同步发电机的基本结构和工作原理
同步发电机基本工作原理及运行特性
同步发电机基本工作原理及运行特性一、基本工作原理及结构同步发电机是利用电磁感应原理，将机械能转变为电能的装置。
所谓电磁感应就是导体切割磁力线的能产生感应电势，将导体连接成闭合回路，就有电流通过的现象。
导体镶嵌在铁芯的槽里，铁芯是固定不动的称为定于（静子）。
磁极是转动的，称为转子。
它是由励磁绕组和铁芯组成的。
励磁绕组通过滑环与外部励磁回路相连，定子和转子是发电机的基本组成部分。
那么，三相交流电是如何产生的呢？直流电通入转子绕组后，就产生了稳恒的磁场，沿定于铁芯内圆，每相隔120度，分别安放三相绕组A－X、B－Y、C－Z。
当转子被汽轮机拖动以3000r/min旋转时，定子绕组便切割磁力线，产生感应电势，感应电势的方向可由右手定则来确定。
由于转子产生的磁场是旋转磁场，所以定子绕组切割磁力线的方向不断变化，在其中感应的电势方向就不断变化，因而形成交变电势即交流电势。
交流电势的额定频率为f，它决定于发电机的极对数P和转速n，其计算公式为:f=np/60HZ，我国规定交流电的频率为50HZ。
即：p=1，n=3000r/min交流电势的相位关系：转子以3000r/min的转速不停地旋转A、B、C三相绕组先后切割转子磁场的磁力线，所以三相绕组中电势的相位是不同的，因为定子绕组在安放时，空间角度相差120°相序为A－B－C。
何为同步呢？当发电机并列带负荷后，三相绕组中的定子电流（电枢电流）将合成一个旋转磁场，交流磁场与转子同速度，同方向旋转，这就是同步。
二、同步发电机的运行特性同步发电机的运行特性，一般是指发电机的空载特性、短路特性、负载特性、外特性和调整特性等五种。
其中，外特性和调整特性是主要的运行特性，根据这些特性，运行人员可以判断发电机的运行状态是否正常，以便及时调整，保证高质量安全发电。
而空载特性、短路特性、负载特性则是检验发电机基本性能的特性，用于测量，计算发电机的各项基本参数。
1、外特性所谓外特性，就是励磁电流、转速、功率因数为常数的条件下，负荷变化时发电机端电压U的变化曲线。
同步发电机的基本工作原理和结构
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同步发电机的主要构成部件包括两大部分：定子 （工作时不运动部分）和转子（工作时转动部分）。 定子部分主要有：定子铁心（硅钢片叠成），其 内表面开槽用于嵌放定子绕组；定子三相对称绕组， 用于切割磁场感应电动势，将动能转换成电能。
转子部分主要有：转子铁心及磁极；转子绕组（ 也称为励磁绕组），用于通过直流电流（励磁电流） 形成恒定磁场。 对照原理结构图，说明同步发电机的工作过程： 电生磁：转子绕组通直流电流后产生恒定磁场。 磁生电：该恒定磁场在原动机带动下旋转，切割 定子上的三相对称绕组，在定子绕组上产生感应电动 势，在其引出端就有了三相对称交流电压输出。
相关部件的散热（冷却）方式：通过空气、水、 氢气等冷却介质进行冷却。
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第二节 同步发电机的基本结构 目前电力系统中的发电机主要有两大类：汽轮发 电机和水轮发电机，这两类发电机的工作原理是一样 的，不同的是在工作过程中一类是高转速发电机，一 类是低转速发电机，这使其结构有一点不同。 一、汽轮发电机的基本结构 汽轮发电机是在高转速下工作，定子结构与水轮 发电机是一样的，其转子采用隐极式结构，直径小、 轴向尺寸长，全为卧式布置，理由——
推力轴 承 上机 架 转子
转子
下机架
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推力轴承
悬式
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伞式
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水轮发电机组也有采用卧式机组形式的，主要用 于高水头、小流量的小型机组，这样可降低整个厂房 的修建高度，从而降低修建成本。如青城电站——
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第三节 三相同步发电机的励磁方式 从原理分析已知，同步发电机运行时必须在转子 绕组中通入直流电流建立磁场，这个电流就叫励磁电 流。我们把供给励磁电流的电源及其附属设备（励磁 调节器、灭磁装置）统称为励磁系统。 获取励磁电流的方式有多种，在实际应用中常用 的有以下几种： 一、直流励磁机励磁系统 直流励磁机励磁系统的构成见下图示：
同步电机的基本工作原理和结构
同步电机的基本工作原理和结构第一节精编资料本章主要介绍同步电机的结构和基本工作原理,同步电机的电动势和磁动势,异步电动...二,同步电机的工作原理1磁场:三相同步电机运行时存在两个旋转磁场: 定子旋转磁场...原理,结构同步电机的基本工作原理和结构本章主要介绍同步电机的结构和基本工作原理、同步电机的电动势和磁动势、异步电动机的电势平衡，磁势平衡、等值电路及相量图、功率转矩、同步发电机运行原理等内容。
本章共有10节课，内容和时间分配如下:1.掌握同步电机的结构特点及工作原理。
(2节)2.掌握同步电机绕组有关的结构、额定参数(1节)3.掌握同步电机机绕组的磁动势、等效电路，一般掌握相量图。
(3节)4.掌握同步电机功率、转矩和同步电机启动特性。
(2节)5.了解同步发电机的运行原理。
(2节)一、简介交流电机，根据用途，可以分为同步发电机、同步电动机和同步补偿机三类。
(交流电能几乎全部是由同步发电机提供的。
目前电力系统中运行的发电机都是三相同步发电机。
同步电动机可以通过调节其励磁电流来改善电网的功率因数，因而在不需要调速的低速大功率机械中也得到较广泛的应用。
随着变频技术的不断发展，同步电动机的起动和调速问题都得到了解决，从而进一步扩大了其应用范围。
同步补偿机实质上是接在交流电网上空载运行的同步电动机，其作用是从电网汲取超前无功功率来补偿其它电力用户从电网汲取的滞后无功功率，以改善电网的供功率因数。
) 二、同步电机的工作原理1磁场:三相同步电机运行时存在两个旋转磁场: 定子旋转磁场和转子旋转磁场。
定子旋转磁场—又常称为电枢磁势，而相应的磁场称为电枢磁场60f1n,速度:同步速度，即 1p方向:从具有超前电流的相转向具有滞后电流的相。
形成原因:以电气方式形成。
(当对称三相电流流过定子对称三相绕组时,将在空气隙中产生旋转磁通势。
它的旋转速度60f1n,1p为同步速度，即;它的旋转方向是从具有超前电流的相转向具有滞后电流的相;当某相电流达到最大值的瞬间，旋转磁势的振幅恰好转到该相绕组轴线处。
发电机结构
同步发电机基本结构及工作原理各位同事：大家好！今天我们有幸在一起学习同步发电机基本结构及工作原理，有讲的不周到的地方请大家指正！一：同步发电机基本结构发电机主要由定子、转子、端盖及轴承、氢气冷却器、冷却器罩、出线盒油密封装臵、座板、刷架、隔音罩等部件组成。
发电机与主变压器之间采用带有微正压装臵的离相封闭母线，发电机中性点经干式单相变压器接地。
发电机采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水冷却，转子绕组为氢气内部冷却，铁芯为氢气冷却，发电机整体为全封闭气密结构。
定子绕组总进出水汇流管分别装在机座的励端和汽端，在出线罩内还装有单独的出水小汇流管，由进水汇流管经绝缘引水管构成向定子绕组、主引线、出线瓷套端子及中性点母线板供水通道，由出水汇流管汇集排出。
定子铁芯沿轴向分为九大风区，其中四个进风区、五个出风区、冷热风区依次交替，转子与定子对应。
转子绕阻槽部采用气隙取气斜流通风系统，冷风自铁芯径向风道进入气隙，通过转子表面进出风斗的旋转压头效应，进入转子绕阻的内风道，气体在风道内被加热后从两侧相邻出风区排入气隙。
转子端部采用两路通风系统：一路由绕组端部直线部分侧面进风，由本体第一风区（或第九风区)出风；另一路由绕组端部弧部外侧进风，经过端部铜排的风沟至弧部中心里侧出风，再由大齿端头月牙槽排入气隙。
氢气由装在转轴汽、励两端护环外侧的单级浆式风扇驱动，在定子机座内密封循环，热氢气经过氢气冷却器冷却进行再循环。
氢气冷却器横臵于发电机两端顶部的外罩内，汽、励端各一组，每组冷却器由两个冷却器组成，水路为各自独立的并联系统。
定子：定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。
为监视发电机定子绕组、铁芯、轴承及冷却器等各重要部位的运行温度，在这些部位埋植了多只测温元件，通过导线连接到温度巡检装置，在运行中监控，比通过微机进行现实和打印。
转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
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。
同步电机
第一节同步电机的基本知识同步发电机的基本工作原理同步电机基本结构一、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—Cb.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、同步电机基本结构回顶部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——直流绕组回顶部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。
原理试验目的实验内容试验步骤试验报告思考题实验目录三相同步发电机的运行特性三相同步电动机的运行特性原理三相同步发电机由原动机拖动直流励磁的同步发电机转子，以转速n(rpm)旋转，根据电磁应原理，三相定子交流电势。
定子绕阻若接入用电负载，电机就有交流电能输出。
若认为磁路不饱和，则电枢磁势与磁极磁势各自磁通，并在定子绕阻内感因电势。
(整理)无刷交流同步发电机原理与构造.
无刷交流同步发电机原理与构造国民经济建设和人民生活时刻离不开电能，同步发电机由原动机驱动而旋转，把机械能转换成电能，向用电设备提供交流电源。
无刷同步发电机由于其无线电干扰小，无电刷，维护工作量少，运行可靠，性能优越，又便于实现无人值守，当今国内外己普遍推广应用。
第一节无刷同步发电机工作原理一、电与磁的关系（一）通电导体周围有磁场在导体中通入电流之后，导体周围便产生磁场，而且沿导体全部长度上都存在着，该磁场的强弱决定于电流的大小，电流越大，磁场强度越强，磁场的方向按右手定则决定，如图8-1所示，将右手姆指伸直表示电流方向，将其余四指卷曲，这时四指所指的方向，就是磁场方向。
通电线圈或螺线管周围也产生磁场。
磁场的强度与线圈匝数及电流大小成正比 , 磁场方向也以右手定则决定 , 如图 8一2 所示 , 伸出右手姆指，其余四指卷曲，使四指的方向符合线圈中电流方向 , 那么伸直的姆指所指的方向就是磁场方向。
发电机的磁场就是在磁极铁心外套上线图通以直流电而形成南、北磁极。
当线圈断电后，磁极铁心仍有一定的磁性，俗称“剩磁”，这是发电机自建电压的必不可少的条件。
（二）电磁感应当导体(线)在磁场中运动或磁场在导体周围运动，两者互相切割时，在导体(线)中便感应电动势，这种现象称为电磁感应。
感应电动势的方向与导体运动方向和磁场方向有关，可用“右手定则”来判定。
伸右手于磁场内，手心对着N极,四指与大姆指互相垂直，让大姆指指向导体运动方向，那么四指所指方向就是感应电动势方向。
发电机就是根据这个原理工作的。
如图8－3所示。
感应电动势的大小e与磁感应强度B,导体切割磁力线的速度 v和导体长度l成正比。
e=B1v要增大感应电动势，可采用下列办法：1、增加被切割的磁力线数目，即增强磁场强度，磁场越强，感应电动势越大。
2、增加导体切割磁力线速度，速度越快，感应电动势越大。
3、增加切割磁场的导体有效长度，即增加线圈匝数，匝数越多，感应电动势越大。
同步发电机结构及工作原理
• 转子：转动的部分，转子上有 磁极和励磁绕组，产生磁场。
• 定子（又叫电枢）：固定的部 分，定子铁心上有齿和槽，槽 内设置有绕组，是切割磁场的 导体。
• 气隙：定转子之间有气隙。
动画
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三相同步发电机的基本工作原理
• 定子：有三相定子绕组，每相 结构完全相同，它们在空间上 互差120°电角度对称分布放置 在定子铁心槽内。
同步电机篇
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本篇主要内容
•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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概述
同步电机：交流旋转ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
现代发电厂中所发出的交流电能几乎全
部是同步发电机发出，尽管目前有其他发电
型式，如磁流体发电，太阳能发电等，但电
力系统中仍是同步发电机占绝对优势。
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概述
同步电机指电机转子的转速n与旋转磁场 转速n1相同的交流电机。
同步电机的转速：n=60f1/p f1 --电网频 率。
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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；
同步电机原理法拉第电磁感应定律 ...
同步电机是交流旋转电机的一种同步电机是交流旋转电机的一种,,因其转速恒等于同步速机时得名。
同步电机主要用作发电机，也可用作电动机和调相机。
一 同步电机的基本工作原理与结构（一） 同步电机的基本结构以汽轮发电机为例:定子铁心：硅钢片叠成。
机座：钢板焊接面成，有足够的强度和钢度。
电枢绕组：三相对称绕组——铜线制成定子定子((电枢电枢))转子铁心：采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出励磁绕组：铜线制成滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组中心环：支持护环，阻止励磁绕组轴向移动转子机械端口转子定子绕组定子铁心电端口A BC返回返回1、汽轮发电机结构（1）定子铁心返回返回1、汽轮发电机结构返回2、水轮发电机结构(1)立式水轮发电机(2)卧式水轮发电机2、水轮发电机结构转子结构10000kW水轮机转子1.发电环节——各种电机引进600MW汽轮发电机国产300MW汽轮发电机国产200MW汽轮发电机定子国产200MW汽轮发电机定子铁心现场运行的水轮发电机电磁感应定律•电磁感应现象 1820年，奥斯特的发现第一次揭示了电流能够产生磁，从而开辟了一个全新的研究领域。
当时不少物理家想到：既然电能够产生磁，磁是否也能产生电呢？法拉第坚信磁能够产生电，并以他精湛的实验技巧和敏锐的捕捉现象的能力，经过十年不懈的努力，终于在1831年8月29日第一次观察到电流变化时产生的感应现象。
紧接着，他做了一系列实验，用来判明产生感应电流的条件和决定感应电流的因素，揭示了感应现象的奥秘。
将线圈与电流计接成闭合回路。
由于回路中不含电源，所以电流计的指针不偏转，现将一条形磁铁插入线圈，通过插入、停止、拔出的过程，通过电流计指针的变化可归纳出：只有当磁铁棒与线圈有相对运动时，线圈中才会有电流，相对速度越大，所产生的电流就越强，停止相对运动，电流随之消失。
•一个通电线圈和一根磁棒相当，那末，使通电线圈和另一线圈作相对运动，我们将看到完全相同的现象。
永磁同步发电机的工作原理
永磁同步发电机的工作原理
永磁同步发电机的工作原理是利用永磁体产生的磁场与定子绕组产生的磁场相互作用，从而产生感应电动势。
永磁同步发电机的结构主要由定子、转子和端盖等部件组成。
定子由叠片叠压而成以减少电动机运行时产生的铁耗，其中装有三相交流绕组，称作电枢。
转子可以制成实心的形式，也可以由叠片压制而成，其上装有永磁体材料。
一、永磁同步发电机的基本工作原理如下：
1．当永磁同步发电机转子旋转时，永磁体产生的磁场就会切割定子绕组，从而在定子绕组中产生感应电动势。
2．感应电动势的大小与转子的转速和永磁体的磁场强度成正比。
3．感应电动势的方向与转子的旋转方向有关。
二、永磁同步发电机的优点：
1．结构简单，体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率因数高等。
2．具有良好的动态特性，能够快速响应负载变化。
3．可用于风力发电、太阳能发电等新能源发电领域。
三、永磁同步发电机的缺点：
1．最大转矩受永磁体去磁约束，抗震能力差，高转速受限制，功率较小。
2．电机结构复杂,成本高和起动困难。
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。
发电厂电气运行检修培训_项目2_同步发电机运行 ppt课件
一、同步发电机原理及基本结构 二、发电机启动与正常运行 三、发电机异常运行
一、发电机工作原理及基本结构
1.交流电机的结构 2.同步发电机类型 3.同步发电机原理及结构 4.同步发电机励磁系统
1.交流电机的结构
异步电动机
同步电动机
2.同步发电机原理
主磁场的产生：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性 相间的励磁磁场，即产生主磁场。 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感 应电势或者感应电流的载体。 感应电动势：原动机拖动转子旋转，主磁场随转轴一起 旋转并依次切割定子各相绕组，电枢绕组中将会感应出大 小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。
4.同步发电机励磁系统
励磁调节器
发电机起励
发电机通过闭合磁场断路器，然后闭合起励回路中 的电源断路器，使发电机励磁。最初的励磁电流能使 发电机的电压上升到额定电压的15~30％。
当达到额定电压的10％的时候，整流单元就可以运 行，并且参与建立发电机电压过程；当发电机电压超 过额定电压的70％时，起励回路断路器在电流为零的 条件下断开。然后整流器装置在自动电压调节器的控 制下，提供磁场电流，从而精确的调节同步发电机的 电压和无功功率。
励磁系统任务
在正常情况下，供给发电机励磁电流，并根据发 电机电压、负荷及功率因数的变化调整发电机的励 磁电流，以维持发电机端电压为规定的水平。 合理分配并列运行发电机间的无功负荷。 发电机电压急剧降低时，迅速加大励磁电流，以 改善系统的运行条件，提高系统的稳定性和可靠性。
4.同步发电机励磁系统
1.同步发电机原理
感应电动势的频率
f
=
pn 60
其中 p ___ 极对数 n ___同步转速(转/分)
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。
同步发电机工作原理
同步发电机工作原理同步发电机是一种常见的发电设备，它通过同步运转的方式将机械能转化为电能。
在工业生产和生活中，同步发电机被广泛应用于发电厂、风力发电、水力发电等领域。
那么，同步发电机是如何工作的呢？接下来，我们将深入探讨同步发电机的工作原理。
首先，让我们来了解一下同步发电机的结构。
同步发电机由转子和定子两部分组成。
转子是旋转部件，通常由磁钢和励磁绕组构成。
而定子则是静止部件，上面安装有绕组。
当转子旋转时，它会在定子绕组中感应出电动势，从而产生电流。
这就是同步发电机的基本结构。
其次，让我们来了解同步发电机的工作原理。
在同步发电机中，转子通过励磁绕组得到直流电源的激励，从而形成磁场。
当同步发电机与电网连接后，电网的交流电会在定子绕组中感应出电动势，使得定子绕组中也产生电流。
这些电流在定子绕组中形成的磁场与转子的磁场相互作用，从而产生电磁力，驱动转子旋转。
同时，同步发电机也会产生电压，将电能输送到电网中。
此外，同步发电机的同步性也是其工作原理的重要特点。
同步发电机的转速是由电网的频率决定的，因此同步发电机的转子速度始终与电网的频率同步。
只有在与电网同步运转时，同步发电机才能稳定地输出电能。
这就是为什么它被称为同步发电机的原因。
在实际应用中，同步发电机的工作原理还涉及到功率因数的调节、励磁控制、并网运行等方面。
通过合理地控制励磁电流，同步发电机可以实现无功功率的调节，从而提高电网的稳定性。
同时，在并网运行时，同步发电机需要与电网保持同步，以确保电能的稳定输送。
总的来说，同步发电机通过励磁产生磁场，利用电网的交流电感应出电动势，从而产生电流并输出电能。
其同步性和稳定性保证了它在电力系统中的重要地位。
通过深入了解同步发电机的工作原理，我们可以更好地应用和维护这一重要的发电设备。
通过本文的介绍，相信大家对同步发电机的工作原理有了更深入的了解。
同步发电机作为电力系统中的重要组成部分，其工作原理的掌握对于电力工程师和电力从业人员来说至关重要。
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同步发电机的基本结构和工作原理
一、同步发电机的类型
同步发电机按其原动机的不同，可分为汽轮发电机和水轮发电机两种。
在火电厂中，用汽轮机作为发电机的原动机，转速高（常为1500~3000r/min）；在水力发电站中，用水轮机作为发电机的原动机，转速低（通常在1000r/min以下）。
按发电机转子结构的不同，同步发电机可分为隐极式和凸极式两种，如图1-1所示。
隐极式转子呈圆形，转速高，转子直径小，但长度长，汽轮发电机通常为隐极式。
凸极式转子具有突出的磁极，发电机的励磁绕组绕在磁极上，转速低，常用于水轮发电机。
按发电机与原动机的连接方式不同，同步发电机又有立式和卧式之分，汽轮发电机均为卧式的，水轮发电机两种型式都有；按冷却介质及冷却方式可分为：空气冷却、氢气冷却、水冷却和混合冷却方式等；按照发电机励磁方式来分，同步发电机可分为他励方式和自励方式；按发电机旋转部分划分，有旋转磁场式和旋转电枢式，以旋转磁场式发电机居多，其电枢绕组是定子的一部分，又叫定子绕组。
图1-1
（a）隐极式；（b）凸极式
二、同步发电机的基本结构
同步发电机由定子(固定部分)和转子(转动部分)两部分组成。
1.定子
定子是同步发电机的电枢部分,用以产生三相交流电能。
定子由定子铁芯、定子绕组、机座等组成。
定子铁芯由内圆冲有嵌线槽的硅钢片叠装而成,定子绕组用绝缘扁铜线或漆包线绕制而成,并三相对称地嵌放在定子铁芯槽内,如图1-1、图1-2所示。
定子三相绕组通常接成星形,机座是用来固定铁芯和承受荷重的
2.转子
由上述,同步发电机的转子有两种结构型式,即凸极式和隐极式。
水轮发电机的转子是凸极式,凸极式转子由磁极铁芯、磁轭、励磁绕组、转子支架、转轴等主要部分组成。
磁极是用1~1.5mm厚的钢板冲成磁极冲片后铆装成一个整体。
在磁极铁芯上套有励磁绕组。
励磁绕组是由扁铜线绕成,匝间垫有绝缘,励磁绕组与磁极本身之间隔有绝缘。
各励磁绕组串联后接到滑环上。
磁轭通常由整块钢板或用铸钢做成,它用来固定磁极,是磁路的一部分。
图1-2
三、同步发电机的工作原理
1.电磁感应定律的应用
图1-2所示的是一台有一对磁极的同步发电机原理图,同步发电机定子槽中对称放置着三相绕组(互差120°电角度),将X、Y、Z连在一起,组成星形连接。
转子和定子之间留有很小的空气隙,当励磁绕组中通入直流电流后建立了磁场,由于转子磁极采用了特殊的结构,使磁场的磁感应强度沿空气隙近似于按正弦规律分布。
当转子由原动机拖动旋转时,这个按正弦规律的旋转磁场就依次切割定子三相对称绕组,而在定子绕组中感应出对称的三相正弦交变电动势,其瞬时值为
三相电动势的波形和相量图如图1-3所示。
图1-3
（a）波形图；（b）相量图
当合上发电机出口开关，带上负载后，发电机即向负载输出电能。
2、转子转速
感应电动势的频率f决定于发电机的磁极对数p和转子的转速n，转子为一对磁极时，转子旋转一周，定子绕组的感应电动势正好交变一次（即一个周期），当转子有p对磁极时，转子旋转一周，感应电动势就交变p个周期，因此为保持一定的频率，发电机的转速必须符合下列关系
当定子三相对称绕组中有三相对称交流电流通过时,则在空间产生了一个旋转磁场,这个磁场的转速也由上式决定。
由于同步发电机定子三相绕组是按转子磁极的对数来布置的,因此三相绕组所产生的旋转磁场的极对数和转子磁极对数一样。
即定子旋转磁场的转速和转子转速相等,称为同步转速。
同步发电机就是因此而得名的。