同步发电机的运行原理
同步发电机的工作原理定义
同步发电机的工作原理定义
同步发电机的工作原理定义如下:
同步发电机是利用机械能带动发电机转子转动,在转子绕组中感应出交变电动势,并提供给电网的发电机。
其主要原理是:
1. 转子绕组在同步速度下切割磁场通量,按照法拉第电磁感应定律在转子绕组中感应出交变电动势。
2. 转子转动速度和电网频率保持同步,从而使转子绕组感应的电动势波形为正弦波,频率与电网一致。
3. 转子绕组输出的电动势经过整流后激励定子绕组,形成旋转磁场。
4. 定子绕组因切割旋转磁场从而输出电压频率与电网一致的交流电。
5. 通过调节转子绕组激励电流来控制交流输出电压的大小。
6. 采用自动电压调节系统来保证输出电压稳定。
7. 发电机通过增减转子的功角来实现与电网的并联运转。
综上,同步发电机通过转子和定子绕组的协同工作在同步速度下发出与电网一致的交流电。
同步发电机的原理
同步发电机的原理
发电机的工作原理是利用电磁感应，将电能转换成机械能。
在发电机内，定子绕组通入三相交流电后，在定子铁芯中形成闭合磁路，在转子的内部，定子绕组通入三相交流电后，在转子内部形成闭合磁路。
电机工作时，随着转子旋转，在定子铁芯中产生感应电流，并在转子绕组中感应出电压。
同步发电机是一种以电力电子技术为基础的新型电机。
它的转子上装有两组互相正交的同步旋转的励磁装置，分别称为励磁电路。
当用一定频率的交流电通过励磁电路时，可使两个线圈产生感应电动势。
当再给励磁机加上一定频率的交流电时，转子产生感应电流。
感应电流产生磁场，使得励磁电路中的磁极相对于电网中其它相的电轴产生相对位移。
电轴和磁极相对于电网中其它相发生相对位移时，电轴和磁极之间便产生了一个电动势（电压），这个电动势（电压）就是发电机的工作电压。
发电机是根据电磁感应原理制成的。
在旋转磁场中有两个相互垂直、且同速转动的定子绕组。
—— 1 —1 —。
同步发电机的运行原理概要
二、凸极同步发电机
图6.11 凸极同步电机的磁路 (a)直轴；(b)交轴
二、凸极同步发电机
二、凸极同步发电机
现在只讨论磁路不饱和情况。
同步发电机内的电磁关系如下：
If
Ff
0
E0
I
Id Iq
Fad
Faq
ad
aq
E ad
E aq
U Ira
E
二、凸极同步发电机
三、电枢反应
1、ψ=0° 时的电枢反应
F
Fa ( Faq )
1 d轴
E0
I
Ff
B0 (0 )
时空矢量图
三、电枢反应
1、ψ=0° 时的电枢反应 电枢磁势Fa滞 后励磁磁势Ff 90°，合成磁 势Fδ的大小略 有增加，分布 滞后励磁磁势 Ff一个锐角， 此时电枢反应 性质为交轴电 枢反应。
三、电枢反应
一、空载运行时的主磁通
从图可见，主极 磁通分成主磁通 Φ 0和漏磁通Φ fσ两 部分，前者通过 气隙并与定子绕 组相交链，后者 不通过气隙，仅 与励磁绕组相交 链。
0
f
一、空载运行时的主磁通
空载时： I=0 ，If≠0 , n=nN
空载时发电机内部电磁关系
0 E0 4.44 fNkN 10 I f Ff I f N f f 只增加磁极部分
同步发电机在对称负载下稳定运行时，维 持转速(频率)和功率因数为常数的条件下， 发电机的端电压U、负载电流I、励磁电 流If是3个主要的运行参数，它们都可以 在运行中被测量。 它们之间互有联系，当保持其中一个量为 常数，另外两个量之间的函数关系称为运 行特性。
同步发电机工作原理
同步发电机工作原理
同步发电机是一种采用电磁转矩原理工作的发电设备。
它的工作原理可以通过以下几个步骤来描述。
1. 电场产生：发电机中的励磁绕组（通常是一组电磁铁）被直流电源电流激励，产生磁场。
这个磁场称为励磁磁场。
2. 磁场旋转：当励磁绕组产生磁场后，转速恒定的主轴开始旋转，使得励磁磁场也随之旋转。
3. 电磁感应：旋转的磁场切割通过发电机绕组中的导线，产生感应电动势。
这个电动势的大小与磁场强度、导线长度和速度等因素有关。
4. 输出电流：感应电动势驱动负载电流从绕组中流过，这样就实现了电能的转换。
同时，为了使发电机能持续地产生电能，感应电动势还需克服负载电流的阻力，并推动电流在绕组中流动。
5. 扩散磁场：发电机的旋转会导致励磁磁场受到有限的扩散，以保持与导线磁场的相对运动。
这种扩散过程消耗了一部分机械功，因此在发电机的使用中需要注意功率损失问题。
总的来说，同步发电机利用旋转的磁场与导线的相对运动产生感应电动势，从而将机械能转化为电能。
它的工作原理是基于电磁感应定律和电磁转矩原理，使得发电机能够稳定输出电能供应。
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。
同步发电机的工作原理
同步发电机的工作原理
同步发电机是一种常用于发电的电机，其工作原理基于电磁感应和电流激励的相互作用。
首先，同步发电机的转子由直流激励线圈和交流绕组组成。
直流激励线圈通过外部直流电源提供直流电流，形成一个磁场。
交流绕组则与电网相连，接受电网中的电压。
当同步发电机的转子旋转时，直流激励线圈产生的磁场也随之旋转。
这个旋转的磁场将与交流绕组中的电流相互作用，产生电磁感应力。
根据法拉第电磁感应定律，电磁感应力会导致交流绕组中的电流发生变化。
这个电流变化又会产生额外的磁场，与直流激励线圈产生的磁场叠加在一起。
如果两者的磁场方向一致，它们将相互增强，使得感应力增大。
反之，如果磁场方向相反，它们将相互抵消，使得感应力减小。
当感应力达到一个平衡时，同步发电机的转速将与电网的频率完全同步。
这是因为电网的频率是固定的，而同步发电机的旋转速度取决于直流激励线圈提供的直流电源电流。
因此，在感应力的作用下，同步发电机的转子将转向与电网频率相同的速度。
最后，同步发电机通过交流绕组将同步旋转的磁场转化为交流电能，输出给电网。
这样，同步发电机就实现了将机械能转化为电能的功能。
总结起来，同步发电机的工作原理是通过电磁感应力和电流激励的相互作用，使得转子转速与电网频率同步，并将机械能转化为电能输出到电网中。
同步发电机同步运行的条件
同步发电机同步运行的条件
标题：同步发电机的同步运行条件
一、引言
同步发电机是一种重要的电力设备，广泛应用于发电厂和大型工矿企业。
同步运行是同步发电机正常工作的必要条件，它涉及到发电机的电压、频率、相位等多个因素。
本文将详细介绍同步发电机同步运行的条件。
二、同步运行的基本原理
同步运行是指发电机转子磁场与定子旋转磁场以相同的速度和方向旋转，使得发电机的转矩为零，保持稳定的运行状态。
在这个状态下，发电机可以输出恒定的电压和频率。
三、同步运行的条件
1. 电压相同：同步发电机的端电压应与电网电压大小相等，相位相同。
2. 频率相同：同步发电机的频率应与电网频率一致。
3. 相序相同：同步发电机的相序应与电网的相序一致。
4. 功角等于零或为常数：在电机的d-q坐标系中，功角应为零或为常数，这意味着电机产生的电磁转矩与负载转矩平衡，电机处于稳定运行状态。
四、同步运行的实现方法
为了使同步发电机满足上述同步运行条件，通常采用以下两种方法：
1. 手动并网：通过调整发电机的励磁电流和原动机的转速，使得发电机的电压、频率、相位与电网匹配，然后手动闭合开关进行并网。
2. 自动并网：通过自动调节装置（如自动电压调节器、自动频率调节器）来自动调整发电机的电压和频率，使之与电网匹配，然后自动闭合开关进行并网。
五、结论
同步运行是同步发电机正常工作的重要条件，只有满足这些条件，发电机才能输出稳定的电压和频率，保证供电质量。
因此，理解和掌握同步运行的条件及其实现方法，对于提高发电机的工作效率和稳定性具有重要意义。
同步发电机的工作原理、
同步发电机的工作原理、
同步发电机是一种常见的电力发电设备，其工作原理是通过机械能转换成电能的一种装置。
它的工作原理主要包括旋转磁场、感应电磁场和电磁感应三个方面。
同步发电机的工作原理涉及到旋转磁场。
同步发电机内部有一组定子线圈，通过外部的能源输入（如燃气、水力等），驱动转子进行旋转。
当转子旋转时，会产生一个旋转的磁场，这个磁场的方向和大小都是随着转子的旋转而变化的。
这个旋转磁场是同步发电机工作的基础。
同步发电机的工作原理还涉及到感应电磁场。
在同步发电机的定子线圈周围，有一组感应线圈。
当旋转磁场通过定子线圈时，会在感应线圈中产生一个感应电磁场。
这个感应电磁场的方向和大小都是随着旋转磁场的变化而变化的。
感应电磁场的产生是由于磁场的变化导致定子线圈中的电流发生变化，从而产生感应电磁场。
同步发电机的工作原理还涉及到电磁感应。
当感应电磁场通过感应线圈时，会在感应线圈中产生一个感应电流。
这个感应电流的大小和方向都是随着感应电磁场的变化而变化的。
感应电流的产生是由于感应电磁场的变化导致感应线圈中的电流发生变化，从而产生感应电流。
这个感应电流就是同步发电机产生的电能。
同步发电机的工作原理是通过旋转磁场、感应电磁场和电磁感应三
个方面相互作用，将机械能转换成电能。
通过外部能源的驱动，同步发电机内部的转子旋转产生旋转磁场，旋转磁场通过定子线圈产生感应电磁场，感应电磁场通过感应线圈产生感应电流，从而产生电能。
同步发电机的工作原理是电力发电系统中的重要组成部分，它的稳定运行对于保障电力供应具有重要意义。
15.0同步发电机的运行原理解析
动画
交轴q A相相轴
1
A
N
S
X
将空间矢量和时间矢量画在 一个图中构成时空矢量图 将定子各相的时间参考轴 （时轴）取在各自的绕组轴 线时，矢量 B f 和矢量 0 同方向。
1 2 f
直轴
相轴 时轴
E 0
0
Bf
Ff
15.2 对称负载时的电枢反应
空载时，同步电机中只有一个以同步转速旋转的 转子磁场，即励磁磁场。 当定子绕组接负载后，定子绕组中产生三相对称 电流，该电流产生电枢磁动势基波Fa也为旋转磁
I q I cos
I 可以认为三相交轴电流 q 系统产生了交轴电枢磁势
Faq，对主极磁势Ff1起交磁作用；三相直轴电流 I d 系统产生直轴电枢磁势Fad，对主极磁势Ff1起助磁 （去磁）作用
总结：画时空矢量图时需要注意的问题 （1）取每相的相轴和时轴重合；
I （2）相电流相量 与该电流系统产生的合成磁动
当转子以同步转速n1旋转时，主磁通切割定子绕组， 感应出三相电势，基波为 E 4.44 fN k 两极动画
0 1 N1 0
改变励磁电流If以改变主磁通Φ 0的大小，可得到不同 的空载电势E0值。绘制E0＝f(If)曲线—空载特性曲线 由于E0 ∝Φ 0 ，Ff ∝If， 0 E 0 因此适当改变比例尺，空载 特性曲线即可变为磁化曲线 电机的饱和系数：
同相位时（ψ＝0 ）的电枢反应 I 和 E 一、 0
分析可见， Fa作用于q轴， F 此时的电枢 反应称为交 轴电枢 反应， Ff 1 Fa称为交轴 d轴 A 电枢磁动势。
q轴 q轴 A相相轴
时轴
Fa
Z
N
B
同步电机的的工作原理
同步电机的的工作原理
同步电机的工作原理是基于电磁感应原理。
当通过电流流过定子绕组时，产生的磁场会与转子上的永磁体磁场相互作用，从而使得转子开始旋转。
根据电磁感应定律，当磁场改变时，会产生感应电动势，这个感应电动势会引起电流在定子绕组中的流动，进而产生磁场。
这个磁场与转子上的永磁体磁场相互作用，使得转子继续旋转。
因此，通过交流电源向定子绕组提供电流，同步电机能够保持转速与电源频率的同步。
同步电机的旋转速度由电源频率决定，因此也称为频率控制同步电机。
同步电机的转速与电网（交流电源）频率之间存在一定的比例关系，通常以极数来表示。
同步电机还可以通过调整励磁电流来实现转速调节。
当调整励磁电流时，可以改变转子上的磁场强度，从而改变同步电机的转速。
需要注意的是，同步电机在启动时无法自行启动，其转子必须与电源的频率和相序同步。
而在运行过程中，若失去同步，转子将会停止旋转。
因此，同步电机通常需要通过其他装置（例如变频器）来控制电源频率和相序，以确保正常启动和稳定运行。
总结来说，同步电机的工作原理是通过电流在定子绕组中产生磁场与转子上的永磁体磁场相互作用，使得转子旋转，并通过电源频率和相序来保持转速与电源同步。
同步电机的运行原理新
•
•
功率角(功角)θ : 是 E0 与U 的时间相位角.三者关系: θ
直轴（纵轴、d 轴）：主磁极轴线位置。 交轴（横轴、q 轴）：与直轴成 900 电角度的位置。 相轴： 每相绕组的轴线位置。
时轴: 时间相量在其上投影可得瞬时值
（2）电枢反应性质
内功率因数角Ψ=00
时轴
.
E0A
Fδ
.
IA
.
空载运行：当原动机带动发电机在同步转速 下运行，励磁绕组通过适当的励磁电流，电 枢绕组不带任何负载时的运行情况。
一、基波励磁磁动势
当励磁绕组中通入直流电流后，产生 随转子一起旋转的磁动势，称为励磁磁动 势。因为它随转子一起转动，从定子上看， 它也是一个旋转磁动势，所以同电枢绕组 磁动势的分析方法一样。
三、基波气隙磁密空间矢量
1、隐极机： 气隙均匀，当铁心不饱和时，气隙磁密与磁动势
成正比，基波磁动势产生正弦波磁密，再不考虑磁铁 的磁滞涡流效应下，磁密波的相位和磁动势波的相位 相同。
2、凸极机：
气隙不均匀，即使铁心不饱和，气隙中产生的 磁密大小与磁动势大小不成正比，正弦的基波励磁 磁动势产生的磁密波是非正弦分布的，磁密波还要 分解基波和一系列谐波，基波磁密和基波磁动势仍 然同相位。
Fa
A
N
.
.
.
E0B
E 0C
IC
Z
直轴助磁电枢反应
SX
B
内功率因数角00<Ψ<900
时轴
.
E0A
.
IC
.
ψ IA
.
.
E0C I B
d轴 Ff
.
E0B
q轴 A轴
Y
C
同步发电机的工作原理
同步发电机的工作原理
同步发电机是一种能够与电网同步运行的发电设备，它的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 传动机械能：同步发电机通常由涡轮机、水轮机等传动机械能的装置驱动，使转子旋转。
2. 激励电流：同步发电机中的励磁系统会产生一定的激励电流，这个激励电流是通过直流电源提供的，并且会通过励磁力调节装置进行控制。
3. 产生磁场：通过激励磁体，激励电流在转子中产生磁场。
这个磁场会随着转子的旋转而旋转。
4. 电磁感应：当转子旋转时，转子的磁场就会与定子中的线圈相互作用，引起电磁感应。
这个感应电压会通过定子绕组的输出端子输出。
5. 同步运行：输出的感应电压会与电网的电压进行匹配，通过控制发电机的励磁系统，保持感应电压与电网电压的同频同相，使发电机能够与电网同步运行。
通过以上的工作原理，同步发电机可以稳定地向电网供电，并且保持与电网的频率和相位同步，实现对电网的有源功率调节。
同时，它还具备一定的励磁控制特性，能够实现对发电机的有功和无功输出进行调控。
无刷同步发电机的工作原理
无刷同步发电机的工作原理一、转子原理无刷同步发电机的转子由永磁体组成，这些永磁体分布在转子表面，形成一组磁极。
当外部电源接通，形成交变电流通过定子线圈时，通过磁极磁场的作用，会在定子的线圈中感应出交变电动势。
根据法拉第电磁感应定律，线圈所感应到的电动势与磁场变化的速度成正比。
因此，转子中的永磁体随着转速的变化，使得磁场变化的速度也发生改变，在定子中感应出电动势。
这样，通过转子和定子之间的磁场变化，可以实现能量的转换与传输，使得机械能转化为电能。
二、定子原理无刷同步发电机的定子由线圈组成，这些线圈固定在发电机的定子上。
当外部电源接通，形成直流电流通过定子线圈时，在线圈中产生一个恒定的极性磁场。
同时，通过转子上的永磁体与定子上的线圈的磁场相互作用，产生一个交变磁场。
根据电磁感应定律，一个磁场线与一个线圈切割速度的改变会在线圈中感应出电动势。
当永磁体随着转子的转动，在定子线圈上产生一个变化的磁场时，就会在定子线圈中感应出交变电动势。
这样，通过定子线圈与转子永磁体之间的磁场作用，可以实现机械能向电能的转化。
无刷同步发电机的工作过程中，通过转子和定子之间磁场变化的作用，实现能量的转换与传输，从而将机械能转化为电能。
同时，无刷同步发电机的转子由永磁体组成，因此不需要额外的励磁电源，能够直接产生电磁场，大大提高了转子的效率。
此外，无刷同步发电机的定子线圈可根据需要进行串联或并联，以满足不同功率需求的发电机。
总结起来，无刷同步发电机的工作原理可以归结为转子原理和定子原理两个方面。
转子原理是通过转子中的永磁体随转速的变化，在定子中感应出电动势来实现机械能向电能的转化；定子原理则是通过定子线圈产生的恒定磁场与转子上的永磁体产生的变化磁场相互作用，在线圈中感应出交变电动势，实现机械能向电能的转化。
无刷同步发电机由于无需外部励磁电源，具有高效率和可靠性的特点，广泛应用在发电领域。
同步发电机的基本原理
同步发电机的基本原理与应用同步发电机是现代发电设备中应用十分广泛的一种发电机。
在电力系统中，同步发电机起着至关重要的作用。
本文将介绍同步发电机的基本原理和应用。
同步发电机是指在转速固定的情况下，与电网频率同步工作的发电机。
同步发电机主要由转子、定子、励磁系统和保护系统等部分构成。
其中，励磁系统是控制同步发电机发电电压的关键。
同步发电机的工作原理是利用磁场相互作用来发电。
当外加励磁磁场与定子磁场同步时，就能发生电磁感应，从而产生电能输出。
同步发电机在电力系统中有着广泛的应用。
它可以作为主发电机或备用发电机，以保证电力系统的可靠性和稳定性。
同时，同步发电机还可以作为无功补偿的手段，通过调节励磁电流大小来调节电力系统中的无功功率，并提高系统的功率因数。
同步发电机的使用需要注意以下几点。
首先，同步发电机必须与电网频率同步。
其次，应严格按照规定的励磁条件来设置励磁电路，以确保发电机的电气性能。
最后，为了保护同步发电机，应该设置完善的保护系统。
总之，同步发电机是电力系统中必不可少的设备，其基本原理和应用需要掌握。
我们应该认真学习和研究同步发电机的工作原理和保护方法，以更好地保障电力系统的安全运行。
同步发电机工作原理
同步发电机工作原理
同步发电机是一种将机械能转换为电能的设备，它是发电厂中最常见的发电设备之一。
同步发电机的工作原理是利用磁场的相互作用来产生电能。
在同步发电机中，转子是通过机械能驱动旋转，而定子则是通过磁场产生电能。
下面将详细介绍同步发电机的工作原理。
1. 磁场的产生。
在同步发电机中，磁场是由定子上的励磁绕组产生的。
励磁绕组中通入直流电流，产生磁场，这个磁场是固定不变的。
这个磁场的产生是通过励磁系统来实现的，励磁系统可以是直流发电机、整流器等设备。
2. 转子的旋转。
当同步发电机的转子被机械能驱动旋转时，转子上的绕组也会产生磁场。
这个磁场是随着转子的旋转而变化的。
转子上的磁场与定子上的磁场相互作用，产生感应电动势。
这个感应电动势会导致电流在绕组中流动，从而产生电能。
3. 电能的输出。
通过转子上的绕组产生的电流，可以通过同步发电机的输出端子输出。
这个电流是交流电，可以通过变压器进行升压或降压，然后输送到电网中，供给用户使用。
总结一下，同步发电机的工作原理是利用磁场的相互作用来产生电能。
定子上的励磁绕组产生固定的磁场，而转子上的绕组通过机械能驱动旋转产生变化的磁场，这两个磁场相互作用，产生感应电动势，最终产生电能输出。
同步发电机在发电厂中起着至关重要的作用，它是将机械能转换为电能的关键设备之一。
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，其工作原理如下：
1. 电磁感应：同步发电机利用电磁感应的原理来产生电能。
当发电机的转子与定子相对旋转时，会在定子的线圈中产生磁场，这个磁场会穿过线圈，导致线圈内的导体产生感应电流。
2. 动态磁场：发电机的转子上通常有一组励磁线圈，当这些线圈通过电流时，会在转子上产生一个磁场。
这个磁场与定子上的磁场相互作用，导致转子相对定子旋转。
3. 同步：当转子旋转并且频率与电源频率相匹配时，转子上的励磁磁场与定子的磁场同步。
这个同步状态允许电能从转子传输到定子，产生输出电能。
4. 无刷式同步发电机：许多现代的同步发电机是无刷式的，即转子上没有刷子和滑环。
这些发电机通过在转子上嵌入永磁体，产生一个恒定的磁场。
这种无刷式的设计减少了能量损耗和维护成本。
总的来说，同步发电机的工作原理是利用电磁感应和磁场相互作用，将机械能转化为电能。
通过控制励磁电流和转子的旋转速度，可以调节发电机的输出电压和频率。
这使得同步发电机成为一种重要的发电设备，广泛应用于发电站、风力发电和水力发电等领域。
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tan Ixt U sin U cos
二、凸极同步发电机
1、电磁过程
• 其结构特点是气隙沿电枢圆周不均匀。 • 考虑到凸极电机气隙的不均匀性，把电枢反
应分成直轴和交轴电枢反应分别来处理。 （双反应理论）
二、凸极同步发电机
图6.11 凸极同步电机的磁路 (a)直轴；(b)交轴
1
Ff
Fa ( Fad ) I&
时空矢量图 E&0
三、电枢反应
3、ψ=-90° 时的电枢反应
• 直轴增磁电枢反应。 • 电磁力f1在转子上不产生的电磁转矩。
• 合成磁动势Fδ增大，使发电机的端电压上升。
• 要想保持发电机的端电压不变，需减小发电 机的励磁电流。
• 发电机输出无功功率。
三、电枢反应
第6章 同步发电机的运行原理
同步发电机的主磁通 同步发电机的电动势方程式
和相量图 同步发电机的运行特性
6.1 同步发电机的主磁通
一、空载运行时的主磁通
同步发电机空载运行是指同步发电机被
原动机带动到同步转速，转子励磁绕组通 过直流励磁电流，定子绕组开路（定子绕 组电流为零）时的运行状况。（图示）
Ff
三、电枢反应
2、ψ=90° 时的电枢反应
• 直轴去磁电枢反应。 • 电磁力f1在转子上不产生的电磁转矩。
• 合成磁动势Fδ减小，使发电机的端电压下降。
• 要想保持发电机的端电压不变，需增大发电 机的励磁电流。
• 发电机输出无功功率。
三、电枢反应
3、ψ=-90° 时的电枢反应
F
d轴 B0 (&0 )
• Xa（隐）>Xad（凸）>Xaq（凸）
二、凸极同步发电机
3、相量图 • 以发电机端电压为参考相量，作带阻感负载
的相量图如下：
E0 U cos( ) Id xd U cos Ixd sin
tan Ixq U sin U cos
二、凸极同步发电机
说明：
• E&0 、ψ的公式同样适用于隐极电机，只要
二、凸极同步发电机
不计磁饱和时
Ead和 Eaq可以用相应的负电抗压降来表示
其中：
xad 电xa抗q
—直轴电枢反应
二、凸极同步发电机
• 综上，有凸极同步发电机的电动势平衡方程 式：
二、凸极同步发电机
其中：
xd xq
—直轴同步电抗xd， xad x —交轴同步电抗xq， xaq x
• 由于电枢绕组的电阻ra很小，可以忽略不计， 则凸极同步发电机的电动势平衡方程式可写
对应：Id I sin Iq I cos
分别为直轴和交轴分量 。
6.2 同步发电机的电动势方程 式和相量图
一、隐极同步发电机
1、电磁过程
• 其结构特点是气隙均匀，故同一电枢磁动势 作用在圆周气隙上的任何位置所产生的气隙 磁场和每极磁通量都是相同的，没必要象凸 极转子一样分解成交、直两个分量，可以整 体考虑电枢反应的影响。
=0.8（滞后）， xt=2.35Ω，忽略电枢电
阻，求额定运行时的E0N和ψN 。
解：发电机定子额定电流
二、凸极同步发电机
发电机定子采用Y接法，其额定相电压
6.3 同步发电机的运行特性
• 同步发电机在对称负载下稳定运行时，维 持转速(频率)和功率因数为常数的条件下，
发电机的端电压U、负载电流I、励磁电流 If是3个主要的运行参数，它们都可以在
励磁I f Ff
•
0
•
E0
•
•
电枢 I Fa
•
•
a
Ea
U
•
I ra
•
•
E jIx
一、隐极同步发电机
2、电动势方程式 参考正方向的选定： • 相电流：首端流出为正； • 相电动势：与相电流同正方向（并非同相
位）； • 相电压：首端指向末端为正。
一、隐极同步发电机
• 采用发电机惯例，以输出电流作为电枢电流 的正方向时，定子任一相的电动势方程为：
• 频率的调节：
转子转速越高，定子绕组感应电势E0的频率越
高。即 n↑→ f↑。f=pn/60
要产生50Hz的交流电压，对于汽轮发电机 （p=1）来说，必须使转速保持3000r/min。
一、空载运行时的主磁通
0
f
从图可见，主极 磁通分成主磁通 Φ0和漏磁通Φfσ 两部分，前者通 过气隙并与定子 绕组相交链，后 者不通过气隙， 仅与励磁绕组相 交链。
一、空载运行时的主磁通
• 空载时： I=0 ，If≠0 , n=nN • 空载时发电机内部电磁关系
If
Ff
If Nf
0 f
励磁磁动势Ff的影响，称为电枢反应。
三、电枢反应
• 两种磁动势性质比较：
励磁磁 动势
基波 波形
大小
正弦波
恒定，由励 磁电流决定
位置
由转子位 置决定
转速
由转子转 速决定
电枢磁 动势
正弦波
恒定，由电 枢电流决定
由电流瞬 时值决定
由电流的 f和p决定
结论：电枢磁动势Fa和励磁磁动势Ff在空间 相对静止。
电枢 反应 性质
交轴
直去
直增 交、 直去 交、 直增
影响
Ψ≈φ
负载
F U N(f) 性质
波形 畸变
不变
下降
R
削弱 下降 不变 L
增强 增大 不变 C
削弱 下降 下降 R、L
增强 增大 下降 R、C
三、电枢反应
说明：
Fa Fad Faq
；I&对I&d应：I&q
而：
Fad Fa sin Faq Fa cos
其中：
xa —电枢反应电抗 x —定子绕组漏电抗 xt xa x —隐极同步发电机的同步电抗
一、隐极同步发电机
• 同步电抗xt表征对称稳态运行时，电枢旋转 磁场和漏磁场总效应的一个综合参数。
• 同步电抗是同步发电机的一个重要参数，它 的大小直接影响发电机端电压随负载波动的 幅度、发电机短路电流的大小及在大电网中 并列运行的稳定性。
Ff
B0 (&0 ) Fad I&d
时空矢量图
• 既有交轴电 枢反应，又 有直轴增磁 电枢反应。
• 发电机既输 出有功功率， 又输出无功 功率。
三、电枢反应
ψ
Fa
位置
Fa
记作
00
q轴
Faq
900
d轴
Fad
-900 d轴
Fad
0~900 d、q轴 Fad Faq
-900~00 d、q轴 Fad Faq
一、隐极同步发电机
因为电枢反应电动势Ea正比于电枢反应磁通 Φa，不计磁饱和时，Φa又正比于电枢磁动 势Fa和电枢电流I，即
• 在若将不 滞时计后间定于相子位I铁上9耗，0°E,电aΦ滞角a 后与度于,I于Φ同是a9相亦0位°可，电写则角成度E负，a
电抗压降的形式，即
一、隐极同步发电机
• 综上，有隐极同步发电机的电动势平衡方程 式：
二、凸极同步发电机
二、凸极同步发电机
• 现在只讨论磁路不饱和情况。 • 同步发电机内的电磁关系如下：
If
Ff
•
•
0
E0
•
I
•
•
Id
Fad ad
E ad
U
Iq
Faq
•
aq
•
E aq
Ira
•
•
E
二、凸极同步发电机
2、电动势方程式
• 采用发电机惯例，以输出电流作为电枢电流 的正方向时，定子任一相的电动势方程为：
磁力f1，在转子上产生的电磁转矩与转子的 转向相反，对发电机起制动作用。 • 要想维持转速不变，就要相应地增加原动机 的输入机械功率。 • 交轴电枢反应实现了机电能量的转换，发电 机有有功功率输出。
三、电枢反应
2、ψ=90° 时的电枢反应
Fa ( Fad )
1
I&
E&0
B0 (&0 ) F
d轴
时空矢量图
如右图。
电机磁路的饱和系
数：
k
E0 UN
通常同步发电机的 kμ大约为1.1～1.25。
I f 0 I f 0
一、空载特性
• 空载电动势的调节：
根据E0=4.44fN1kN1Φ0 和If → Φ0可知，调节 励磁电流If，可改变磁通Φ0，从而改变定子 绕组感应电势E0。即If↑→ E0↑；If↓→ E0↓。
一、隐极同步发电机
• 由于电枢绕组的电阻ra很小，可以忽略不计， 则隐极同步发电机的电动势平衡方程式可写 成：
Байду номын сангаас
一、隐极同步发电机
3、等效电路和相量图
• 根据隐极同步发电机的电动势平衡方程式 （忽略电枢电阻）可做出如下隐极同步发电 机的等效电路图： Xt
•
I
•
U
一、隐极同步发电机
• 以发电机端电压为参考相量，作带阻感负载 的相量图如下：
令
公式中 U、I、E 均为相值；Xd =Xq = Xt
•
性质：滞后 >0 、超前 <0；
• 公式可直接改为标幺值形式。基值选定如下：
–容量基值 –电压基值 –电流基值 –阻抗基值
Sb = mUN Φ IN Φ Ub = UN Φ Ib = IN Φ Zb = UNΦ /IN Φ
二、凸极同步发电机
例1： 一台汽轮发电机 PN=135MW，定子三 相绕组Y接法，额定电压 UN=13.8kV，cos