一般表示式： f=60pns(1/秒)式中：ns ——转子每分钟的转数（转/分） p ——转子的极对数我国电力工程的标准频率为每秒50周，即50赫兹（Hz ）。
故同步发电机的极对数p 和转速ns 有严格的规定。
● 交流电的有效值、瞬时值、最大值和平均值交流电势（交流电流）在某一瞬间的数值称为瞬时值。
在交变的一周中，下向或负向最大的瞬时数值称为最大值，也称幅值。
交流的正半周或负半周内各瞬时值的平均数值称为平均值。
在实际应用中，交流电的大小常用有效值来表示，通常所说的交流电压（如380V 、220V ）及交流电流（如5A 、10A ）其数值都是指的有效值。
交流电的有效值等于交流电一周中各瞬时值平方的平均值的平方根，故也称为均方根值。
正弦波交流电的有效值为最大值的1/2或0.707倍。
22三相同步发电机讲课教案
2、并联方法
（1）准确同步法 ◆ 直接接法（ 灯光明暗法） 如图17.3a所示，将三只灯泡直接跨接于电网与发
电机的对应相之间。并车方法为：①通过调节发电机励磁电流的大小使得 ；②电压 调整好后，如果相序一致，灯光应表现为明暗交替，如果灯光不是明暗交替，则说明 相序不一致，这时应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证相序一致； ③通过调节发电机的转速改变的频率，直到灯光明暗交替十分缓慢时，说明和的频率 已十分接近，这时等待灯光完全变暗的瞬间到来，即可合闸并车。
◆若以上条件中的任何一个不满足则在开关K的两端，会出现差额电 压 ，如果闭合K，在发电机和电网组成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。
◆上述条件中，除相序一致是绝对条件外，其它条件都是相对的，因 为通常电机可以承受一些小的冲击电流。
◆并车的准备工作是检查并车条件和确定合闸时刻。通常用电压表测 量电网电压 ，并调节发电机的励磁电流使得发电机的输出电压U=U1。再 借助同步指示器检查并调整频率和相位以确定合闸时刻。
◆ 感应电势的有效值：由第11章可知，每相感应电势的有效值为
◆ 感应电势 频率： 感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和极对 数p ，即
◆ 交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交 变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。
三、同步发电机的额定值
☆额定容量 (VA,kVA,MVA等) 或额定功率PN (W,kW,MW 等) ：指电机输出功率的保证值。发电机通过额定容量值可 以确定电枢电流，通过额定功率可以确定配套原动机的容量。 电动机的额定容量一般用kW数表示，补偿机则用kVAR表示。
☆额定电压 (V,kV等) ：指额定运行时定子输出端的线电 压。
_电力系统分析_暂态_中同步发电机部分教案
理解; ( 2) 同步发电机基本参数, 其难点是暂态与次 暂态参数的理解与方程的应用条件, 由于在前期 “电 机学” 课程中, 已经从磁路的角度讲解了基本参数, 但容易造成暂态参数、 次暂态参数仅在暂态、 次暂态 阶段才存在的印象, 所以本文以派克方程为基础来 定义这些参数, 并强调了电抗、 电势、 电压方程的适 用条件; ( 3) 同步发电机三相短路分析, 其难点是各 电流分量的初始解。 本文有关电流分量初始解的推导有独特之处, 大大简化了推导过程。 我们为了加强启发式、 互动式教学, 设置了若干 课堂问答和两次课堂讨论, 包括教师自问自答、 教师 问学生答、 学生问教师答以及学生上讲台等形式。
0 引言
随着专业覆盖面的拓宽、 专业课程学分课时的 缩减, 如何在有限的课时内把重点、 难点讲清, 一方 面要采用多媒体技术等提高课堂效率, 更重要的是 调整、 整合课程体系和内容。 文献 [ 1 ] 就是目前使用 较广的教材, 内容丰富详细。 其中将三相短路的定性 分析和定量分析作分开讲授, 空载与有载分开讲授, 无阻尼绕组与有阻尼绕组分开讲授, 这就需要相当 多的课时。 文献 [ 2 ] 则将三相短路的定性分析和定量 分析合起来讲授。 本文将这一内容整理后为三个部分: ( 1) 同步发 电机基本方程, 其难点是对派克变换及方程的物理
u abc = - rs iabc + 7
・
abc
研究生阶段; 数值法——第八章。 【课堂讨论: P a rk 方程的物理解释】 ( 1) 观察点的转移
( 2) 电感为常数 ( 3) d, q 轴之间无互感
【课堂提问: 是否就无联系? 】 ( 4) 0 分量独立 【课堂提问: 0 分量与 0 序分量是否相同? 】 ( 5) L d , L q , L 0 为 d d ′ , qq ′ , 00′ 的自感, 大小关系
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无刷三相同步发电机培训教材一、同步发电机的工作原理二、同步发电机的结构三、同步发电机的励磁系统四、同步发电机的试验一、同步发电机的工作原理定子绕组，它有三相的，也有单相的。
当原动机带动转子磁极旋转以后，磁场和线圈产生了相对运动，线圈的导体切割了磁力线，因而在线圈中产生了感应电动势（简称电势），此时也就是说发电了。
这个电势的方向由右手定则决定，电势的大小由电势公式得：e=Blv式中：B——磁通密度；l——导体的有效长度；v——相对运动时的线速度；这个关系式表明：若磁极的磁场越强，线圈越长，转子的旋转速度越快，那么产生电势的数值越大。
图2：交流电势波形这是一个随时间交变的电势。
因为磁极在旋转，线圈边导体所处的磁场位置不断地变换，从N 极变到S 极时电势就跟着改变大小和方向，所以说是一个交流电势。
● 频率电势每钞钟内变化的次数称为频率，用f 表示。
如图1的一对磁极的电机（简称一对极），转子转一圈，导体下的极性变换一次，电势也就变化一次，所产生产电势波形如图2所示。
所以这个电机的转子每秒钟旋转的转速，也就是线圈电势随时间交变的频率。
频率的一般表示式： f=60pns(1/秒)式中：ns ——转子每分钟的转数（转/分） p ——转子的极对数我国电力工程的标准频率为每秒50周，即50赫兹（Hz ）。
故同步发电机的极对数p 和转速ns 有严格的规定。
● 交流电的有效值、瞬时值、最大值和平均值交流电势（交流电流）在某一瞬间的数值称为瞬时值。
在交变的一周中，下向或负向最大的瞬时数值称为最大值，也称幅值。
交流的正半周或负半周内各瞬时值的平均数值称为平均值。
在实际应用中，交流电的大小常用有效值来表示，通常所说的交流电压（如380V 、220V ）及交流电流（如5A 、10A ）其数值都是指的有效值。
交流电的有效值等于交流电一周中各瞬时值平方的平均值的平方根，故也称为均方根值。
正弦波交流电的有效值为最大值的1/2或0.707倍。
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课题二同步发电机的基本构造及应用
• 同步电机一般采用旋转磁极式结构，根据磁极形状 可分为隐极和凸极两种型式。
凸极同步电机气隙不均匀，适合于中速或低速旋转场合。 隐极同步电机在不考虑齿槽效应时，气隙均匀，适合于高速 旋转。 2018/11/26 15
凸极式电机结构特点
气隙不均匀，极弧 底下气隙较小，极间部 分较大。
1—定子 2—凸极式转子
2018/11/26 16
隐极式电机结构特点
转子上没有凸出 的磁极，气隙均匀， 转子呈圆柱形。
1—定子 3—隐极式转子
2018/11/26 17
凸极式和隐极式电机应用场合
电源频率固定，采用转子结构与转速有关。
火电厂和核电站的汽轮机拖动的发电机，转 速高，转子宜作成细而长的隐极式，这种发电机通 常称为汽轮发电机。 核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站 用的大同小异，所不同的是由于蒸汽压力和温度都 较低，所以同等功率机组的汽轮机体积比常规火电 站的大。
2018/11/26 37
转子外形常做成细长的圆柱体，励磁绕组嵌 放在其表面圆周上铣出的槽内。
转子绕组的通风口 护环 中心环 风扇
转子外形图
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发 电 机 转 子
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汽轮发电机结构
（1）转子铁心
• 既有良好导磁性能，又有足够机械强度和刚度，最 关键部件之一。 • 一般采用优质合金钢锻制，铁心上开有两组对称的 槽，槽与槽之间的部分称为齿，有两个齿特别宽称 为大齿，其余的叫小齿。小齿嵌放励磁线圈，大齿 形成磁极。 • 大型电机为了加强转子表面冷却，大齿区也开有一 些较小的槽并不安放线圈，只作通风用，这种槽称 为通风槽。
发电机转速 运行效率 体积和造价 发电机转速 转子直径 容量一定，电机长度
一般汽轮发电机转子长 度L和定子内径D之比为26.5。
2018/11/26 25
汽轮发电机结构
1.定子(stator)
• 机座(baseframe)、端盖(end closure)、定子铁心(stator core)和定子绕组(stator windings)等。
2018/11/26
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定子绕组下线定子绕组端部
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34
定子绕组端部接头
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35
2018/11/26
定子端部
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汽轮发电机结构 2．转子
转子组成
转子铁芯 励磁绕组
阻尼绕组
紧固件 风扇
功能：传递原动机供给的机械能、支撑旋转的励磁 线圈、形成良好的磁通路径和转子散热通道，因此 对转子结构、材料和加工工艺要求较高。
火电厂(heat-engine plant)的生产现场
20
大亚湾核电站发电机组
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21
岭澳一期核电站发电机组
2018/11/26
22
国产300MW汽轮发电机外(turbonator)形结构图
2018/11/26
23
2018/11/26
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隐极式同步发电机
用途：多用于汽轮发电机，一般为两极，转速为 3000r/min。
• 转子：有p对磁极，磁极上有直 流励磁绕组，当直流电流通过 电刷和滑环流入转子绕组后， 产生主磁通，主磁通由N极经气 隙，定子铁心，再经气隙进入S 极，构成主磁路。
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三相同步发电机的基本工作原理
同步电机与异步电机的根本区别是旋转的转子通入直流电流励磁
转子通直流电流 If
ea
大型汽轮发电机定子铁心槽
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汽轮发电机完工后的定子
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发电机定子
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汽轮发电机结构
（1）机座和端盖
• 机座的作用：固定和支撑定子铁心及定子绕组等部 件，通过机座将整个定子安装、固定在基础上。 • 机座内部有冷却风道。汽轮发电机机座一般采用钢 板焊接而成。对机座的要求，除了使安装、运输方 便外，还需要有足够的强度和刚度。 • 正常和故障时能承受可能发生的最大应力，保证不 产生不允许的变形。
eOB Em sin( t 120 )
eOC Em sin （t 240）
定子外接负载，形成回路，有三相电流。 机械能转化为电能
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三相同步发电机的基本工作原理
交流电势频率f的确定
当转子为1对磁极时，转子旋转一周，定子绕组 中感应电势变化一个周期；当同步发电机有p对极 时，转子旋转一周，感应电势交变p个周期。 当转子转速为每分n转时，交变电势频率为：
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汽轮发电机结构
（1）机座和端盖
• 端盖的作用:保护定子和转子的端部，使电机内形成 一个与外界隔绝的风路系统。 • 一般用钢板焊接结构，也可采用灰铸铁或硅铝合金 铸件，中等容量的电机端盖也有采用玻璃钢压制的。 • 有足够的刚度。 • 大型同步电机，由于端部漏磁通较大，所以固定端 盖的螺栓宜加以绝缘，以防止漏磁通引起的涡流流 过螺栓而使其发热。
pn pn ff 60 n 11 60ff 60 p p
三相对称电 枢电流 iabc
旋转基波 磁势Fa Fa
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n 1 (同步电机) n nn 1
三相同步发电机的基本工作原理
定子绕组三相感应电势
eOA Em sin t
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转子铁心结构
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汽轮发电机结构
（2）励磁绕组
由矩形绝缘扁铜线绕成同心式线圈，两线圈边分别 放在大齿两侧所开的槽内，所有线圈串联。 励磁绕组构成电机直流回路，通过电刷与外电路连 接。
各线圈匝间有绝缘，对地也有
绝缘。
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本章主要内容
课题一三相同步发电机的基本工作原理及分类 课题二同步发电机的基本结构及应用 课题三同步发电机的励磁方式和并联运行
课题四 同步电动机的工作原理和启动方法
课题五 同步电动机功率因素的调整和同步补偿机
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三相同步发电机的基本工作原理
• 同步发电机(synchronous generator)是将机械 能转变为交流电能的设备。
同 步 电 机篇
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昆明石林
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第九单元 三相同步电机
•同步发电机的基本电磁关系 •同步发电机对称运行时的特性
•同步发电机并网运行
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第九单元 三相同步电机
同步电机：交流旋转电机。
用途：主要作发电机用，也可作电动机带 动具有恒速要求的机械，还可作调相机，向 电力系统发出无功功率，用于改善电力系统 的功率因数及调整电网电压。
pn f 60 n 转子转速，r / min
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三相同步发电机的基本工作原理
交流电势频率f的确定
pn f 60 n 转子转速，r / min
结论：同步发电机定子绕组感应电势的频率取决于它 的极对数p和转子的转速n。 同步发电机极对数一定时，转速与电枢电势的频率 有严格对应关系。 当电力系统频率f一定，发电机转速 n 60 f / p 为恒 定值，这是同步发电机的主要特点。
N
励磁磁场Bf
If
S
n
2 f f 2
eb
ea Em cos t e 随转子旋转 电枢感应 OA Em sin t e E cos( t 120 b m 角速度ω eOB Em sin t 120)0 电势 0 e E cos( t 120 ) eOB c E m m sin t 120
水轮机拖动的发电机，转速低，因而要求有较 多的磁极，转子宜作成短而胖的凸极式。
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同步电机与异步电机
同步电机的气隙较同容量的异步电机大。
异步电机励磁电流由电网供给，需从电网吸取 感性无功功率，若气隙大，则励磁电流大，电机的 功率因数低，因此在机械允许的条件下，气隙要尽 量小一些。
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汽轮发电机结构
（3）护环和中心环
• 汽轮发电机转子绕组的端部在高速旋转中将承受巨 大的离心力，并在通过励磁电流时产生热膨胀，造 成径向和轴向位移．护环用来套在转子绕组瑞部外 面，防止径向位移，而中心环则用来阻止轴向位移。 • 为了避免因护环偏心引起的振动以及不对称运行或 异步运行时因转子表面感应电流引起配合面上的电 灼伤，要求护环与转子本体、护环与中心环之间有 较紧密的配合。
在火电厂，发电机用汽轮机作原动机，称为汽 轮发电机；在核电站是以核反应堆来代替火电站的 锅炉，原动机仍然是汽轮机； 在水电厂，发电机用水轮机作原动机，称为水 轮发电机； 有的地方用柴油机用作原动机，称为柴油发电 机。
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三相同步发电机的基本工作原理
• 同步发电机基本工作原理：导 体切割磁力线感应电动势。
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汽轮发电机结构
（2）定子铁心
定子铁心由0.35mm、0.5mm或其它厚度的硅钢片 叠成。各段叠片间有宽约10mm的通风槽，以改善定 子铁心散热。
定子外径较小时，采用圆形冲片，外径大于1m 时，采用扇形冲片，目的是减少漏磁，防止涡流引 起过热。 定子铁心两端用非磁性材料 压板将其压紧，将整个铁心固定 在定子机座上。 沿定子铁心内圆表面的槽内 放置三相定子绕组。
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三相同步发电机的基本工作原理
结论：我国标准工频为50Hz，所以同步发电机的极 对数和转速成反比。