同步发电机结构及工作原理
《同步发电机》课件
清洁保养
保持同步发电机的清洁 ，定期进行保养，如更 换润滑油、清洗空气过
滤器等。
故障处理
及时发现并处理同步发 电机运行中的故障，防
止设备损坏。
记录管理
建立并维护同步发电机 的运行记录，以便对设
备进行跟踪和管理。
04
同步发电机的故障诊断 与处理
同步发电机常见故障类型
机械故障
包括转子、定子、轴承等部件的故障 ，如转子不平衡、轴承磨损等。
03
对于热故障，可能需要 加强冷却系统或调整负 载以降低温度。
04
对于控制和保护系统故 障，可能需要修复或更 换失灵的调节器或保护 装置。
05
同步发电机的未来发展 与展望
同步发电机技术发展趋势
01
02
03
高效能化
随着技术的不断进步，同 步发电机在材料、设计和 制造方面将更加高效，提 高发电效率和降低能耗。
电气故障
包括定子绕组、转子绕组、励磁系统 等部分的故障，如匝间短路、励磁绕 组开路等。
热故障
由于发电机过热引起的故障，如定子 绕组过热、轴承过热等。
控制和保护系统故障
包括励磁调节器、控制系统等部分的 故障，如调节器失灵、保护装置误动 作等。
度监测
通过监测发电机的振动和声音，可以发现 机械和电气故障。
同步发电机的应用场景
水力发电
核能发电
利用水轮机带动同步发电机转动，将 水能转换为电能，广泛应用于水电站 。
利用核反应堆产生的热能驱动汽轮机 ，进而带动同步发电机转动，将核能 转换为电能，广泛应用于核电站。
火力发电
利用汽轮机带动同步发电机转动，将 热能转换为电能，广泛应用于火电站 。
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。
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
感谢观看
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。
永磁同步发电机的结构和工作原理
永磁同步发电机的结构和工作原理1. 结构
永磁同步发电机由以下几个主要组成部分构成：
1.1 转子
- 转子是永磁同步发电机主要的转动部件；
- 转子上附着着磁铁或永磁体，产生磁场；
- 转子可分为内转子和外转子两种类型。
1.2 定子
- 定子是永磁同步发电机中固定的部件；
- 定子上布置有线圈，产生旋转磁场；
- 定子可分为内定子和外定子两种类型。
1.3 接线盒
- 接线盒用于连接定子线圈和外部电路；
- 接线盒通常位于发电机的外部。
1.4 轴承
- 轴承用于支撑转子；
- 轴承可以是滚动轴承或滑动轴承。
1.5 终端盒
- 终端盒用于连接发电机输出端和外部电路；
- 终端盒通常位于发电机的外部。
2. 工作原理
永磁同步发电机利用磁场的作用原理进行发电，其工作原理如下：
1. 当外部励磁电流流过转子上的磁铁时，转子产生磁场；
2. 由于转子上的磁场与定子上的线圈磁场相互作用，产生转子在定子中旋转的力；
3. 定子上的线圈通过不断交流变化的电流产生旋转磁场；
4. 旋转磁场与转子上的磁场相互作用，使转子保持旋转状态；
5. 由于转子的旋转，发电机产生交流电。
综上所述，永磁同步发电机通过转子和定子之间的磁场相互作用产生电能输出。
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以上是关于永磁同步发电机的结构和工作原理的简要介绍。
如需进一步了解，请参考相关资料或参考专业领域的研究成果。
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。
同步电机的基本工作原理与结构_图文
额定运行时加在 在额定运行状
三相定子绕组上 态下三相定子
的线电压。
绕组的线电流
对同步发电机额定值.之间关系为：
６.2 同步发电机的空载运行
同步发电机被原动机拖动到同步转速，励磁绕组中通入直流 电流 ，定子绕组开路的运行称为空载运行。 电磁关系：
空载电动势 大小：
空载特性：
此种情况下
---直轴分量 ---交轴分量
--直轴同步电抗 --交轴同步电抗
分别表征在对称负载下，单位直轴或 交轴三相电流产生的总电枢磁场在电 枢每一相绕组中感应的电动势。
二、凸极同步发电机的相量图 作图步骤
6.4.2隐极同步发电机的电动势方程、相量图和等效电路
一、电动势方程
电磁关系：
令
电动势平衡方程
不计磁路饱和时有下列关系
--同步电抗
称为“V”形
曲线。
对于一个给定的有功功率输出就有一条V形曲线，有功功率 越大，曲线向上移，因此可是以得到一簇“V”形曲线。
６.6 同步电动机和同步调相机
6.6.1 同步电动机
一、同步电机的可逆原理
同步电机的运行是可逆 的，既可以用作发电机，还 可以用作电动机。
同步电机运行于发电 机状态时，如图所示。
转子
C A
定子绕组
B
机械端口 电端口 定子铁心
返回
返回
1、汽轮发电机结构 （1）定子铁心
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
同步电机原理和结构
6018.1同步电机原理和结构1 •同步发电机原理简述（1）结构模型：同步发电机和其它类型的旋转电机一样， 由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。
最常用的转场式同步电机的定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排 列的三相对称交流绕组。
这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁 心和电枢绕组。
转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直 流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场（也称主磁场、转子磁场）。
除了转场式同步电机外， 还有转枢 式同步发电机，其磁极安装于定子上，而交流 绕组分布于转子表面的槽内，这种同步电机的 转子充当了电枢。
图 8-1-1给出了典型的转场 式同步发电机的结构模型。
图中用 AX 、BY ， CZ 共3个在空间错开120°电角度分布的线 圈代表三相对称交流绕组。
（2 ）工作原理同步电机电枢绕组是三相对称交流绕组，当 原动拖动转子旋转时，通入三相对称电流后，会产生高速旋转磁场，随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场），会在其中感应出大小和方向按周期性变化的交变电势，每相感应电势的有效值为， E o = 4.44fN ① f k w（ 8-1-1 ）式中f ――电源频率；①f ――每极平均磁通； N ——绕组总导体数；k w ---------------- 绕组系数；E 0是由励磁绕组产生的磁通 ①f 在电枢绕组中感应而得，称为 励磁电势（也称主电势、 空载电势、转子电势）。
由于三相电枢绕组在空间分布的对称性，决定了三相绕组中的感应 电势将在的时间上呈现出对称性，即在时间相位上相互错开 1/3周期。
通过绕组的出线端将三相感应电势引出后可以作为交流电源。
可见，同步发电机可以将原动机提供给转子的 旋转机械能转化为三相对称的交变电能。
感应电势的频率决定于同步电机的转速 n 和极对数p ,即同步电机图8-1-1 同步电机结构模型2供电品质考虑，由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值， 这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。
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
同步发电机结构
一、同步发电机结构
同步发电机主要由定子、转子和其他部件组成。
定子部分包括定子铁芯、定子绕组、机座；
转子部分包括转子铁芯、励磁绕组和滑环(隐极式转子还有套箍、心环，凸极式转子有磁极、
磁轭、转子支架)；
其他部件包括电刷装置、端盖、轴承和风扇等。
二、同步发电机工作原理
同步发电机是根据电磁感应原理工作的，它通过转子磁场和定子绕组的相对运动，将机械能
转变为电能。
当转子在外力带动下，转子磁场和定子导体作相对运动，即导体切割磁力线，因此在导体中
产生感应电动势，其方向可根据右手定则判定。
由于转子磁极的位置使导体以垂直方向切割磁力线，所以此时定子绕组中的感应电动势最
大。
当磁极转过90度后。
磁极成水平位置，导体不切割磁力线，其感应电动势为零。
转子再转
90度，定时定子绕组又以垂直方向切割磁力线，使感应电动势达到最大值，但方向与前相
反。
当转子再转90度，感应电动势又变为零。
这样转子转动一周，定子绕组的感应电动势也发
生正、负变化。
如果转子连续匀速旋转，在定子绕组中就感应出一个周期性不断变化的交变
电动势。
Classified as Internal。
单相同步发电机的结构和工作原理
单相同步发电机的结构和工作原理1. 引言单相同步发电机是一种广泛应用于工业生产和家庭用电的发电设备。
了解其结构和工作原理对于理解电力系统的运行和维护至关重要。
本文将介绍单相同步发电机的结构和工作原理。
2. 结构概述单相同步发电机主要由绕组、转子、定子、电和控制器等部分组成。
2.1 绕组绕组是发电机的关键组成部分之一，它通过电流在线圈中产生磁场，从而实现电能转化。
绕组通常采用铜线制成，由绝缘材料包覆以避免电流短路。
2.2 转子转子是发电机旋转的部分，通常由磁铁制成。
当绕组通过电流产生磁场时，转子的磁铁会受到引力作用，使得转子与绕组同步旋转。
2.3 定子定子是固定在发电机内部的部件，其主要作用是产生磁场与转子的磁场相互作用，从而产生电流。
定子一般由硅钢片制成，以降低磁阻和磁能损耗。
2.4 电电是为了提高单相同步发电机的功率因数而安装的附加设备。
它可以储存和释放电能，平衡发电机输出功率和负载功率之间的差异，从而提高系统效率。
2.5 控制器控制器是单相同步发电机的智能化管理部分，它通过监测转速、电流和电压等参数，自动调整发电机的工作状态，以实现稳定的发电输出。
3. 工作原理单相同步发电机的工作原理基于电磁感应和同步旋转原理。
当发电机启动时，控制器将电流导入绕组，产生一个旋转的磁场。
该磁场与转子磁铁相互作用，使得转子开始同步旋转。
同时，定子中的绕组通过电磁感应产生电流，这个电流就是我们所需的电能。
为了维持稳定的发电输出，控制器会不断监测电压和电流，并调整绕组的电流。
当负载功率增加时，控制器会增加绕组的电流来保持电压稳定。
当负载功率减少时，控制器会减少绕组的电流，以避免过电压。
4. 总结通过了解单相同步发电机的结构和工作原理，我们可以更好地理解电力系统的运行和维护。
单相同步发电机的工作原理基于电磁感应和同步旋转原理，通过控制器的智能管理，能够稳定地输出电能。
同时，电容器的使用可以提高功率因数，提高整个电力系统的效率。
直驱永磁同步式发电机原理
直驱永磁同步式发电机原理
直驱永磁同步式发电机是一种利用永磁材料和直驱技术的发电机，其原理基于电磁学和磁学的基本原理。
以下是直驱永磁同步式发电机的基本工作原理：
1.永磁同步发电机结构：直驱永磁同步式发电机通常由转子和定
子两部分组成。
转子上嵌有永磁体，这些永磁体通常是稀土磁体，如钕
铁硼（NdFeB）。
定子上则布置有线圈。
2.永磁场产生：当转子旋转时，永磁体在转子上产生一个稳定的
磁场。
这个永磁场是由永磁体的磁性质所提供的，它可以保持在整个转
子旋转过程中不变。
3.电磁感应：定子上的线圈被永磁体的磁场穿过，根据法拉第电
磁感应定律，感应出电动势。
线圈上的导体通过这个感应电动势产生电
流。
4.直驱技术：直驱指的是发电机的转子直接与风力发电机的转子
（通常是风力涡轮机）相连接，而不需要传统的齿轮箱。
这减少了机械
部件，提高了传动效率，并减少了维护成本。
5.输出电能：通过调节定子上的电流，可以获得所需的输出电
能。
输出电流的交流特性可以通过逆变器进行转换，以匹配电网或存储
系统的要求。
直驱永磁同步式发电机的主要优点包括效率高、维护成本低、启动转矩大等特点。
这种发电机常用于风力发电系统，其中直驱技术可以提高整个风力涡轮系统的可靠性和效率。
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。
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
8
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
2021/5/9
1
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
2021/5/9
2
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。
2021/5/9
3
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。
2021/5/9
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；
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。
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。
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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。
• 有的电机在大齿开有槽，内装阻尼绕组(damping windings)，阻尼绕组构成自行短接的半鼠笼结构， 用来改善发电机的稳定运行。
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转子铁心结构
30.06.2020Fra bibliotek44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。
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定子绕组下线定子绕组端部
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定子绕组端部接头
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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。
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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。
• 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。
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转子铁心
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汽轮发电机结构
（1）转子铁心
• 大型两极汽轮发电机转子，当长度与直径的比值较 大时，为了减小倍频振动的影响，常在大齿部分沿 轴向每隔一定距离开有径向月牙槽，使大齿方向与 小齿方向的刚度尽可能接近。
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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。
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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。
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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汽轮发电机结构
（3）定子绕组
大型电机定子电流极大，绕组导线截面大。为减小导 体集肤效应带来的附加损耗，定子绕组常由多股截面 15平方毫米以下的扁铜线并绕而成，且沿槽长进行适 当的换位，使绕组的有效部分，有时甚至连同绕组的 端接部分，成为编织形。
汽轮发电机的电压较高，要求定子绕组有足够的绝缘 强度，一般采用 B 级或 F 级绝缘。
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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。
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。
• 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。
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• 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
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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（2）定子铁心
3思0.06考.2020：定子铁心为什么要用0.5mm的硅钢片叠装？32
汽轮发电机结构
（3）定子绕组
也称电枢绕组，一般采用双层三相对称绕组。
为便于绕组下线，定子槽采用矩形开口槽，定子绕组 放入槽中后，槽口用槽楔封住，槽楔常用绝缘材料(如 玻璃布板)做成。
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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
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。
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。
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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。
发电机 运 转行 速 效 体 率 积和 造价 发电机转 转 速子直 径 容量一定，电机
一般汽轮发电机转子长 度L和定子内径D之比为26.5。
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汽轮发电机结构
ea
N
If
n
S
随转子旋转 电枢感应 eeOaAEEmmcsionstt
角速度ω 电势
eeObBE Emmcsio n stt(11220)0 0
22f f
f
f
ppnn 6600
eeOcBE Emmcsio n tst(11220)0 0
ec
eb
三相对称负 三相对称电 旋转基波
载运行时
枢电流 iabc
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。
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汽轮发电机完工后的定子
大型汽轮发电机定子铁心槽
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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
• 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30.转06.2。020
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转子绕组的通风口 护环 中心环 风扇
汽轮发电机转子外形
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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。
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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。