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• 若磁场恒定，构成线圈的导体切割磁力线，使线圈交链的磁链随时间变化， 导体中的感应电动势——运动电动势。
e Blv
感应电动势的方向_右手定则
6
1.4 电磁力定律
• 载流导体在磁场中要受到力的作用——电磁力。
F Bli
力的方向_右手定则
7
1.5 电磁转矩
• 在旋转电机中，作用在转子载流导体上的电磁力将使转子受到一个力矩 （等于力乘转子半径）——电磁转矩。
2.5 同步发电机与电网的并联运行
并网运行的条件
相序一致、频率相同、电压相等
如果条件不满足，电网与发电机之间产生大的冲击电流和在发电机轴 上产生大的冲击转矩。
2.6 同步发电机功率调节
电网容量很大、频率和电压基本不受负载与其他干扰的影响，即恒 频恒压的电网。发电机的频率和端电压受电网的约束，而与电网保持一 致。
转子（大亚湾）
联轴器对轮 （与汽机转子连接） 护环
风扇
护环
联轴器对轮
（与励磁机转子连接）
风扇
励磁导电杆
前轴颈
铁芯
铝质槽楔
在槽楔上的通风孔
（被胶布临时覆盖）
通风槽 后轴颈
31
3.3 转子
转子引线
发电机端
励磁机转子
励磁机端
发电机转子
导电杆
导电杆
32
Leabharlann Baidu
3.3 转子
穿转子
33
3.4 励磁系统
无刷励磁系统包括： 主励磁机（包括旋转整流盘、外罩、冷却器、底板、底架） 永磁机副励磁机 AVR系统
2.3 励磁方式
(1) 直流励磁机励磁 励磁绕组由小型直流发电机供电。
(2) 静止整流器励磁 交流电→整流→直流电
电刷 集电环
励磁绕组
(3) 旋转整流器励磁 交流励磁机→旋转整流桥→直流电→励磁绕组
2.4 主要分类
(1) 按能量转换的方式不同： 同步发动机、同步电动机。
(2) 按相数的不同: 三相、单相。 (3) 按转子结构的不同：
e d N d
dt
dt
其中 N
4
1.2 电动势和磁通相位关系
变压器和电机的绕组中，磁通的变化可以是磁通随时间脉动 或磁通不变，而线圈在转动。
m sin t
e eT Nm cost Em sin(t 90 )
E Em Nm
2
2
2fN m 4.44 fN m
5
1.3 运动电动势
同步
P-磁极对数
定子
U1
V2
N
+ If
Uf
－
W1
S
转子 励磁
W2 绕组
V1
U2
原动机
电枢三相
励磁机→F0
旋转的 F0 和Φ0 绕组中感应 E0
2.2 主要部件 (1) 定子（电枢）
定子铁心 —— 由硅钢片叠成 定子绕组 —— 对称三相绕组
机座和端盖等
(2) 转子 转子铁心 —— 由整块铸（锻）钢制成 励磁绕组 —— 工作时施加直流励磁
有功功率调节
根据能量守恒，增大转子转矩，即增加汽轮机的蒸汽进
气量。
发电机等效电路
I1
R1
jXs
+
E0
U1
－
2.6 同步发电机功率调节
无功功率调节
b
正常励磁
a
电机呈电阻性，不输出无功； I1'
欠励磁
'
电机吸收电感性无功； 过励磁
电机输出电感性无功；
" I1
I1"
b
E0'
E0
jXsI1'
jXsI1
U1
副励磁机输出交流电 AVR电压控制 主励磁机定子直流电
整流
主励磁机输出交流电
旋转二极 发电机转子直流电
管整流桥
34
3.4 励磁系统
发电机无刷励磁系统： 主励磁机
旋转二极 管整流桥
9号轴瓦
风扇 永磁机
35
3.4 励磁系统
发电机无刷励磁系统：
主励磁机是旋转电枢式同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的 硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由 同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。由于这种励磁系统取消了 集电环和电刷装置，故又称为无刷励磁系统。
凸极式
3~
隐极式
3~
+
N
×
－
S
+ －
·····
N S
× × × ×
×
2.4 主要分类
转子的不同 • 凸极式
320MW水轮发电机
三峡电站首台机组安装
14
2.4 主要分类
转子的不同 • 隐极式
15
2.4 三相同步电机的可逆运行
用一对等效磁极表示气隙合成磁场
N n1 n1
N n1 S n1
N n1 n1
N
S
θ
电动机状态
S 理想空载状态
S
θ
发电机运行
2004年7月10日在一核2号机大修将近结束时，错误地合上了发电机输出的 负荷开关，外部电流倒送倒定子线圈，感应生成一个50Hz的旋转磁场，转子上 的合金铝槽楔（良导体）切割磁力线产生感应电动势，通过两端护环形成回路， 电流通过槽楔与护环发热接触点或接触面，结果损坏了护环和槽楔。整个转子 不得不运返法国重修。
Ts Fr Blir
• 电磁转矩是电机实现机电能量转换的重要物理量。
• 电动机：电磁转矩——驱动性质（电能——机械能） • 发电机：电磁转矩——制动性质（电能——机械能）
8
02同步发电机
章节主题,中黑20pt
9
2.1 同步发电机基本原理
●定子： 旋转磁场 ●转子： 直流磁极
●转子转速： 60 f n = n1 = p
Pe =
3
U1E0 Xs
sin
= 3U1I1cos
= 常数
E0" a
jXsI1"
03阳江发电机
章节主题,中黑20pt
20
3.1 阳江1号发电机参数
• 额定电压 UN ：线电压的额定值=24kV • 额定电流 IN ：线电流的额定值=29402A • 额定功率 PN ：输出功率额定值=1100MW
发电机原理和结构
简报副标题,中黑20pt
电气调试队
01.基本电磁定律 02.同步发电机原理 03.阳江发电机系统 04.发电机相关试验
2
01基本电磁定律
章节主题,中黑20pt
3
1.1 电磁感应定律
• 闭合回路中的磁通量随时间发生变化，该线圈中必然有感应电势产生，称 这种现象为电磁感应。
• 线圈中的感应电势将倾向于阻止线圈中磁链的变化。
22
3.2 定子
制造中的外定子
23
3.2 定子
内定子（未嵌绕组）
24
3.2 定子
内定子(嵌绕组)
25
3.2 定子
26
3.2 定子
发电机端部（未穿转子）
汇水环
27
3.2 定子
发电机出线箱
28
3.3 转子
转子绕组示意图 N
S
60 f
S
n= p
N
29
3.3 转子
转子（未叠绕组）
30
3.3 转子
三相同步发电机：PN =√3 UNINcosN
• 额定转速 nN ：1500r/min • 额定频率 fN ：50Hz • 励磁电流 If ： 8199 A • 励磁电压 Uf ： 482 V • 冷却方式：水-氢-氢（GST和GRH）
21
3.2 定子
阳江核电站1、2号发电机采用内外定子机座结构，在内外机座间布置有 切向高强度弹簧钢板隔振装置，降低运行期间倍频震动，减轻对厂房和其他 设备的影响
e Blv
感应电动势的方向_右手定则
6
1.4 电磁力定律
• 载流导体在磁场中要受到力的作用——电磁力。
F Bli
力的方向_右手定则
7
1.5 电磁转矩
• 在旋转电机中，作用在转子载流导体上的电磁力将使转子受到一个力矩 （等于力乘转子半径）——电磁转矩。
2.5 同步发电机与电网的并联运行
并网运行的条件
相序一致、频率相同、电压相等
如果条件不满足，电网与发电机之间产生大的冲击电流和在发电机轴 上产生大的冲击转矩。
2.6 同步发电机功率调节
电网容量很大、频率和电压基本不受负载与其他干扰的影响，即恒 频恒压的电网。发电机的频率和端电压受电网的约束，而与电网保持一 致。
转子（大亚湾）
联轴器对轮 （与汽机转子连接） 护环
风扇
护环
联轴器对轮
（与励磁机转子连接）
风扇
励磁导电杆
前轴颈
铁芯
铝质槽楔
在槽楔上的通风孔
（被胶布临时覆盖）
通风槽 后轴颈
31
3.3 转子
转子引线
发电机端
励磁机转子
励磁机端
发电机转子
导电杆
导电杆
32
Leabharlann Baidu
3.3 转子
穿转子
33
3.4 励磁系统
无刷励磁系统包括： 主励磁机（包括旋转整流盘、外罩、冷却器、底板、底架） 永磁机副励磁机 AVR系统
2.3 励磁方式
(1) 直流励磁机励磁 励磁绕组由小型直流发电机供电。
(2) 静止整流器励磁 交流电→整流→直流电
电刷 集电环
励磁绕组
(3) 旋转整流器励磁 交流励磁机→旋转整流桥→直流电→励磁绕组
2.4 主要分类
(1) 按能量转换的方式不同： 同步发动机、同步电动机。
(2) 按相数的不同: 三相、单相。 (3) 按转子结构的不同：
e d N d
dt
dt
其中 N
4
1.2 电动势和磁通相位关系
变压器和电机的绕组中，磁通的变化可以是磁通随时间脉动 或磁通不变，而线圈在转动。
m sin t
e eT Nm cost Em sin(t 90 )
E Em Nm
2
2
2fN m 4.44 fN m
5
1.3 运动电动势
同步
P-磁极对数
定子
U1
V2
N
+ If
Uf
－
W1
S
转子 励磁
W2 绕组
V1
U2
原动机
电枢三相
励磁机→F0
旋转的 F0 和Φ0 绕组中感应 E0
2.2 主要部件 (1) 定子（电枢）
定子铁心 —— 由硅钢片叠成 定子绕组 —— 对称三相绕组
机座和端盖等
(2) 转子 转子铁心 —— 由整块铸（锻）钢制成 励磁绕组 —— 工作时施加直流励磁
有功功率调节
根据能量守恒，增大转子转矩，即增加汽轮机的蒸汽进
气量。
发电机等效电路
I1
R1
jXs
+
E0
U1
－
2.6 同步发电机功率调节
无功功率调节
b
正常励磁
a
电机呈电阻性，不输出无功； I1'
欠励磁
'
电机吸收电感性无功； 过励磁
电机输出电感性无功；
" I1
I1"
b
E0'
E0
jXsI1'
jXsI1
U1
副励磁机输出交流电 AVR电压控制 主励磁机定子直流电
整流
主励磁机输出交流电
旋转二极 发电机转子直流电
管整流桥
34
3.4 励磁系统
发电机无刷励磁系统： 主励磁机
旋转二极 管整流桥
9号轴瓦
风扇 永磁机
35
3.4 励磁系统
发电机无刷励磁系统：
主励磁机是旋转电枢式同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的 硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由 同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。由于这种励磁系统取消了 集电环和电刷装置，故又称为无刷励磁系统。
凸极式
3~
隐极式
3~
+
N
×
－
S
+ －
·····
N S
× × × ×
×
2.4 主要分类
转子的不同 • 凸极式
320MW水轮发电机
三峡电站首台机组安装
14
2.4 主要分类
转子的不同 • 隐极式
15
2.4 三相同步电机的可逆运行
用一对等效磁极表示气隙合成磁场
N n1 n1
N n1 S n1
N n1 n1
N
S
θ
电动机状态
S 理想空载状态
S
θ
发电机运行
2004年7月10日在一核2号机大修将近结束时，错误地合上了发电机输出的 负荷开关，外部电流倒送倒定子线圈，感应生成一个50Hz的旋转磁场，转子上 的合金铝槽楔（良导体）切割磁力线产生感应电动势，通过两端护环形成回路， 电流通过槽楔与护环发热接触点或接触面，结果损坏了护环和槽楔。整个转子 不得不运返法国重修。
Ts Fr Blir
• 电磁转矩是电机实现机电能量转换的重要物理量。
• 电动机：电磁转矩——驱动性质（电能——机械能） • 发电机：电磁转矩——制动性质（电能——机械能）
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02同步发电机
章节主题,中黑20pt
9
2.1 同步发电机基本原理
●定子： 旋转磁场 ●转子： 直流磁极
●转子转速： 60 f n = n1 = p
Pe =
3
U1E0 Xs
sin
= 3U1I1cos
= 常数
E0" a
jXsI1"
03阳江发电机
章节主题,中黑20pt
20
3.1 阳江1号发电机参数
• 额定电压 UN ：线电压的额定值=24kV • 额定电流 IN ：线电流的额定值=29402A • 额定功率 PN ：输出功率额定值=1100MW
发电机原理和结构
简报副标题,中黑20pt
电气调试队
01.基本电磁定律 02.同步发电机原理 03.阳江发电机系统 04.发电机相关试验
2
01基本电磁定律
章节主题,中黑20pt
3
1.1 电磁感应定律
• 闭合回路中的磁通量随时间发生变化，该线圈中必然有感应电势产生，称 这种现象为电磁感应。
• 线圈中的感应电势将倾向于阻止线圈中磁链的变化。
22
3.2 定子
制造中的外定子
23
3.2 定子
内定子（未嵌绕组）
24
3.2 定子
内定子(嵌绕组)
25
3.2 定子
26
3.2 定子
发电机端部（未穿转子）
汇水环
27
3.2 定子
发电机出线箱
28
3.3 转子
转子绕组示意图 N
S
60 f
S
n= p
N
29
3.3 转子
转子（未叠绕组）
30
3.3 转子
三相同步发电机：PN =√3 UNINcosN
• 额定转速 nN ：1500r/min • 额定频率 fN ：50Hz • 励磁电流 If ： 8199 A • 励磁电压 Uf ： 482 V • 冷却方式：水-氢-氢（GST和GRH）
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3.2 定子
阳江核电站1、2号发电机采用内外定子机座结构，在内外机座间布置有 切向高强度弹簧钢板隔振装置，降低运行期间倍频震动，减轻对厂房和其他 设备的影响