同步发电机的基本知识及结构及工作原理
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发电机转子：转子铁芯、励磁绕组、护环、 中心环和阻尼绕组等组成。
转子铁芯分为隐极式和凸极式。 – 隐极式：气隙均匀，适于高速旋转，与汽 轮机组合； – 凸极式：气隙不均匀，旋转时阻力大，转 速低，与水轮机组合；
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隐极式同步电机的转子
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隐极式同步电机的转子
.
隐极式同步电机的转子
.源自文库
隐极式同步电机的转子
感应电动势的频率为：f = pn/60。
.
一、同步发电机的基本工作原理
同时，当三相对称绕组接有三相对称负 载时，绕组中会有三相对称电流流通， 形成磁场，其合成磁动势是一个幅值恒 定的旋转磁动势，且转速决定于电流的 频率和磁极对数，即转速n1=60f1/p;
显然，转子的转速与气隙磁场的旋转速 度相等，所以称之为同步电机。
.
凸极式同步电机的转子
卧式凸极同步电机 转子的典型结构
.
凸极式同步电机的转子
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凸极式同步电机的转子
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三峡电站
三峡70万机组左岸发电机由Alstom/ABB和 VGS联合体供货，右岸实现国产。采用推力 轴承置于下机架的三导轴承半伞式结构，由 转子、定子、上机架、下机架、推力轴承、 导轴承、空气冷却器和永磁机等部分组成。 额 定 容 量 7 7 7 . 8 M VA / 7 0 0 M W ， 最 大 容 量 8 4 0 M VA ， 额 定 电 压 2 0 k V ， 额 定 电 流 22453A，额定转速75rpm，推力轴承总负 荷5520吨，采用定子绕组水冷、转子空冷的 冷却方式，发电机总重量达3443吨，是世界 最大的水轮发电机。一台机组1小时发电量 约为55万度，足够10万户家庭用一天。
定子铁芯是电机的主要部件，它起着构成主 磁路和固定定子绕组的重要作用。
定子绕组又称电枢绕组，是发电机进行能量 转换的心脏部位。
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一、发电机的定子
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一、发电机的定子
.
一、发电机的定子
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一、发电机的定子
.
二、发电机的转子
发电机转子的作用是传递原动机供给的机械 转矩，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。
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三峡电站
发电机定子机座外径达21.4米，在工厂制造完 成后，分数瓣运至工地，吊入机坑焊接拼装。
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三峡电站
发电机转子 是水轮机组 中，整体吊 装重量最重 的部件，直 径18米，重 量超过1800 吨，安装间 隙只有3厘米。
http://blog.sina.com.cn/s/blog_5a53af350100fnmv.html .
三、同步发电机的冷却方式
空气冷 水氢氢：定子绕组—水内冷，转子绕组—
氢内冷，铁芯—氢冷却 双水内冷：定子绕组、转子绕组—水内冷，
铁芯—空气冷却 超导发电机
.
5.3 大型同步电机的基本系统
励磁系统是指为同步发电机提供可调励磁电 流所需设备组成的系统。
大型发电机励磁方式分为：
– 它励励磁系统：由一台与发电机同轴的交 流发电机产生交流电，经整流变成直流电， 给发电机转子励磁。又分为静止半导体励 磁系统和旋转半导体励磁系统。
2、额定值 额定功率PN（MW） — 指额定运行时电机
的输出功率 额定电压UN （kV） —指额定运行时定子的
线电压 额定电流IN （A） —指额定运行时定子的线
电流
.
三、同步发电机的铭牌
cos N
额定功率因数 的功率因数
—指额定运行时电机
额定频率fN（Hz）— 指额定运行时电枢的 频率
– 自并励励磁系统：将来自发电机机端的交 流电经变压器降压，再整流变成直流电， 作为发电机转子的励磁。
.
静止半导体励磁系统
源起 励 电
交流副励磁机
交流主励磁机 静止硅 整流器
自励 恒压器
可控 整流器
主发电机
电流互感器
电 压 互 感 器
励磁 调整器
.
旋转半导体励磁系统
源起 励 电
交流副励磁机
旋转部分
第5章 同步发电机的 基本知识及结构
同步发电机的基本工作原理 大型同步发电机的结构 大型同步发电机的基本系统
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火力发电厂的基本生产过程
烟囱
储煤场
蒸汽管道
发电机
汽轮机
升压站
输煤皮带
江河或水库
锅炉 冷却水
冷凝器
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压水堆核电站工作原理
.
地热能发电原理
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水力发电的基本过程
.
潮汐能发电
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5.1 同步发电机的基本工作原理
一、同步发电机的基本工作原理
同步发电机的基本结构部件有定子铁芯、 定子三相对称绕组、转子铁芯和励磁绕 组。
励磁绕组中通以直流电流励磁，产生恒 定的磁场。当原动机拖动转子以转速n 旋转时，定子绕组导体将切割磁力线， 在定子绕组中将感应出交变电动势。
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一、同步发电机的基本工作原理
当导体经过一对磁极，导体中的感应电 动势就变化了一个周波，若转子极对数 为P，转子旋转一周，导体感应电动势 就变化了P个周波，设转子转速为 n，则
.
一、同步发电机的基本工作原理
用途：同步电机主要作为发电机；作为电 动机一般用在恒速的低速大功率机械中； 亦可作同步补偿机，专门用来吸收和输送 无功功率。
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一、 同步发电机的基本工作原理
同步电机的运行状态 电动机——把电能转换为机械能 补偿机——没有有功功率的转换，只发出 或吸收无功功率 发电机——把机械能转换为电能
额定转速nN（r/min）—指额定运行时电机 的转速，即为同步转速
3、额定PN 值 之间3的U关NI系N：cosN
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5.2 大型同步发电机的结构
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一、发电机的定子
同步发电机的定子主要由定子铁芯、定子绕 组、机座、端盖、轴承等部件组成。
发电机的机座与端盖也称为电机外部壳体， 起着固定电机、保护内部构件以及支撑定子 绕组和铁芯的作用。
交流主励磁机
静止硅 整流器
自励 恒压器
可控 整流器
主发电机
电流互感器
电 压 互 感 器
励磁 调整器
.
自并励励磁系统
源起 励 电
主发电机
励 磁 变 压 器 可控 整流器
同步电机运行状态，主要取决于定子合 成磁动势与转子磁动势之间的夹角。
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二、同步发电机的类型
按原动机的类型不同分：汽轮发电机、水 轮发电机等。
按转子结构不同分：凸极式和隐极式。 按安装方式不同分：卧式和立式。 按冷却介质不同分：空气冷却、氢气冷却、
水冷却。
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三、同步发电机的铭牌
1、型号 例如：QFSN-200-2，TS-900/135-56
转子铁芯分为隐极式和凸极式。 – 隐极式：气隙均匀，适于高速旋转，与汽 轮机组合； – 凸极式：气隙不均匀，旋转时阻力大，转 速低，与水轮机组合；
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隐极式同步电机的转子
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隐极式同步电机的转子
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隐极式同步电机的转子
.源自文库
隐极式同步电机的转子
感应电动势的频率为：f = pn/60。
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一、同步发电机的基本工作原理
同时，当三相对称绕组接有三相对称负 载时，绕组中会有三相对称电流流通， 形成磁场，其合成磁动势是一个幅值恒 定的旋转磁动势，且转速决定于电流的 频率和磁极对数，即转速n1=60f1/p;
显然，转子的转速与气隙磁场的旋转速 度相等，所以称之为同步电机。
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凸极式同步电机的转子
卧式凸极同步电机 转子的典型结构
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凸极式同步电机的转子
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凸极式同步电机的转子
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三峡电站
三峡70万机组左岸发电机由Alstom/ABB和 VGS联合体供货，右岸实现国产。采用推力 轴承置于下机架的三导轴承半伞式结构，由 转子、定子、上机架、下机架、推力轴承、 导轴承、空气冷却器和永磁机等部分组成。 额 定 容 量 7 7 7 . 8 M VA / 7 0 0 M W ， 最 大 容 量 8 4 0 M VA ， 额 定 电 压 2 0 k V ， 额 定 电 流 22453A，额定转速75rpm，推力轴承总负 荷5520吨，采用定子绕组水冷、转子空冷的 冷却方式，发电机总重量达3443吨，是世界 最大的水轮发电机。一台机组1小时发电量 约为55万度，足够10万户家庭用一天。
定子铁芯是电机的主要部件，它起着构成主 磁路和固定定子绕组的重要作用。
定子绕组又称电枢绕组，是发电机进行能量 转换的心脏部位。
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一、发电机的定子
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一、发电机的定子
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一、发电机的定子
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一、发电机的定子
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二、发电机的转子
发电机转子的作用是传递原动机供给的机械 转矩，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。
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三峡电站
发电机定子机座外径达21.4米，在工厂制造完 成后，分数瓣运至工地，吊入机坑焊接拼装。
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三峡电站
发电机转子 是水轮机组 中，整体吊 装重量最重 的部件，直 径18米，重 量超过1800 吨，安装间 隙只有3厘米。
http://blog.sina.com.cn/s/blog_5a53af350100fnmv.html .
三、同步发电机的冷却方式
空气冷 水氢氢：定子绕组—水内冷，转子绕组—
氢内冷，铁芯—氢冷却 双水内冷：定子绕组、转子绕组—水内冷，
铁芯—空气冷却 超导发电机
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5.3 大型同步电机的基本系统
励磁系统是指为同步发电机提供可调励磁电 流所需设备组成的系统。
大型发电机励磁方式分为：
– 它励励磁系统：由一台与发电机同轴的交 流发电机产生交流电，经整流变成直流电， 给发电机转子励磁。又分为静止半导体励 磁系统和旋转半导体励磁系统。
2、额定值 额定功率PN（MW） — 指额定运行时电机
的输出功率 额定电压UN （kV） —指额定运行时定子的
线电压 额定电流IN （A） —指额定运行时定子的线
电流
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三、同步发电机的铭牌
cos N
额定功率因数 的功率因数
—指额定运行时电机
额定频率fN（Hz）— 指额定运行时电枢的 频率
– 自并励励磁系统：将来自发电机机端的交 流电经变压器降压，再整流变成直流电， 作为发电机转子的励磁。
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静止半导体励磁系统
源起 励 电
交流副励磁机
交流主励磁机 静止硅 整流器
自励 恒压器
可控 整流器
主发电机
电流互感器
电 压 互 感 器
励磁 调整器
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旋转半导体励磁系统
源起 励 电
交流副励磁机
旋转部分
第5章 同步发电机的 基本知识及结构
同步发电机的基本工作原理 大型同步发电机的结构 大型同步发电机的基本系统
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火力发电厂的基本生产过程
烟囱
储煤场
蒸汽管道
发电机
汽轮机
升压站
输煤皮带
江河或水库
锅炉 冷却水
冷凝器
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压水堆核电站工作原理
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地热能发电原理
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水力发电的基本过程
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潮汐能发电
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5.1 同步发电机的基本工作原理
一、同步发电机的基本工作原理
同步发电机的基本结构部件有定子铁芯、 定子三相对称绕组、转子铁芯和励磁绕 组。
励磁绕组中通以直流电流励磁，产生恒 定的磁场。当原动机拖动转子以转速n 旋转时，定子绕组导体将切割磁力线， 在定子绕组中将感应出交变电动势。
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一、同步发电机的基本工作原理
当导体经过一对磁极，导体中的感应电 动势就变化了一个周波，若转子极对数 为P，转子旋转一周，导体感应电动势 就变化了P个周波，设转子转速为 n，则
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一、同步发电机的基本工作原理
用途：同步电机主要作为发电机；作为电 动机一般用在恒速的低速大功率机械中； 亦可作同步补偿机，专门用来吸收和输送 无功功率。
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一、 同步发电机的基本工作原理
同步电机的运行状态 电动机——把电能转换为机械能 补偿机——没有有功功率的转换，只发出 或吸收无功功率 发电机——把机械能转换为电能
额定转速nN（r/min）—指额定运行时电机 的转速，即为同步转速
3、额定PN 值 之间3的U关NI系N：cosN
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5.2 大型同步发电机的结构
.
一、发电机的定子
同步发电机的定子主要由定子铁芯、定子绕 组、机座、端盖、轴承等部件组成。
发电机的机座与端盖也称为电机外部壳体， 起着固定电机、保护内部构件以及支撑定子 绕组和铁芯的作用。
交流主励磁机
静止硅 整流器
自励 恒压器
可控 整流器
主发电机
电流互感器
电 压 互 感 器
励磁 调整器
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自并励励磁系统
源起 励 电
主发电机
励 磁 变 压 器 可控 整流器
同步电机运行状态，主要取决于定子合 成磁动势与转子磁动势之间的夹角。
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二、同步发电机的类型
按原动机的类型不同分：汽轮发电机、水 轮发电机等。
按转子结构不同分：凸极式和隐极式。 按安装方式不同分：卧式和立式。 按冷却介质不同分：空气冷却、氢气冷却、
水冷却。
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三、同步发电机的铭牌
1、型号 例如：QFSN-200-2，TS-900/135-56