31三讲义相交流同步发电机
第3章三相同步电机ppt课件
• 气隙线：不计铁心磁阻的空载 特性曲线。
• 空载特性是同步电机的一条基本 特性。
O
Ifo
If,
Ff
同步电机的空载特性
二、负载运行
空载时，同步电机的气隙磁场是由励磁磁动势所产生的主磁场B0。
E 0 A
接三相对称负载 E0B
E 0C
IA I - 0 IB I - 0 -120 0 IC I - 0 120 0
2、相量图
E0 U IRa jIX σ jIX a U IRa jIX s
a
0
900
0
I
E 0
E a
jIX a
E
E E0 Ea
0 a
U
IRa
jIX 0 — 内功率因数角 , I滞后E0 的角度 ； — 功率因数角 , I滞后U 的角度；
— 功率角 , U 滞后E0的角度 。
路径：气隙电枢齿
主磁通
电枢轭 磁极 极身 转子轭
作用：在三相绕组中感应
对称电动势
I f f 漏磁通
若主磁场B0 在气隙中正弦分布，且以同步速ns旋转，则在定
子绕组中产生对称三相电动势：
E 0 A E0 00 E 0B E0 -120 0 E 0C E0 120 0
空载电动势，激磁电动势
I
k (kw1N1 )2 a
二、考虑磁路饱和时
非线性，迭加原理不适用
Ff
F
B
E
Fa
• 已知磁动势F，由电机的空载
特曲线求得电动势E。
• 励磁磁动势在空间是梯形波，Ff 是其幅值，而电枢电动势在空间
是正弦波，Fa是基波磁动势的幅 值。为了利用空载特性，应把Fa 换算到励磁磁动势。
无刷三相同步发电机培训资料
无刷三相同步发电机培训教材一、同步发电机的工作原理二、同步发电机的结构三、同步发电机的励磁系统四、同步发电机的实验一、同步发电机的工作原理定子绕组，它有三相的，也有单相的。
当原动机带动转子磁极旋转以后，磁场和线圈产生了相对运动，线圈的导体切割了磁力线，因此在线圈中产生了感应电动势（简称电势），现在也确实是说发电了。
那个电势的方向由右手定那么决定，电势的大小由电势公式得：e=Blv式中：B——磁通密度；l——导体的有效长度；v——相对运动时的线速度；那个关系式说明：假设磁极的磁场越强，线圈越长，转子的旋转速度越快，那么产生电势的数值越大。
图2：交流电势波形这是一个随时刻交变的电势。
因为磁极在旋转，线圈边导体所处的磁场位置不断地变换，从N 极变到S 极时电势就随着改变大小和方向，因此说是一个交流电势。
● 频率电势每钞钟内转变的次数称为频率，用f 表示。
如图1的一对磁极的电机（简称一对极），转子转一圈，导体下的极性变换一次，电势也就转变一次，所产生产电势波形如图2所示。
因此那个电机的转子每秒钟旋转的转速，也确实是线圈电势随时刻交变的频率。
频率的一样表示式： f=60pns(1/秒)式中：ns ——转子每分钟的转数（转/分） p ——转子的极对数我国电力工程的标准频率为每秒50周，即50赫兹（Hz ）。
故同步发电机的极对数p 和转速ns 有严格的规定。
● 交流电的有效值、瞬时值、最大值和平均值交流电势（交流电流）在某一刹时的数值称为瞬时值。
在交变的一周中，下向或负向最大的瞬时数值称为最大值，也称幅值。
交流的正半周或负半周内各瞬时值的平均数值称为平均值。
在实际应用中，交流电的大小经常使用有效值来表示，通常所说的交流电压（如380V 、220V ）及交流电流（如5A 、10A ）其数值都是指的有效值。
交流电的有效值等于交流电一周中各瞬时值平方的平均值的平方根，故也称为均方根值。
正弦波交流电的有效值为最大值的1/2或倍。
三相交流同步发电机
此系列发电机主要用于城镇、乡村、工地、山区及牧场等的照明及动力的三相交流电源,也可作为应急的备用电源。
发电机为防滴转场式,采用三次谐波励磁方式,使用安全可靠,维护简单方便。
发电机为三相四线制,采用带有中性的星形接法,额定电压为400V,相电压为230V,频率为50HZ,功率因素0.8 (滞后),根据客户要求,我们也可提供60HZ及其电压的发电机。
发电机与原动机可直接联接或用三角皮带联接,正反转额定连续运行,当原动机转速变化为3%时,负载从0-100%,COS在1.0-0.8范围内任意变化时,其额定电压均在允许的范围内,恒压性能优良,瞬态性能好;同时,无需任何起动装置℃就能直接起动70%容量的笼型异步发电机。
使用条件：在下列条件下发电机能正常运转且输出额定功率。
海拔：不超过 1000m冷却温度：258~313K(-15o C~40o C)相对湿度：不超过 90%技术参数:三相发电机主要是三相交流同步发电机。
其转子通常为直流励磁线圈产生的电磁铁，为发电机工作提供磁场。
定子是在空间互差120度电角度的三相交流绕组（按照一定规律连接的线圈组称为绕组）。
当给转子线圈通入直流电且由原动机带动三相同步发电机的转子旋转时，转子磁场对定子的三相绕组有相对运动，定子的三相绕组就感应三相交流电。
调节转子线圈通入直流电流的大小，可以改变定子的三相绕组电压的大小，改变原动机的转速，可以改变定子的三相绕组电压的频率。
三相交流发电机励磁原理利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理，将原动机的机械能变为电能输出。
同步发电机由定子和转子两部分组成。
定子是发出电力的电枢，转子是磁极。
定子由电枢铁芯，均匀排放的三相绕组及机座和端盖等组成。
转子通常为隐极式，由励磁绕组、铁芯和轴、护环、中心环等组成。
汽轮发电机的极数多为两极的，也有四极的。
转子的励磁绕组通入直流电流，产生接近于正弦分布磁场（称为转子磁场），其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。
三相交流电专题知识讲座
P 3UlIl cosp 3 220 7.6 0.8 2.3kW
注：
比较(1)和(2)旳成果可见，不论哪种接法，电动机每相绕组
所承受旳电压均为220V，经过旳电流也相等，所以电动机旳功率
第3章 三相交流电路 没有变化，仅在(2)中旳线电流增大为(1)中 旳 倍3。
第3章 三相交流电路
三相电路在生产上应用最为广泛。发电和输配电一般都采用三 相制。在用电方面，最主要旳负载是三相电动机。本节主要讨论负 载在三相电路中旳连接使用问题。
3.1 三相电源
由三个单相交流电路构成旳电路系统称为三相交流电路，构成三 相电路旳每一种单相电路称为一相。
三相交流电在工农业生产上应用最为广泛。 3.1.1三相对称电源
iU
U
20 ，故其上电压将约为 253 V。
RU
想一想
在此情况下，V、W 两相旳电压均与负 载旳额定电压220V不同，将产生什么后果 ？怎样防止此类情况发生？
中性线旳作用是什么？在什么情况下能 够没有中性线？
第3章 三相交流电路
N
RW
iV
V
iW
W
N
RV
中线旳作用：
当中线断开而负载又不对称时，负载旳相电压就不对称，这么就会 引起某相旳电压高于负载旳额定电压，从而造成负载烧坏；某相旳电压 低于负载旳额定电压，使负载不能正常工作，这是不允许旳。
解：(1)
UP
Ul 3
220V
Ip
Up | Zp
|
220 4.4A 402 302
cosp
|
Rp Zp
|
0.8
Il Ip 4.4A
P 3UlIl cosp 3 380 4.4 0.8 2.3kW
三相同步发电机的结构和工作原理
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。
定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。
转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势。
发电机曲轴带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。
主磁场的建立：励磁绕组通入直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。
载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。
切割运动：引擎曲轴拖动转子旋转（给电球输入机械能），极性相间的励磁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）。
交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。
通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
励磁机整流器 转子 定子AVR (自动电压调节器)风扇 飞轮连接盘出线端子向同步发电机的转子励磁绕组供给励磁电流的整套装置叫做励磁系统。
励磁系统是同步发电机的重要组成部分。
转子的励磁绕组通入直流电流，产生接近于正弦分布磁场（称为转子磁场），其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。
转子旋转时，转子磁场随同一起旋转、每转一周，磁力线顺序切割定子的每相绕组，在三相定子绕组内感应出三相交流电势。
发电机带对称负载运行时，三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋转磁场。
定子磁场和转子磁场相互作用，会产生制动转矩。
从引擎输入的机械转矩克服制动转矩而作功。
发电机可发出有功功率和无功功率。
转子磁场的强弱直接影响定子绕组的电压，所以，调发电机端电压或调发电机的无功功率必须调节转子电流。
发电机的有功功率和无功功率几何相加之和称为视在功率。
有功功率和视在功率之比称为发电机的功率因数，发电机的额定功率因数一般为0.8。
三相同步发电机的说明书
三相同步发电机的说明书说明书感谢您选择我们的三相同步发电机。
这篇说明书旨在为您提供使用和维护该发电机的必要信息，以确保安全运行和长期可靠性。
一、技术参数1.额定功率：XXX kW2.额定电压：XXX V3.额定电流：XXX A4.额定频率：XXX Hz5.极数：XXX 极6.功率因数：XXX7.绝缘等级：XXX8.防护等级：XXX9.冷却方式：XXX二、外观和安装该同步发电机外观美观，结构紧凑，安装简单。
在安装之前，请确保以下几点：1.安装位置应坚固平稳，便于进行维护和检修。
2.安装环境温度应该在-15℃-40℃之间。
3.与发动机联接应牢固可靠，不应有过大的振动。
4.接线盒的电缆应该符合配电室的接线。
三、使用方法在使用三相同步发电机之前，请确保已经仔细阅读并理解以下内容：1.严格按照额定功率、电压、电流、频率进行使用，不得超标。
2.在运行过程中，如发现发热、电流不稳定、电压波动等异常情况，应立即停止使用。
3.在使用过程中发现噪音过大、电气问题等问题，需要及时通知专业人员进行检修。
4.运行中的发电机，不得随意停机或切断电源，避免过载行为。
四、维护和保养为了保证三相同步发电机的正常运行和延长寿命，需要定期进行维护和保养。
以下是一些必要的步骤：1.定期检查发电机的绝缘电阻，如有问题及时更换。
2.每天清洁发电机。
3.定期更换润滑油，按照规范进行加油、补液，确保发电机的正常运行。
4.定期清洗通风排气口。
五、注意事项1.本说明书仅适用于我公司生产的三相同步发电机，不可与其他品牌型号混用。
2.在使用、维护和保养过程中请勿随意更改或拆卸发电机的任何部件。
3.发电机应该远离易燃、易爆等危险品，保持安全距离。
4.本说明书的内容可能随着技术更新而有所变化。
请您在使用前仔细阅读最新版本的说明书。
以上就是我们的三相同步发电机的说明书，希望您能仔细阅读并按照指南进行使用和维护。
如果您在使用过程中有任何疑问或者建议，请及时与我们联系，我们将竭诚为您服务。
三相同步交流发电机的工作原理
三相同步交流发电机的工作原理
三相同步交流发电机是一种常见的发电机类型，它的工作原理基于电磁感应定律和法拉第电磁感应定律。
下面将详细介绍三相同步交流发电机的工作原理。
首先，我们需要了解什么是同步发电机。
同步发电机是指其旋转速度与系统频率完全一致的发电机。
在三相同步交流发电机中，转子上有绕组，通过与定子上的绕组之间的磁场互动来产生电势差。
当转子旋转时，它会切割通过定子上的绕组所产生的磁场，并在绕组中产生感应电势。
这个过程遵循法拉第电磁感应定律。
其次，我们需要了解三相交流发电机中的三个相是如何产生的。
在三相交流发电机中，有三个单独的线圈或绕组被放置在分别位于120度角位置上的定子上。
当这些线圈被连接到外部负载时，它们会产生交变电压和交变电流。
最后，我们来看看如何将这两个概念结合起来以形成三相同步交流发电机。
当旋转速度等于系统频率时，同步发电机的转子和定子之间的磁场将始终保持同步。
这意味着在任何时候，定子上的三个线圈中的至少一个都会处于最大电势状态。
这就产生了三相交流电。
总之，三相同步交流发电机的工作原理基于电磁感应定律和法拉第电磁感应定律。
通过将旋转速度与系统频率保持一致，它可以产生稳定且可靠的三相交流电。
三相交流同步电动机ppt课件
Exit 39
3 电磁 P m功率
P m3U X N tE0sin N353 00 si0 2n.7 946.7 54 2 46 .76 k1W
4 过载倍 m 数
msi1nNsi2 n1.77 92.14
[例] 凸极式同步电动机（自学）
22.04.2020
.
Exit 40
§6-3 同步电动机的励磁调节及V形曲线
由于气隙磁阻均匀，且线性，所以电枢磁势和磁密在 空间分布一致，都呈正弦分布，所以电枢反应电势
可用电枢反应电抗Xa的压降来反应。
• 凸极式同步电动机的电枢反应和电枢磁势
（1）同步电动机的凸极效应使得电枢反应磁场的磁感 应强度分布发生畸变。而且随着转子相对电枢磁势的 位置不同，电枢磁场的分布也不同。
22.04.2020
Exit 11
§6-1 同步电动机的工作原理 定子
22.04.2020
同步电动机工作原理 .
Exit 12
§6-1 同步电动机的工作原理 定子
22.04.2020
同步电动机工作原理 .
Exit 13
§6-1 同步电动机的工作原理 定子
22.04.2020
同步电动机工作原理 .
Exit 14
§6-1 同步电动机的工作原理
同步电动机是 一种定子边用 交流电流励磁 以建立旋转磁 场，转子边用 直流电流励磁 所构成旋转磁 极的双边励磁 的交流电动机。
22.04.2020
同步电动机工作原理 .
定子
Exit 15
同步电动机分为隐极式和凸极式。
6-1-1 隐极式同步电动机的分析
一、隐极式同步电动机的电磁关系
Uj Ij Fj Φ 0 E 0 Ua I Fa Φ a E ajI Xa
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Φa与Φo方向相反，合成磁场Φ减少，为直轴 去磁电枢反应。
(3)Ψ＝－90°Ia超前Eo 90°（容性负载）
直 轴 增 磁 （ 超 前 ）
Φa与Φo同向，合成磁场Φ增强，为直轴增磁电 枢反应。
一般情况
一般负载多为感性，电枢电流滞后 电动势Eo ψ （0＜ψ＜90°）
转子励磁绕组
电枢绕组
三相桥式整流
辅助绕组
他励：设有专用励磁电源的称为他励（无刷）。
①直流发电机 ②无刷同步发电机
4.铭牌数据
额定容量：同步发电机输出的电功率。 额定电压：额定运行时定子输出端的线电压。 额定电流：额定运行时定子输出端的线电流。 额定频率：额定运行时电枢输出端电能的频率。 额定转速：额定运行时电机的转速。 温升（绝缘等级）：电枢额定负载运行 时允许
励磁绕组通直流电，产生恒定的主磁通，在原动机 带动下旋转。
转子磁极结构形式
凸极式：有凸出的磁极， 简单,适用于船用柴油 机、水轮机作原动机的 发电机。(离心力较大) 转速：500-1500r/min
隐极式：呈圆柱形，结 构较复杂、用于高 速发电机（汽轮发 电机）
转速：1500r/min
转子磁极
励 磁 系 统
定子电枢
原动机 主发电机
2.三相交流同步发电机的工作原理
a．转子绕组通过滑环、电刷外加直流电产生磁场 b．转子在原动机的带动下变成旋转的磁极磁场 c．定子绕组切割磁力线产生感应电势 d．定子三相绕组在空间上互差120°，故产生三相感应电势
eA=Emsinωt eB=Emsin(ωt－120°) eC=Emsin（ωt+120°）
31三相交流同步发电机
一、三相交流同步发电机的构造与工作原理
1、三相交流同步发电机的构造：
（1）定子（电枢）：
定子铁芯、机座、三相绕 组(接星形)。
定子绕组与三相电网连接， 产生感应电动势，并电 网输送电能。
（旋转磁极式三相同步发 电机的定子也称“电 枢”）
（2）转子（磁极）：转子铁芯、直流励磁绕组、 滑环与电刷
容性负载，交轴和增磁 电枢反应，电流增加， 端电压增加。
负载的功率因数越低，去 磁反应越严重，端电压下 降越利害。
电压下降率： ΔU%=(Uo-UN)/UN×100%
2．调节特性If=f（I）
为保持端电压基本 不变，励磁电流 随负载电流变化。
电枢反应去磁，则励磁电流应增加，反之则减小。
同步发电机有功功率、无功功 率的调节
最高温升。
P书163
二、同步发电机的空载运行及空载特性
1.同步发电机的自励起压
自励式：半导体励磁 同步发电机的励磁电流是由发电机自已提供
转子励磁绕组
电枢绕组
三相桥式整流
辅助绕组
2.自励起压条件
（1）必须具有足够的剩磁，自励的必要条件 （2）自励过程构成正反馈，方向相同，极性
一致 （3）适当整定励磁回路阻抗
发电机接负载，定子（电枢）绕组有三相对称电 流通过－电枢电流Ia，电枢磁场Φa
电枢磁场对磁极磁场的影响叫电枢反应。 当所接的负载性质不同产生的电枢反应结果也 不一样，可能产生对电枢主磁场的不同作用效 果。
电枢电流
2、同步发电机的电枢反应分析
电枢电流影响电枢反应的性质：电枢电流 Ia与空载电势Eo的关系有：同相位、滞后和超
降，端电压下降。 ②有功功率的影响：因Ia与Eo同相—交磁反应， Ia受电磁
力作用，使 T阻（电磁转矩）＞Tin， Pin=Po +Pe （电磁功率）发生变化，转速n下降，端电 压下降，频率也下降。
同步发电机负载运行时的调节： 改变无功功率：调节励磁电流 改变有功功率：改变原动机的油门开度
同步发电机独立运行有3个特点：
励磁系统
原动机
主发电机
同步发电机的转矩与功率的平衡：
空载
带负载
原动机输入转矩 Tin=To Tin=To+T阻（电磁转矩） 原动机输入功率 Pin=Po Pin=Po +Pe （电磁功率）
发电机输出的功率包括：有功功率和无功功率
由于一般负载均为感性负载：既有功功率和无功功率 ①无功功率的影响：感性负载的直轴去磁反应使主磁通下
3.自励起压存在的实际问题及措施
（1）提高发电机的剩磁电压 （2）降低伏安特性 （3）利用复励电流帮助起压
4.同步发电机的空载运行及空载特性 E0=f（If）（ 相似磁化曲线）
Eo＝KeΦn 保持额定转速不变，空
载电势E0与空载励磁 电流I f的关系曲线。 ∵ E0∝Φ0∝ If ； ∴空载特性的实质就是磁 化曲线。
电枢电流Ia分成两个量 Iq与Eo同相－交轴电枢反应 Id与Eo垂直－直轴去磁电枢反应。 结果：一般性负载既有交磁反应，
又有去磁反应，且负载的功率因 数越低，去磁反应越严重。
四、同步发电机的外特性及调节特性
1．外特性U=f（I） 电阻性负载，交轴电枢 反应，电流增加，端电 压稍有下降；
感性负载，交轴和去磁 电枢反应，电流增加， 端电压下降；
1.有功功率和无功功率完全由负载决定；
2.频率随转速而变化，电压随励磁电流
而变化；
3.负载变化将引起频率（有功）或电压
前三种。 与之对应的电枢反应的性质有：交轴、直轴去
磁和直轴增磁三种。 Ia与Eo的夹角为内功率因数角ψ
(1）Ψ＝0 Ia与Eo同相（阻性负载）
交 轴 反 应 （ 同 相 位 ）
前极靴（左）去磁、后极靴增磁，合成磁场Φ扭 斜θ角，为交轴电枢反应。
° (2) Ψ＝90 Ia滞后Eo 90°（感性负载）
同步发电机的空载额定电压一般处于空载特 性曲线的部分（接近饱和点）
同步电机的转速n与旋转磁场转速no一致 ①发电机接负载，定子（电枢）绕组有三相对称电流
通过，产生旋转磁场n0=60f/p； ②因转子转速在原动机带动下达 n=n0 故为同步，磁
极磁场Φ0与电枢磁场Φa同步，且相对静止。
电枢电流
三、同步发电机负载运行及电枢反应 1.同步发电机负载运行特点
空载电动势有电机电动势频率由原动机的转速n和电 机极对数P决定。 f=pn/60
得空载电动势为：Eo＝KeΦn 即：空载电动势的大小与主磁通Φ和转速n 成正比。
3.励磁方式：给磁极的励磁绕组提供直流电的装置--励磁 系统 见书本
自励式：半导体励磁 同步发电机的励磁电流是由发电机自已提供