同步发电机结构及工作原理概论
《同步发电机原理》课件
05
同步发电机的发展趋势与展望
高效、环保的同步发电机研究
高效能
随着技术的不断进步，同步发电机在 效率和能效方面取得了显著提升，未 来研究将进一步探索提高发电效率的 方法，降低能源损失。
环保设计
为应对全球气候变化和环境问题，同 步发电机将更加注重环保设计，减少 对环境的影响，如采用低碳材料、减 少噪音和振动等。
智能化的同步发电机控制技术
自动化和远程控制
通过引入先进的传感器和控制技术，实现同步发电机的自动化和远程控制，提 高运行稳定性和可靠性。
智能诊断和维护
利用大数据和人工智能技术，实现同步发电机的智能诊断和维护，及时发现潜 在问题，降低维护成本。
同步发电机在新能源领域的应用前景
可再生能源整合
随着可再生能源（如风能、太阳能）的普及，同步发电机将作为重要的能源转换 和调节设备，实现可再生能源的有效整合和利用。
《同步发电机原理》ppt课件
目 录
• 同步发电机概述 • 同步发电机的工作原理 • 同步发电机的特性 • 同步发电机的控制与保护 • 同步发电机的发展趋势与展望
01
同步发电机概述
同步发电机的定义
同步发电机
一种将机械能转换为电能的旋转 电机，通过原动机（如汽轮机、 水轮机等）驱动转子旋转，从而 在定子中产生三相交流电。
短路保护
当发电机发生短路故障 时，快速切断电源以保
护发电机不受损坏。
过载保护
当发电机过载运行时， 及时切断电源或降低负 荷，防止发电机过热损
坏。
欠压保护
当发电机电压过低时， 自动切断电源以防止发
电机受损。
过压保护
当发电机电压过高时， 自动切断电源或降低励 磁电流，以防止发电机
第十四章同步发电机结构及工作原理课件
机座和端盖是同步发电机的支撑 和保护部件。
组成
机座主要用于支撑和固定发电机各 部件，端盖则主要用于安装轴承和 密封发电机端部。
特点
机座和端盖的强度和刚度必须足够 ，以承受运行时的各种力和力矩， 同时还要具有良好的散热性能和防 震性能。
03
同步发电机的工作原理
同步发电机的工作过程
同步发电机的基本结构
第十四章同步发电机 结构及工作原理课件
目录
• 同步发电机概述 • 同步发电机的基本结构 • 同步发电机的工作原理 • 同步发电机的维护与保养
01
同步发电机概述
同步发电机的定义
同步发电机：一种将机械能转换为电能的旋转电机，通 过原动机（如汽轮机、水轮机等）驱动转子旋转，从而 在定子中产生交流电。
同步发电机的并网运行
并网运行的条件
同步发电机并网运行需要满足一定的条件，包括发电机的电压、频率和相位与 电网一致。此外，还需要满足并网点的条件，即并网点两侧的电压差在允许范 围内。
并网运行的控制
在并网运行过程中，需要通过控制发电机的输出功率和励磁电流来调节发电机 的电压和无功功率，以保证电网的稳定运行。同时，还需要注意防止发电机过 载和电网故障对发电机的影响。
同步发电机的工作原理基于电磁感应定律和全电流的电 磁力定律。
同步发电机的分类
01 按照冷却方式分类
分为空冷、水冷和氢冷等类型。
02 按照原动机类型分类
分为汽轮发电机、水轮发电机和燃气轮发电机等 类型。
03 按照相பைடு நூலகம்分类
分为单相、两相和三相同步发电机。
同步发电机的应用场景
01 电力系统
同步发电机广泛应用于电力系统，作为主要的电 源设备，为电网提供电能。
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。
CH14同步发电机结构及工作原理
06
同步发电机的故障处理
故障诊断
振动和声音异常
通过听诊器或振动测量仪器检 测发电机运行时的声音和振动
，判断是否存在异常。
停车
当需要停止同步发电机时，应先逐渐 降低负载，然后关闭燃油供应，最后 关闭发电机组。停车后应检查发电机 组是否有异常情况，并保持清洁和润 滑。
运行监视与调整
监视
在运行过程中，应密切监视发电机的电压、电流、频率、油温、水温等参数，确保其在正常范围内。同时，应定 期检查发电机组是否有异常声音或振动。
整流原理
整流器的作用
整流器的作用是将交流电 转换为直流电，为负载提 供稳定的直流电源。
整流元件
整流元件通常采用硅二极 管或可控硅，它们具有单 向导电性，能够实现交流 电的整流。
整流过程
整流过程包括半波整流和 全波整流，通过控制整流 元件的导通和截止，将交 流电转换为直流电。
04
同步发电机的特性
电压特性
。
监控和维护记录
建立发电机运行和维护记录， 及时发现和处理潜在问题。
THANKS
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温度异常
使用温度传感器监测发电机各 部分的温度，判断是否超过正 常范围。
电气参数异常
检查发电机的电压、电流、频 率等电气参数，判断是否正常 。
油液分析
对发电机润滑油或冷却液进行 化验分析，检测油液的污染程
度和性能指标。
故障处理方法
更换损坏部件
对于损坏的轴承、绕组等部件进行更换。
同步电动机的结构特点和工作原理
同步电动机的结构特点和工作原理同步电动机是一种常见的交流电动机，广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输和家用电器等。
本文将介绍同步电动机的结构特点和工作原理，以帮助读者更好地了解这种电动机。
1. 结构特点同步电动机的结构相对简单，通常由以下几部分组成：1.1. 定子：定子是同步电动机的固定部分，由一系列的线圈和铁芯组成。
在定子中产生的磁场与转子磁场进行相互作用，从而实现电能转换成机械能。
1.2. 转子：转子是同步电动机的旋转部分，由一系列的永磁体或电磁体组成。
转子的磁场与定子的磁场进行相互作用，产生电磁转矩，驱动电动机的转动。
1.3. 轴承：轴承用于支撑转子的旋转，并降低摩擦力和能量损耗。
常见的轴承类型有滚动轴承和滑动轴承。
1.4. 外壳：外壳是同步电动机的保护壳体，具有保护电动机内部零部件免受外界环境侵害的作用。
2. 工作原理同步电动机的工作原理基于电磁感应和机械力学的基本原理，其主要过程包括以下几个步骤：2.1. 三相供电：同步电动机通常采用三相交流电源供电，其中每个相位的电压和频率都保持稳定。
通过与电源正确定时关系的控制器，将电流施加到电动机的定子绕组上。
2.2. 构建磁场：当电流通过定子绕组时，定子绕组中的电流会产生一个旋转磁场。
这个磁场的频率与供电电源的频率相同，通常为50Hz 或60Hz。
2.3. 磁场互作用：转子中的磁体或电磁绕组与定子中的旋转磁场相互作用。
由于磁场的作用，转子开始旋转，并与定子的旋转磁场同步运动。
2.4. 机械能输出：同步电动机将电能转换为机械能，通过转子的旋转产生轴承力矩，驱动机械设备的运动。
需要注意的是，同步电动机的转速是由供电电源的频率和极对数决定的。
在标准电网条件下，同步电动机的转速通常为1500转/分钟（50Hz频率）或1800转/分钟（60Hz频率）。
3. 应用领域同步电动机由于具有结构简单、工作可靠、效率高等特点，被广泛应用于各个领域，如：3.1. 工业生产：同步电动机可用于输送设备、压缩机、泵和风机等工业机械的驱动。
同步发电机原理
同步发电机原理一、引言同步发电机是电力系统中最常用的发电机类型之一，其原理基于旋转磁场和感应电动势。
本文将详细介绍同步发电机的工作原理。
二、同步发电机的结构同步发电机由转子和定子两部分组成。
转子通常采用永磁体或者电枢绕组，定子则是由三相绕组和铁芯构成。
三、旋转磁场的产生当三相交流电源加在定子上时，会在定子中产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场的频率与供电频率相同，通常为50Hz或60Hz。
四、感应电动势的产生当旋转磁场与转子中的永磁体或者电枢绕组相互作用时，会在转子中产生感应电动势。
这个感应电动势会驱动转子旋转，并将机械能转化为电能输出。
五、同步速度同步速度是指当旋转磁场与永磁体或者电枢绕组完全匹配时，所需要达到的旋转速度。
同步速度可以通过下面公式计算：n = f / p其中n表示同步速度（单位：r/min），f表示供电频率（单位：Hz），p表示极对数。
六、同步发电机的稳态运行当同步发电机达到同步速度后，会产生一个与供电频率相同的感应电动势。
这个感应电动势会与供电端子上的电压相平衡，使得发电机可以稳态运行。
七、励磁系统为了保持同步发电机的稳态运行，需要在转子中加入励磁系统。
励磁系统通常由直流发生器和整流器组成，它们可以为转子提供所需的磁场。
八、调节系统当负载变化时，需要通过调节系统来控制同步发电机的输出功率。
调节系统通常由自动调压器和自动调频器组成，它们可以自动调整输出功率和频率。
九、总结同步发电机是一种基于旋转磁场和感应电动势原理工作的发电机。
其结构包括转子和定子两部分，通过旋转磁场产生感应电动势来驱动转子旋转并输出电能。
为了保持稳态运行，需要加入励磁系统和调节系统来控制输出功率和频率。
《同步发电机简介》课件
机组运行和维护经验
总结词
介绍该大型电厂同步发电机组在运行和维护过程中的经验，包括运行方式、维护周期、常见故障及处 理方法等。
详细描述
该大型电厂的同步发电机组在运行过程中，采用并网运行方式，通过调节励磁电流来控制输出电压和 无功功率。机组需要定期进行维护，包括清洗、检查和更换磨损部件等。在运行过程中，常见的故障 包括转子匝间短路、定子绕组接地等，处理方法包括更换损坏的绕组、加强绝缘等。
环保化
随着环保意识的提高，未来 同步发电机将更加注重环保 设计和制造，减少对环境的 负面影响。
定制化
为了满足不同用户的需求， 未来同步发电机将更加注重 定制化设计和制造，提供更 加多样化的产品选择。
同步发电机的未来展望
广泛应用
随着能源结构的调整和可再生能源的发展，同步发电机将 在更多领域得到应用，如风力发电、水力发电和太阳能发 电等。
无刷同步发电机
采用电子换向器代替机械换向器， 结构简单，维护方便，但成本较高 。
同步发电机的应用场景
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02
03
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电力系统
作为大型电站的主要发电设备 ，为电网提供电能。
工业领域
用于驱动各种电动机、压缩机 等设备。
船舶和航空领域
用于船舶和航空器的电源系统 。
科研和军事领域
用于实验室、雷达、通信等设 备和军事用途。
THANKS
感谢观看
环保节能
采用环保材料和节能技术，降低同步 发电机的能耗和排放。
05
同步发电机的发展趋势和未来展 望
同步发电机的发展趋势
高效能
随着技术的进步，同步发电 机在效率和性能方面不断提 高，未来将更加注重高效能 的设计和制造。
CH14_同步发电机结构及工作原理概论
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第十四章
三相同步发电机的基本 工作原理与结构
2020/11/20
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本章主要内容
第一节 三相同步发电机的基本工作原理及分类 第二节 同步发电机的基本结构 第三节 大型同步发电机的基本系统 第四节 同步发电机的型号与额定值
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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。
• 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。
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
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• 同步发电机基本工作原理：导 体切割磁力线感应电动势。
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。
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。
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。
同步发电机结构及工作原理
同步发电机结构及工作原理一、引言同步发电机是一种将机械能转化为电能的发电机。
同步发电机以其高效环保、维护简单、输出电能清洁等优势，逐渐取代传统的发电机结构，成为发电行业的主流。
本文旨在介绍同步发电机的结构及其工作原理。
首先，我们将从发电机各个部分的组成结构入手，详细介绍同步发电机的构造；其次，我们将探讨同步发电机的工作原理，带您了解其发电过程的全貌。
二、同步发电机结构同步发电机的结构非常复杂，主要可分为定子、转子、调节系统等三部分。
下面我们将详细了解这些结构部件。
1.定子定子是同步发电机最关键的部分之一。
它包括定子核心、绕组、接线盒和支架四个部分。
a. 定子核心定子核心是由硅钢片叠压而成，具有较高的磁导率和较低的磁滞损耗。
定子核心的作用是增强磁场，使同步发电机在发电时稳定工作。
b. 绕组绕组是定子的另一关键部分。
它是由一系列互相交错的线圈组成的。
定子绕组通常由铜线制成，这样可以减少电能损失。
绕组的作用是在磁场中产生电磁感应，从而产生电压。
c. 接线盒接线盒是定子的一个重要组成部分。
它主要用于将定子上的绕组与汽轮机组或其他输电线路相连接。
一般来说，同步发电机的接线盒都是封闭并防水的，以避免损坏。
d. 支架支架是定子的支撑结构。
它主要由铸铁或钢材制成，并通过铆钉与定子上的绕组和接线盒相连。
支架的作用是确保定子在高速旋转时保持平衡和稳定。
2.转子转子是同步发电机的旋转部分。
它是由转子轴、极套和转子互感器等组成的。
a. 转子轴转子轴是将转子固定在汽轮机的轴上的主轴。
它通常是由高强度合金钢制成，以支撑转子高速旋转时的重量。
b. 极套极套是同步发电机转子的一个重要部分。
它位于转子的一端，从而承受了定子中产生的磁场。
因此，极套通常是由软磁材料制成，如电力钢或纯铁。
c. 转子互感器转子互感器是同步发电机中一个非常重要的部分。
它主要用于将定子中的电能转换为转子中的电能，并将电能输出。
转子互感器是由线圈和磁芯组成的。
同步发电机结构及工作原理
效率特性
总结词
描述同步发电机在不同负载下的效率表现。
详细描述
同步发电机的效率在不同负载下会有所不同。 在额定负载下，发电机的效率最高，通常可 以达到90%以上。随着负载的减小，效率也 会相应降低。因此，为了提高发电机的效率， 应尽量使其在额定负载下运行。此外，定期 维护和保养也是保持发电机高效率的重要措 施。
清洁空气滤清器
定期清洁或更换空气滤清 器，防止灰尘和杂质进入 发动机。
检查电气系统
检查发电机电气线路、传 感器等是否正常，确保电 气系统安全可靠。
常见故障及排除方法
发电机过热
检查冷却系统是否正常，机油是否足够，通风是 否良好。
发动机异响
检查发动机各部件是否正常，螺丝是否紧固，润 滑是否良好。
输出电压不稳定
同步发电机结构及工作原理
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目 录
• 同步发电机概述 • 同步发电机结构 • 同步发电机工作原理 • 同步发电机特性 • 同步发电机的维护与保养
01
同步发电机概述
同步发电机的定义
同步发电机是一种将机械能转换为电 能的旋转电机，其输出电压和频率与 转子转速保持同步。
同步发电机由定子和转子两部分组成 ，其中定子部分包含绕组和铁芯，用 于产生磁场；转子部分则通过励磁绕 组来控制磁场极性和强度。
电流特性
总结词
描述同步发电机输出电流与负载功率之间的关系。
详细描述
同步发电机的输出电流与负载功率之间存在一定的关系。随着负载功率的增加，输出电流将相应增大以满足功率 需求。同时，电流的增大会导致发电机的铜损增加，进而影响发电机的效率。
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。
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。
同步发电机结构及工作原理讲义
当电力系统频率f一定，发电机转速 n60f /p为恒
定值，这是同步发电机的主要特点。
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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。
p 3000 n
汽轮发电机转速较高，极对数较少，如转速 n=3000r/min，则极对数p=1。 水轮发电机转速较低，极对数较多，如转速 n=125r/min，则极对数p=24。
同 步 电 机篇
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昆明石林
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
概述
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。
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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或其它厚度的电工钢 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
f pn 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
f pn 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。
励磁绕组构成电机直流回路，通过电刷与外电路连 接。
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ea
N
If
n
S
随转子旋转 角速度ω
22f f
电枢感应 eeOaAEEmmcsoinstt
电势
eeObBEEmmcsoisn(tt112200 )0
ff 6p6p0n0n eeOcBEEmmcsoisn(tt112200 )0
ec
eb
三相对称负 载运行时Fra bibliotek三相对称电 枢电流 iabc
旋磁转势基Fa波Fa
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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同 步 电 机篇
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昆明石林
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。
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
N
If
n
S
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• 同步发电机基本工作原理：导 体切割磁力线感应电动势。
• 按冷却介质不同分为：空气冷却、氢气冷却、水冷 却等。
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第二节 同步发电机的基本构造
• 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202转0/11。/26
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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。
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1—定子 2—凸极式转子
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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。
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1—定子 3—隐极式转子
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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。
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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。
p 3000 n
汽轮发电机转速较高，极对数较少，如转速 n=3000r/min，则极对数p=1。 水轮发电机转速较低，极对数较多，如转速 n=125r/min，则极对数p=24。
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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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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：
f pn 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
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。
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。
• 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
励磁磁场Bf
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nn11660p0pff
nnnn1 1
(同步电机) 10
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 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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第十四章
三相同步发电机的基本 工作原理与结构
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本章主要内容
第一节 三相同步发电机的基本工作原理及分类 第二节 同步发电机的基本结构 第三节 大型同步发电机的基本系统 第四节 同步发电机的型号与额定值
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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。
• 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。
交流电势频率f的确定
f pn 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。
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同步电机的类型
• 按运行方式不同分为：发电机、电动机和调相机。 • 按结构形式不同分为：电枢旋转式（简称转枢式）
和磁极旋转式（简称转场式）。磁极旋转式按转 子结构不同又分为凸极式和隐极式。 • 按安装方式不同分为：卧式和立式。
• 按原动机类型不同分为：汽轮发电机、水轮发电机、 燃气轮发电机、柴油发电机、风力发电机、太阳能 发电机等等。