同步发电机的基本原理复习课程
《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。
第十三章-同步电机的基本原理PPT课件
E a滞后 a9于 0 0 E a滞后 I9于 0 0
E a 可写成负电抗压降的形式：
Ea jIxa
x a 是对应电枢反应磁通的电抗，
称为电枢反应电抗。
x a 是一相的电抗值，在物理
意义上它综合反应了三相对称电流
产生的电枢反应磁场 B对a 于一相的
影响。
x a 的计算推导如下： 247页
Fa
1.35N1Kdp1 p
是线性叠加的关系。
F
可见：在饱和时：F E0E0 不饱和时： F E0E0
不考虑饱和时磁动势叠加、磁通叠加
转子磁极磁场 I f Ff 1 0 E0
电枢系统电流 I Fa
F
a Ea
E
合成气隙磁动势： F E
1、负载时不考虑饱和磁动势叠加
合成气隙磁动势： F Ff Fa
磁通叠加：
0a
2、电动势叠加
注意：电路中还存在同步电抗
xC
R
E 0
I
00 900 RL
1）三相对称电阻负载
00 900 F Ff1
F
F f 1
电枢反应为去磁
E 0
Fa
I
2）三相对称纯电容性负载；
xC
R
E 0
I
x xc x
2）三相对称纯电容性负载；
E 0
x xc
F
F f 1 Fa I
900
Fa 为直轴助磁磁动势
能从电流、电动势、磁动势等时间矢量间 的相位关系，直接求得电枢磁动势和励磁磁 动势等空间矢量间的相位关系。
由此可见，时—空矢量图是分析交流电机 的一个重要工具，必须很好地掌握。
例题：在下列情况下电枢反应是助磁还是去磁？
同步发电机讲解ppt课件
2。定子铁心:轴向分段 径向通风 端部呈阶梯型 3。定子线圈水内冷:空心导体与实心导体组合而成
定子线圈水内冷 水路连接为并联单流水路 水电接头
4。定子端部的处理
6
卧式弹簧板隔振结构
有效隔离定子铁芯振 动传到定子机座和基 础上，避免产生共振
7
铁芯特点: 轴向分段,径向通风槽
9
已经完工的定子铁芯
10
定子线圈
11
定子线圈的槽内固定
12
定子线圈水电接头
13
定子线圈端部结构
14
定子线圈出线氢冷风路
15
转子结构特点
1。氢内冷转子，气隙取气径向斜流通风方式。 冷却均匀
2。转子设有滑移层，铜线防磨损垫条 适应调峰运行要求
3。转子端部设半阻尼绕组 提高负序能力
16
正在加工的转子
• 机组排氢时，降低气体压力至20-30KPa，降压速度不可太快，以免引起静 电。然后向机内引入CO2用以驱赶机内氢气。当CO2含显超过95％时，方可 引入压缩空气驱赶CO2，当气体混合物中空气含量达到95%,才可终止向发电 机内输送压缩空气。
27
置换空气流程
28
氢气系统冷却器
发电机氢冷系统的冷却 • 为闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的
4 发电机机壳内最小氢气纯度
92
% 报警值
5 氢气总补充量保证值（在额定氢压下）
≤10 Nm3/24h
6 氢系统装置制造厂/国别
东电
7 氢系统装置型式
集装
8 氢系统装置尺寸（长×宽×高）
1080×1050 mm ×480
25
1. 对供给发电机的氢气要求 a.压力不高于3.2MPa, b.纯度不低于99.5%, c.露点温度≤-21℃，
培训电机学之同步电机课件
✓ 感应电势有效值: E04.44Nfkwf
✓ 感应电势频率: ✓ 交变性与对称性
f pn 60
三、什么是同步转速？
✓ 电网的频率不变，我国为50Hz ，故转子的转速为: n 60 f 3000 pp
四、同步电机有哪几种运行方式？
✓发电机、电动机、补偿机培训电机学之同步电机
第 一单元 同步电机原理和结构
课题一 同步发电机的基本工作原理
一、同步电机的模型结构是怎样的？
✓ 定子：圆筒形铁心＋三相对称交流绕组
✓ 转子：磁极＋直流励磁绕组 或 永久磁铁
✓ 定转子之间: 气隙对电机磁场分布和性能有重大影响。
✓ 除了转场式同步电机外, 还有转枢式同步电机。
培训电机学之同步电机
N
YA Z
4
课题二 同步电机型式和结构
一、同步电机的两种转子型式是什么？
✓ 定子结构与异步电机相似，转子结构有着自己的特点。 ✓ 根据原动机的特点，同步电机的转子也制成两种型式与之配套。
1 凸极式
✓ 凸出的成对磁极、集中的励磁绕组。 ✓ 多极电机做成凸极结构，工艺较为简单。 ✓ 凸极电机与转速较低的水轮机相配套。
培训电机学之同步电机
12
二、如何理解国产同步电机型号?
✓ 汽轮发电机有QFQ、QFN、QFS等系列，前两个字母表示汽轮发电机；第三个字母 表示冷却方式，Q表示氢外冷，N表示氢内冷，S表示双水内冷。
✓ 大型水轮发电机为TS系列，T表示同步，S表示水轮。
✓举例： QFS-300-2 : 表示容量为300MW双水内冷2极汽轮发电机。 TSS1264/160-48 : 双水内冷水轮发电机，定子外径1264cm，铁心长160cm，极数为48。 ✓同步电动机系列有TD、TDL等，TD表示同步电动机，后面的字母指出其主要用途。如 TDG表示高速同步电动机；TDL表示立式同步电动机。 ✓同步补偿机为TT
十四同步发电机结构及工作原理精品PPT课件
它的各种参数。
第十四章 三相同步发电机的基 本工作原理与结构
❖第一节 三相同步发电机的 基本工作原理及分类
一. 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。 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。 等等
4.同步发电机的冷却方式
❖ 常用的冷却介质有空气、氢气和水。
❖ 目前发电机的冷却方式有：
空气冷却；水-氢-氢，即定子绕组用水冷却，转子 绕组采用氢内冷，定子铁心为氢冷；
水-水-氢，即定子绕组和转子绕组用水冷却，定子 铁心为氢冷。
由于氢气的密度仅为空气的1/4，导热性能比空气 好6倍，其冷却效果比空气好，所以，大容量同步 发电机采用水-氢-氢。
❖ 定子上嵌放有对称三相绕组ax、b-y、c-z。
N
If
n
❖ 转子绕组通以直流电流形成分 布励磁磁场，匝链定子上的各 相绕组。
S
❖ 原动机拖动转子以恒定速度旋
转，励磁磁场随转子一起旋转
，就得到一个机械旋转磁场，
图14-1 同步电机的结构模型该磁场依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）。
二.水轮发电机
❖ 水轮发电机(hydro-generator)的主要结构型式有 卧式、立式和灯泡贯流式，如图14-13。
❖ 通常小容量水轮发电机多采用卧式结构，中等容量 水轮发电机采用立式或卧式结构，而大容量水轮发 电机则广泛采用立式结构。
电机学-同步电机的基本知识和结构ppt课件
➢水轮发电机
转子
特点：转速低，转轴短粗，为凸极式转子。 作用：固定励磁绕组，产生励磁磁场。
定子
特点：固定定子绕组，由硅钢片叠成。 作用：感应电势，通过电流，实现机电能量转换。
同步电机的基本知识和结构
§7-4 同步电机的励磁方式
同步电机工作时必须供给励磁绕组直流电流，以便建立励磁磁场。 提供直流的电源及附属设备统称为励磁系统。获得励磁电流的方 法称为励磁方式。
励磁系统的形式很多，按照励磁系统和发电机的关系，可分为他 励式(separately excited)和自励式(self-excited)两类。
同步电机的基本知识和结构
§7-4 同步电机的励磁方式
一、他励式励磁系统 他励式励磁系统主要有下列几种。 1．直流励磁机励磁系统
if
If
L
Rf
A
K
～G V
同步电动机：PN是指轴上输出的有效机械功率，也用千瓦(kW) 或兆瓦(MW)来表示。对于同步调相机，则用线端的额定无功 功率来表示其容量。以千乏(kVAR)或兆乏(MVAR)为单位。
同步电机的基本知识和结构
§7-5 同步电机的额定值
➢额定电压UN 指在额定运行时电机定子三相线电压，单位为伏(V)或千伏(kV)。
Y
C
Y
C
A
.N
S
XA
n1
Z
B
Z
横截面图 凸极式
N
S
X
.n1
B
隐极式
同步电机的基本知识和结构
§7-2 同步电机的基本工作原理
➢同步发电机
作为发电机运行时，用一原动机拖动转
子旋转，转子励磁绕组中通入直流电，
Y
从而在气隙中产生一旋转的磁场，该磁
电机学5.2_同步电机的运行原理
同步电机的构造特点
定子 同步电机的定子大体上和异步电机相同， 是由铁芯、绕组、机座以及固定这些部分的其 他构件组成。 转子 （以同步发电机为例）
1、汽轮发电机转子结构 现代汽轮发电机一般都是二极 的，同步转速为3000或3600r/min。这是因为提高转速 可以提高汽轮机的运行效率，减小整个机组的尺寸、降 低机组的造价。转子不能做得过大，所以汽轮发电机的 直径较小，长度较长。汽轮发电机均为卧式结构。 2、水轮发电机转子结构 大型水轮发电机通常都是立式 结构，它的转速低、极数多，要求转动惯量大，故其特 点是直径大、长度短。
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（1）饱和时的电磁关系
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（1）饱和时的电磁关系
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1.考虑饱和时的情况
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（2）饱和时的电压方程式、相量图
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（2）饱和时的电压方程式、相量图
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1.考虑饱和时的情况
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（3）饱和时的时空相矢量图
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（3）饱和时的时空相矢量图
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（3）考虑饱和时的时空相矢量图
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隐极同步发电机的时空相矢量图和相量图
PN SN cosN 3U N I N cosN PN PNN 3UN I N cosNN 1
( P N --额定输入功率） 1
额定转速 nN 和额定频率 f N 是指同步电机运行时的转速 （r/min）和定子绕组中电流与电压的工作频率（Hz）。 额定励磁电压 U fN 和额定励磁电流 I fN 是指同步电机额 定运行时加到励磁绕组上的直流电压和电流。
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同步电机的额定值
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同步电机的额定值
20
小 结
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同步发电机的基本原
理
同步发电机的基本原理
同步发电机是利用电磁感应原理将机械能转换成电能的旋转机械。
同步发电机的构造：是由定子和转子两个基本部分构成。
定子部分也常称为电枢，它由机座﹑定子铁芯和三相绕组等组成，是电机中产生感应电动势的部分。
同步发电机转子是磁极，其铁芯上绕有励磁绕组，用直流电励磁。
因为转子在空间旋转，所以励磁绕组的两端分别接到固定在旋转轴上的两个滑环上，环与环﹑环与转轴都是相互绝缘的，在环上，用弹簧压着两个固定的电刷，直流励磁电流从此通入励磁绕组。
当直流电经电刷﹑滑环通入转子绕组时，在磁极间就产生了磁力线，磁力线从转子N极经过定子﹑转子之间的空气隙和定子铁芯后，回到转子的S极。
此时，若发电机的转子由原动机（即汽轮机）带动旋转，则转子磁场的磁力线就会感应出电动势。
当转子旋转时，定子绕组内磁通的大小和方向便不断的变化，转子每旋转一周，定子绕组中感应电动势的方向交变一次。
当定子绕组与外部负载接通后，则在定子绕组和负载中就会有电流通过，如果三相负载是对称的，则三相电流也是对称的。
对称的三相电流流过三相定子绕组时，也会产生一个磁场，该磁场是在空间旋转的，其旋转速度等于发电机转子的转速，即与转子同步旋转，这样，发电机内部的旋转磁就有两部分组成，一部分是转子绕组的直流电产生的磁场，称为直流激励的旋转磁场，或机械旋转磁场；另一部分是定子绕组中的三相电流产生的，称为交流激励的磁场，或电气旋转磁场，两个磁场在发电机内部相互作用，产生电磁转矩，这个转矩与转子旋转方向相反，趋于阻止转子旋转，为了维持转子在同步速度旋转，原动机一定要增加一个机械力矩，以抵消上述电磁力矩的作用，也就是说，原动机的机械能通过发电机中的电磁相互作用而转变为定子绕组中的电能。
发电机供电路径
我公司发电机发出的电能是通过发电厂Ⅲ段母线经发电机并网开关柜送至Ⅰ段母线，Ⅰ段母线又分为两路，一路在Ⅰ段母线直接送至发电厂用1#动力变压器、1#引风机、1#给水泵、1#循环水泵、3#循环水泵；另一路经联络线开关柜送至公司总降压变电所6.3KV 2#供电系统中的联络柜（也叫并网柜），再经过6.3KV 2#供电系统中的母线送至各用户单位的高压柜内。