同步发电机习题二-(有答案)汇编
同步发电机习题二
一、填空题
1、我国生产的72500千瓦的水轮发电机，其转速为125转／分，那么，极对数
p=__________________(24)
2、三相同步发电机带有纯电感负载时，如不计电枢电阻的作用，则电枢反应作用是
_________________(直轴去磁)
3、装在用户附近的一台调相机，在负载比较小的夜间为改善长线末端的电压应使调相机处
于 状态。（欠励）
4、调节同步发电机励磁电流就能改变发电机输出的________ 。（无功功率）
5、同步发电机用暗灯法并联合闸，当频率不等时所出现的现象___________ 。（三相灯出现同时暗，同时亮的交替变化现象）
9．同步发电机内功率因数角ψ=90时的电枢反应为________________。_(直轴去磁)
10、同步发电机用暗灯法并联合闸，当电压不等时所出现的现象___________ 。（一个相灯没有绝对熄灭的时侯，在最亮和
最暗范围内闪烁）
11．同步发电机处于“欠励磁”状态时发出无功的性质为___________.（容性）
12．并联于无限大电网的运行的同步发电机，要改变有功功率输出，只需调节
______________________.（原动机的转速）
13．同步发电机气隙增大，其同步电抗将 。（减小）
14．同步发电机内功率因数角ψ=0时的电枢反应为________ 。（交轴电枢
反应）
15、同步发电机在过励时从电网吸收 容性无功功率 ，产生 直轴去磁的电枢
反应 电枢反应
16、同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；
是 和 空间夹角。（电动势和电压；励磁磁动势和气隙磁动势）
17．凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为 2q d
mU 11()sin22X X δ-Ω 18、一台并网运行的同步发电机，按发电机惯例，已知原运行点的功率因数是超前的，则电
机运行在______励状态，此时电机从电网吸收_____性质的无功功率；若不调节原动机输出
而将励磁电流单方向调大，则电机可变化到_____励状态，此时电机向电网发出_______无功
功率。（欠励，感性，过励，感性）
19、同步发电机按转子结构分，有 , ；按原动机类型分，主要
有 , ；（凸极式和隐极式；汽轮层峦叠嶂电机和水轮发电机）
20、同步电机空载运行指仅有_____________输出，________________输出为零
二、单项选择题
1、并联于大电网上的同步发电机，当运行于cos =1.0的情况下，若逐渐减小励磁电流，
则电枢电流是（ A ）
A ．逐大
B ．逐小
C ．先增大后减小
D ．先减小后
增大
2、 同步发电机电枢反应性质取决于( C )
A ．负载性质
B 发电机本身参数
C ．负载性质和发电机本身参数
D 负载大小
3、 同步发电机短路特性是一条直线的原因是（ B ）。
A ．励磁电流较小磁路不饱和
B ．电枢反应去磁作用使磁路不饱和
C ．短路时电机相当于一个电阻为常数的电路运行，所以Ik 和If 成正比
D ．短路时短路电流大使磁路饱和程度提高
4、三相同步发电机的cos 0.8N ?=，所谓正常励磁状态是指励磁电流（ D ）
A 额定励磁电流
B 输出感性无功功率所需的励磁电流
C 输出容性无功功率所需的励磁电流
D 仅有有功功率输出时的励磁电流
5．异步电动机处于理想空载状态时，转差率为( A )。
A. s=0
B. s=1
C. 0 D. s<0 6、并联于大电网上的同步发电机，当运行于cos =1.0的情况下，若逐渐增大励磁电流，则电枢电流是（ A ） A ．逐大 B ．逐小 C ．先增大后减小 D ．先减小后增大 7．同步发电机在无穷大电网上运行，在下列哪种情况下静态稳定性能较好（ A ）。 A.短路大 B.欠励运行 C.过励运行 D.同步电抗大 8．隐极同步发电机静态稳定运行的极限对应的功率角为（ B ） A 0? B 90? C 180? D 75? 9、同步发电机当其电枢电流超前空载电势运行时，其电枢反应为（ D ） A 交磁 B 直轴增磁 C 交磁兼直轴去磁 D 交磁兼直轴增磁 10、同步电机运行于电动状态，其（ D ） A 0E U > B 0E U < C 1f F 超前F δ D 1f F 滞后F δ 三、作图题 1、当一台隐极同步电机发出有功功率，同时发出感性无功功率时，分别按电动机惯例和发电机惯例画出电动势相量图 2、★作出凸极发电机的电动势相量图 3、★画出隐极同步发电机的电动势相量图和等效电路图。 4、★作出同步发电机的外特性和调整特性。 5、★作出同步发电机的V 形曲线，并说明其特点。 6、★同步电机时-空相矢量图 四、简答题 1、简述同步发电机的工作原理。 2、简述同步发电机用相灯法并网时，条件不满足时所呈现的现象，应采取的措施。 3、简述同步发电机用灯光旋转法并网时，条件不满足时所呈现的现象，应采取的措施。 3、简述同步发电机采用自同步法合闸的操作过程。 （答：（1）校验发电机相序把发电机拖动到接近同步转速，励磁绕组经限流电阻短路。 （2）发电机投放电网，立即加直流励磁电流，此时靠定、转子磁场间所形成的引力就可把转子自动牵入同步。） 4、同步发电机并联合闸的条件？若四个条件中有某一个不符合时，应采取什么措施使之满 足并联条件。 （答：（1）发电机频率等于电网的频率；若不等，调节原动机的转速，改变发电机的频率（2）发电机的电压幅值等于电网电压的幅值，且波形一致；若不同，调节励磁电流从而改变发电机的端电压。 （3）发电机的电压相序与电网的电压相序相同；若发电机与电网的相序不同,需对调发电机或电网的任意两根接线。 （4）在合闸时，发电机的电压相位与电网电压的相位一样；若不一致，需微调节转速。） 5、用电枢反应理论解释同步发电机的外特性。 （同步发电机的外特性是指同步发电机在转速为额定转速、功率因素为常数、励磁电流为额定值时测出的发电机端电压关于电枢电流的特性曲线。当功率因素为小于1（滞后）时特性曲线为略微下降趋势，这时因为电枢电流起到了去磁作用，使得磁通减小，进而使得感应电势减小，进而使电压下降。当功率因素为等于1时特性曲线为略微下降趋势，因为电机本身有电感，电流仍滞后于电压，内功率因素角接近于90度，直轴电枢反应影响较小，电压下降不大。当功率因素为小于1（超前）时特性曲线为略微上翘趋势，这时因为电枢电流起到了增磁作用，使得磁通增大，进而使得感应电势增大超过了内阻压降值，进而使电压上升。） 6、简述同步电动机异步起动过程 采用感应电动机工作原理.在转子极靴上加装起动绕组（发电机称为阻尼绕组），起动时，励磁绕组不能开路（以免产生过大的感应电势，击穿绝缘），亦不能直接短路（以免产生大电流），需串入阻值约为10倍的电阻。起动过程就是依靠电磁感应原理产生电磁转矩而旋转.当异步起动使转子转速上升接近同步转速，加入直流励磁，进入同步电机运行状态。 7、什么是无限大电网，它对并联于其上的发电机有什么约束？ 电网的容量相对于并联的同步发电机容量来说要大得多，如果对并联在电网上的同步发电机进行有功功率和无功功率调节时，对电网的电压和频率不会有什么影响。无限大电网的特点是端电压和频率均可认为是恒定的。 8、一台并联于无限大电网运行的同步发电机，其电流滞后电压，若逐渐减小其励磁电流，试问电枢电流如何变化？ 9、一台与电网并联运行的同步发电机，仅输出有功功率，无功功率为零，这时发电机电枢反应磁动势的性质是什么？ 10、并联于电网上运行的同步电机，从发电机状态变为电动机状态时，其功率角θ、电磁 cos各会发生怎样的变化？ 转矩T、电枢电流I及功率因数? 11、并联于无限大电网运行的隐极同步发电机，当调节发电机有功功率输出而保持无功功率输出不变时，功率角及励磁电流是否变化？电流和空载电动势的变化轨迹是什么？ 12、并联在电网运行的同步发电机，当保持励磁电流不变时，调节发电机输出有功功率，输出无功功率变不变？试问电流和空载电动势变化规律是什么？ 当励磁电流为常数时，调节发电机输出的有功功率，发电机的无功功率也会改变，输出有功功率减少时，输出落后性无功功率会增大。电动势向量的轨迹是一个圆，电枢电流向量的轨迹也是一个圆(圆心不是0)，把它们称为同步电机的圆图。 五、计算题 1、有一台隐极同步发电机带三相对称负载，cos 1?=此时，,N N U U I I ==若该电机的0.15,0.85a X X σ==电枢电阻略去不计。用时间相量求出空载电动势'0,,E ψθ 2、★一台三相星形联结1500KW 的水轮同步发电机，额定电压6300V ,额定功率因素cos 0.8N ?= (滞后),已知它的参数 21.3,13.7d q X X =Ω=Ω忽略电枢电阻,试求: (1) d q X X 和的标么值; (2) 画出电动势相量图; (3) 计算额定负载时的电动势0E 3、★已知一台4极隐极同步电机，端电压31.1, 1.2,cos 2C U I X ?==== （滞后），忽 略定子电阻，励磁磁动势幅值为1f F 电枢反应磁动势的幅值112 a f F F =，试用时空相－矢量图求出合成磁动，试用时空相－矢量图求出合成磁动势 1f F δ与F 的 夹角和空载时电动势0E 4、★一台11KV 、50HZ 、4极星形联结的隐极同步发电机，同路电抗12s X =Ω不计电枢电阻，该发电机并联于额定电压的电网运行。输出有功功率3MW ，功率因素为0.8（滞后） （1）求每相空载电动势0E 和功率角θ （2）如果励磁电流保持不变，求发电机不失去同步时所能产生的最大电磁转矩。 5、★一台隐极同步发电机并联运行,已知31,1,1,cos (2 s U I X ?====滞后)忽略定子绕组电阻现调节原动机使有功输出增加一倍.同时调节励磁电流其增加20%,试求: (1)画出调节后的电动势相量图 (2)说明无功功率输出是增加还是减小了? 一、名词解释 1．励磁系统 答：与同步发电机励磁回路电压建立、调整及在必要时使其电压消失的有关设备和电路。 2．发电机外特性 答：同步发电机的无功电流与端电压的关系特性。 3．励磁方式 答：供给同步发电机励磁电源的方式。 4．无刷励磁系统 答：励磁系统的整流器为旋转工作状态，取消了转子滑环后，无滑动接触元件的励磁系统。 5．励磁调节方式 答：调节同步发电机励磁电流的方式。 6．自并励励磁方式 答：励磁电源直接取自于发电机端电压的励磁方式。 7．励磁调节器的静态工作特性 答：励磁调节器输出的励磁电流（电压）与发电机端电压之间的关系特性。 8.发电机调节特性 答：发电机在不同电压值时，发电机励磁电流IE与无功负荷的关系特性。 9．调差系数 答：表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。 10．正调差特性 答：发电机外特性下倾，当无功电流增大时，发电机的端电压随之降低的外特性。11．负调差特性 答：发电机外特性上翘，当无功电流增大时，发电机的端电压随之升高的外特性。12．无差特性 答：发电机外特性呈水平．当无功电流增大时，发电机的端电压不随之变化的外特性。 13．强励 答：电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最大值。 二、单项选择题 1．对单独运行的同步发电机，励磁调节的作用是( A ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．保持机端电压恒定和调节发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 2．对与系统并联运行的同步发电机，励磁调节的作用是( B ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．调节机端电压和发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 3．当同步发电机与无穷大系统并列运行时，若保持发电机输出的有功 PG = EGUG sinδ为常数，则调节励磁电流时，有( B )等于常数。 X d A．U G sinδ； B．E Gsinδ； C．1 X d ?sinδ； D．sinδ。 4．同步发电机励磁自动调节的作用不包括( C )。 A．电力系统正常运行时，维持发电机或系统的某点电压水平； B．合理分配机组间的无功负荷； C．合理分配机组间的有功负荷； D．提高系统的动态稳定。 5．并列运行的发电机装上自动励磁调节器后，能稳定分配机组间的( A )。A．无功负荷； 第二章《同步发电机得自动并列》练习参考答案 一、名词解释 1.并列操作 答:将发电机并入电力系统参加并列运行得操作。 2.准同步并列 答:发电机在并列合闸前已加励磁,当发电机电压得幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压得幅值、频率、相位接近相等时,将发电机断路器合闸,完成并列操作。 3.自同步并列 答:将未加励磁、接近同步转速得发电机投入系统,随后给发电机加上励磁,在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉人同步,完成并列操作。 4.同步点 答:可以进行并列操作得断路器。 5.滑差、滑差频率、滑差周期 答:滑差:并列断路器两侧发电机电压电角速度与系统电压电角速度之差,用表示,即; 滑差频率:并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差,用f s表示,即; 滑差周期:并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化3600所用得时间。 6.越前时间、恒定越前时间、恒定越前时间自动准同步装置 答:越前时间:相对于提前(越前)得时间; 恒定越前时间:相对于提前(越前)得时间,且这一时间不随频差(或滑差)、压差变化; 恒定越前时间自动准同步装置:由恒定越前时间脉冲发出合闸脉冲命令得自动 准同步装置。 7.越前相角、恒定越前相角、恒定越前相角式自动准同步装置 答:越前相角:相对于提前(越前)得相角; 恒定越前相角:相对于提前(越前)得相角,且这一相角不随频差(或滑差)、压差变化; 恒定越前相角自动准同步装置:由恒定越前相角脉冲发出合闸脉冲命令得自动准同步装置。 8.整步电压、正弦整步电压、线性整步电压 答:整步电压:包含同步条件信息得电压; 正弦整步电压:与时间具有正弦函数关系得整步电压,表达式 线性整步电压:与时间具有线性函数关系得整步电压,表达式 二、单项选择题 1.准同步并列得方法就是,发电机并列合闸前( C),当( )时,将发电机断路器合闸,完成并列操作。 A.未加励磁,发电机电压与并列点系统侧电压得幅值、频率、相位接近相等; B.未加励磁,发电机转速接近同步转速; C.已加励磁,发电机电压与并列点系统侧电压得幅值、频率、相位接近相等; D.巳加励磁,发电机转速接近同步转速。 2.自同步并列操作得合闸条件就是( B )。 A.发电机已加励磁、接近同步转速; B.发电机未加励磁、接近同步转速; 第六章同期系统 将一台单独运行的发电机投入到运行中的电力系统参加并列运行的操作，称为发电机的并列操作。同步发电机的并列操作，必须按照准同期方法或自同期方法进行。否则，盲目地将发电机并入系统，将会出现冲击电流，引起系统振荡，甚至会发生事故、造成设备损坏。 准同期并列操作，就是将待并发电机升至额定转速和额定电压后，满足以下四项准同期条件时，操作同期点断路器合闸，使发电机并网。 （!）发电机电压相序与系统电压相序相同； （"）发电机电压与并列点系统电压相等； （#）发电机的频率与系统的频率基本相等； （$）合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同。自同期并列操作，就是将发电机升速至额定转速后，在未加励磁的情况下合 闸，将发电机并入系统，随即供给励磁电流，由系统将发电机拉入同步。自同期法的优点：!合闸迅速，自同期一般只需要几分钟就能完成，在系统 急需增加功率的事故情况下，对系统稳定具有特别重要的意义；"操作简便，易于实现操作自动化。因为在发电机未加励磁电流时合闸并网，不存在准同期条件的限制，不存在准同期法可能出现的问题；#在系统电压和频率因故降低至不能使用难同期法并列操作时，自同期方法将发电机投入系统提供了可能性。 自同期法的缺点是：未加励磁的发电机合闸并入系统瞬间，相当一个大容量的电感线圈接入系统，必然会产生冲击电流，导致局部系统电压瞬间下降。一般自同期法使用于水轮发电机及发电机—变压器组接线方式的汽轮发电机。在采用自同期法实施并列前，应经计算核对。 发电厂发电机的并列操作断路器，称为同期点。除了发电机的出口断路器之外在一次电路中，凡有可能与发电机主回路串联后与系统（或另一电源）之间构成唯一断路点的断路器，均可作为同期点。例如，发电机—变压器组的高压侧断路器，发电机—三绕组变压器组的各侧断路器，高压母线联络断路器及旁路断 摘要：目前，随着同步电机在调速性能方面的逐渐改善，已在大容量变频调速领域内广泛使用。在高速列车上，法国率先采用同步牵引电机，它的功率因数可接近1，解决了异步电机功率因数低的问题。本文针对同步电机和异步电机在轨道调速系统中的差异进行了分析。 关键词：同步电机；异步电机；功率因数；变频调速； 1．引言 随着同步电机的调速性能和控制精度的提高，同步电机在高速列车的牵引传动领域中也逐渐占据一席之地，例如，法国TGV的牵引电机采用的都是同步电机。 由于异步电机功率因数低（基本都在0.9以下）是一个很难克服的缺陷，而同步电机理想功率因数可以到达1，例如法国TGV的功率因数可以达到0.99，除此以外，同步电机还有容量大、转速恒定等优点，因此，同步电机在牵引传动领域中还有很大的发展空间。 同步电动机在调速系统中的缺点正逐渐被解决，例如现在通常采用永磁同步电机，避免同步电机的励磁装臵引发的问题和增加的维护工作量。但是，同步电机在调速方面略逊于异步电机，且结构较复杂，成本较高，因此，异步电机在牵引传动领域仍占优势。 2．感应电机的工作原理 定子中通以三相电流产生旋转磁场，由于感应电机的转子绕组是 自行闭合的绕组，根据电磁感应原理，转子绕组中会产生感应电流，感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩。正常情况下，感应电机的转子转速总是略低或略高于旋转磁场的转速。感应电机的运行状态与转差率有关，s>1为电磁制动状态，0 同步电机的控制原理 一、控制原理 主机结构，包括定子、转子以及控制系统。 定子和异步电机完全相同。转子和线绕异步电机转子相同，有三个线圈，其中两个是励磁绕组，一个是阻尼绕组。励磁绕组通直流电，形成和定子对应的转子磁极，转子磁极在定子旋转磁场的作用下旋转，和定子保持同步。阻尼绕组的作用是防止已进入同步运转的电机失步。 启动状态下，转子的三个绕组起异步启动作用，产生感应电流，使电机逐步升速，直到接近于投磁前的亚同步状态。电机被拉入同步以前，两个励磁绕组经凸轮控制器串联，阻尼绕组经线路转换开关自成回路，这时通入直流电，把异步运转的电机强行拉入同步。 同步运转状态下，阻尼绕组和旋转磁场之间没有相对运动，不产生电流；失步状态下，阻尼绕组和旋转磁场之间有相对运动，产生电流和电动力，电动力的方向刚好和电机失步的方向相反，因此能起到阻止电机失步的作用。 控制系统包括一次系统控制回路和二次系统控制回路两部分。 一次系统控制回路主要是一台六氟化硫开关和一系列保护。有差动保护，过流保护，低电压保护，接地方向保护。 差动保护针对的是定子内部的短路或接地，定子内部短路或接地时，差动保护动作。过流保护主要保护电机的过载，在过载情况下动作。低电压保护在电网出现较长时间低电压情况下动作。接地方向保护在6kV单相完全接地或不完全接地情况下动作。各种保护动作，在切断主回路的同时，也切断直流回路。 二次回路包括励磁控制和启动回路。励磁控制是一套可控硅系统，功能和直流电机控制系统类似而较为简单，没有那么多反馈控制环，只有一个电流反馈控制环； 另外有联锁回路和失步、失磁、过激保护回路。励磁投入必须具备一定条件，如各种保护都没有动作，慢动电机处于脱开的位置，电机启动已进入亚同步状态的信号已送出，等。根据这些条件来准备控制可控硅的投入时间就是连锁，相应的回路称为连锁回路。 相对于一次回路的保护而言，失步、失磁和过激保护属于二次回路的保护。失步保护保护电动的失步。电机失步的破坏性很大，形成的异步力量能剪切转子线圈，所以这个保护功能必须可靠，否则一旦发生失步，后果很严重。该回路检测定子电流、电压。 众所周知，电机运行在功率因数超前状态，定子电流比定子电压滞后；运行在功率因数滞后状态，定子电流比定子电压超前。不论超前还是滞后，6kV回路的电流波和电压波之间都没有相对运动。如果电机失步，电机的电流波和电压波之间立即产生来来回回的相对运动，失步检测回路即捕捉此电流波和电压波来回运动时重合的脉冲。重合一次证明失步一次，重合两次失步保护动作。 失磁是欠激的极限状态，不清楚为什么有失磁保护而没有欠激保护，请各位探讨。失磁信号和过激信号的确定都通过比较放大器实现，比较放大器的给定可以调整。 二、启动过程 同步电机启动必须满足三个条件：1、继电器30C不激磁（过电流保护50/51未动作，接地方向继电器67G未动作，差动继电器87未动作，欠压继电器27未动作，故障继电器86X未动作，激磁变压器一次侧空气开关未跳，故障包括：失磁，失步，过激，启动限时，凸轮控制器及线路转换开关过载保护49AX，慢动电机总空气开关，慢动抱闸空气开关，慢动热保护49I，可控硅风机开关，及其热保护49FX， 第二章 《同步发电机的自动并列》练习参考答案 一、名词解释 1．并列操作 答：将发电机并入电力系统参加并列运行的操作。 2．准同步并列 答：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。 3．自同步并列 答：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉人同步，完成并列操作。 4．同步点 答：可以进行并列操作的断路器。 5．滑差、滑差频率、滑差周期 答：滑差：并列断路器两侧发电机电压电角速度与系统电压电角速度之差，用S ω表示，即X G s ωωω-=； 滑差频率：并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差，用f s 表示，即X G s f f f -=； 滑差周期：并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化3600所用的时间。 6．越前时间、恒定越前时间、恒定越前时间自动准同步装置 答：越前时间：相对于?=0δ提前(越前)的时间； 恒定越前时间：相对于?=0δ提前(越前)的时间，且这一时间不随频差(或滑差)、压差变化； 恒定越前时间自动准同步装置：由恒定越前时间脉冲发出合闸脉冲命令的自动准同步装置。 7．越前相角、恒定越前相角、恒定越前相角式自动准同步装置 答：越前相角：相对于?=0δ提前(越前)的相角； 恒定越前相角：相对于?=0δ提前(越前)的相角，且这一相角不随频差(或滑差)、压差变化； 恒定越前相角自动准同步装置：由恒定越前相角脉冲发出合闸脉冲命令的自动准同步装置。 8．整步电压、正弦整步电压、线性整步电压 答：整步电压：包含同步条件信息的电压； 正弦整步电压：与时间具有正弦函数关系的整步电压，表达式 2t sin 2s m zb ωU u = 线性整步电压：与时间具有线性函数关系的整步电压，表达式 ??? ????< 实验报告 课程名称： 电力系统分析综合实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 同步发电机励磁控制实验 实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的 1.加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务； 2.了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点； 3.熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动； 4.了解微机励磁调节器的基本控制方式； 5.掌握励磁调节器的基本使用方法； 6.了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响。 二、原理与说明 同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。 图1 励磁控制系统示意图 实验用的励磁控制系统示意图如图l 所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。当三相全控 专业： 电气工程及其自动化 姓名： 学号： 日期： 地点：教2-105 桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。 微机励磁调节器的控制方式有四种：恒U F (保持机端电压稳定)、恒I L(保持励磁电流稳定)、恒Q(保持发电机输出无功功率稳定)和恒α(保持控制角稳定)。其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。 同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。 发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90?；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90?，实现逆变灭磁。 三、实验项目和方法 (一) 不同α角(控制角)对应的励磁电压波形观测 (1)合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄； (2)励磁系统选择它励励磁方式：操作“励磁方式开关”切到“微机它励”方式，调节器 面板“它励”指示灯亮； (3)励磁调节器选择恒α运行方式：操作调节器面板上的“恒α”按钮选择为恒α方式，面 板上的“恒α”指示灯亮； (4)合上励磁开关，合上原动机开关； (5)在不启动机组的状态下，松开微机励磁调节器的灭磁按钮，操作增磁按钮或减磁按钮 即可逐渐减小或增加控制角α，从而改变三相全控桥的电压输出及其波形。 注意：微机自动励磁调节器上的增减磁按钮键只持续5秒内有效，过了5秒后如还需 第二章《同步发电机的自动并列》练习参考答案 二、单项选择题 1．准同步并列的方法是，发电机并列合闸前( C)，当( )时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。 A．未加励磁，发电机电压与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等；B．未加励磁，发电机转速接近同步转速； C．已加励磁，发电机电压与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等；D．巳加励磁，发电机转速接近同步转速。 2．自同步并列操作的合闸条件是( B )。 A．发电机已加励磁、接近同步转速； B．发电机未加励磁、接近同步转速； C．发电机已加励磁、任意转速； D．发电机未加励磁、任意转速。 3．滑差是( B)之差。 A．发电机电压频率与系统电压频率； B．发电机电压角频率与系统电压角频率； C．发电机电压周期与系统电压周期； D．发电机转速与系统等值转速。 4．发电机并列合闸时，如果测到滑差周期是10s，说明此时( D)。 A．发电机与系统之间的滑差是10rad； B．发电机与系统之间的频差是10Hz； C．发电机与系统之间的滑差是0.1rad； D．发电机与系统之间的频差是0.1Hz。 5．发电机准同步并列后立即带上了无功负荷（向系统发出无功功率)，说明合闸瞬间发电机与系统之间存在( A)。 A．电压幅值差，且发电机电压高于系统电压； B．电压幅值差，且发电机电压低于系统电压； C．电压相位差．且发电机电压超前系统电压； D．电压相位差，且发电机电压滞后系统电压。 6．发电机并列后立即从系统吸收有功功率，说明合闸瞬间发电机与系统之间存在( D)。 A．电压幅值差，且发电机电压高于系统电压； B．电压幅值差，且发电机电压低于系统电压； C．电压相位差，且发电机电压超前系统电压； D．电压相位差，且发电机电压滞后系统电压。 7．发电机准同步并列后，经过了一定时间的振荡后才进入同步状态运行，这是由于合闸瞬间( B)造成的。 A．发电机与系统之间存在电压幅值差； B．发电机与系统之间存在频率差； C．发电机与系统之间存在电压相位差； D．发电机的冲击电流超过了允许值。 8．正弦整步电压( D)。 同步电机与异步电机的区别 交流电动机要旋转需要2个条件： 第一，存在一个主动旋转的磁场； 第二，存在一个被这个主动旋转的磁场驱动的磁场。 一般来说，旋转磁场来自定子绕组，三相交流电源自然的形成了一个旋转磁场。 同步电机和异步电机的区别就在于转子磁场的来源。 同步电机需要一个励磁电源，或者永磁体，这样转子始终存在一个可以被定子提供的旋转磁场驱动的磁场。只要制动转矩合理，最终转子的转速总能达到定子中旋转磁场的转速，也就是同步转速。这样的电机，就是同步电机。 异步电机则比较简单。转子的磁场来自定子绕组提供的旋转磁场切割转子中导体所产生的电流。换一种说法，就是来自定子的旋转磁场切割转子导体的产生的感应电流产生了基于转子的第二个磁场，转子则由于两个磁场的相互作用而转动。转子和旋转磁场的速度差越大，转子电流就越大，2个磁场的作用就越强烈。随着转速的提高，转子电流越来越小，但是绝不能没有。这就造成了，转子转速必须和同步转速有一定的差值，来维持旋转磁场切割转子导体。以维持转子的持续转动。这个转速的差，与同步转速的比值就是转差率。异步电机转速永远达不到同步转速，所以叫异步电机。 简单的说：同步和异步电机均属交流动力电机,是靠50周交流电网供电而转动.异步电机是定子送入交流电,产生旋转磁场,而转子受感应而产生磁场,这样两磁场作用,使得转子跟着定子的旋转磁场而转动.其中转子比定子旋转磁场慢,有个转差,不同步所以称为异步机.而同步电机定子同异步电机,其转子是人为加入直流电形成不变磁场,这样转子就跟着定子旋转磁场一起转而同步,始称同步电机.异步电机简单,成本低.易于安装,使用和维护.所以受到广泛使用.缺点效率低,功率因数低对电网不利.而同步电机效率高是容性负载,可改善电网功率因数.多用工矿大型没备. 同步发电机与异步发电机的区别 一、同步发电机 同步发电机作发电机运行的同步电机。是一种最常用的交流发电机。在现代电力工业中，它广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。由于同步发电机一般采用直流励磁，当其单机独立运行时，通过调节发电机励磁电流，能方便地调节发电机的电压。若并入电网运行，因电压由电网决定，不能改变，此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。 1.同步发电机的定子、转子结构与同步电机相同，一般采用三相形式，只在某些小型同步发电机中电枢绕组采用单相。 2.工作特性 表征同步发电机性能的主要是空载特性和负载运行特性。这些特性是用户选用发电机的重要依据。 3.结构和分类 同步发电机的结构按其转速分为高速和低（中）速两种。前者多用于火电厂和核电站；后者多与低速水轮机或柴油机联动。在结构上，高速同步发电机多用隐极式转子，低（中）速同步发电机多用凸极式转子。 高速同步发电机 一．双馈发电机原理讲解 二．风力发电机的主要类型 1．异步发电机 笼鼠式异步发电机 特点：应用于早期的风力发电机，离网型的小型发电机，结构简单，性能稳定，成本低。 缺点：并网运行时，转速必须超过同步转速，在风速较小的时候效率很差。一般做成大小两个发电机，或者改变定子绕组以改变同步转速，按照风速段转换。 绕线转子异步发电机 特点：转子绕组外接电阻，在风速变化的时候，改变外接电阻的大小以控制输出的功率。风速大的时候多余的能量可以消耗在转子电阻上。 双馈异步发电机 特点：使用双馈变频器对转子进行交流励磁，随着转子物理转速的变化，改变交流励磁的交流电的频率，幅值，相序以及相位，以使定子输出的电压幅值和电流频率保持恒定，同时可以向电网输出感性或容性的无功。 2．同步发电机 永磁同步发电机 特点：转子由永磁材料制成，结构简单，不易损坏和维护方便，容量可以做到很大。转子可以做成很多级，这样可以使其同步转速降低，配合全功率变流器，在低风速的时候也可以发电。一般用于海上风机。 直流励磁同步发电机 特点：现在的水力和火力发电机组使用的形式，转子由直流励磁，改变励磁电流的大小，可以调节输出的功率大小和因数。 三． 双馈异步发电机原理 1． 旋转磁场 旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。从理论分析和实践证明，在对称三相绕组中流过对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。 三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔120o 、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组 由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于对称三相绕组组成的三相负载是对 称三相负载，每相负载的复阻抗都相等，所以，流过三相绕组的电流也必定是对称三相电流。 2． 旋转磁场的转速和转向 () () ?-=?-==240sin 120sin sin t I i t I i t I i m C m B m A ωωω 课程名称：电力系统分析综合实验指导老师：成绩：__________________ 实验名称：同步发电机励磁控制实验实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的 1.加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务； 2.了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点； 3.熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动； 4.了解微机励磁调节器的基本控制方式； 5.掌握励磁调节器的基本使用方法； 6.了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响。 二、原理与说明 同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。 实验用的励磁控制系统示意图如图l所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。当三相全控 桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。 微机励磁调节器的控制方式有四种：恒U F(保持机端电压稳定)、恒I L(保持励磁电流稳定)、恒Q(保持发电机输出无功功率稳定)和恒α(保持控制角稳定)。其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。 同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。 发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90?；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90?，实现逆变灭磁。 三、实验项目和方法 (一) 不同α角(控制角)对应的励磁电压波形观测 (1)合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄； (2)励磁系统选择它励励磁方式：操作“励磁方式开关”切到“微机它励”方式，调节器 面板“它励”指示灯亮； (3)励磁调节器选择恒α运行方式：操作调节器面板上的“恒α”按钮选择为恒α方式，面 板上的“恒α”指示灯亮； (4)合上励磁开关，合上原动机开关； (5)在不启动机组的状态下，松开微机励磁调节器的灭磁按钮，操作增磁按钮或减磁按钮 即可逐渐减小或增加控制角α，从而改变三相全控桥的电压输出及其波形。 注意：微机自动励磁调节器上的增减磁按钮键只持续5秒内有效，过了5秒后如还需 完美格式整理版 第一章永磁同步电机的原理及结构 1.1永磁同步电机的基本工作原理 永磁同步电机的原理如下在电动机的定子绕组中通入三相电流，在通入电流后就会在电动机的定子绕组中形成旋转磁场，由于在转子上安装了永磁体，永磁体的磁极是固定的，根据磁极的同性相吸异性相斥的原理，在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转，最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等，所以可以把永磁同步电机的起动过程看成是由异步启动阶段和牵入同步阶段组成的。在异步启动的研究阶段中，电动机的转速是从零开始逐渐增大的，造成上诉的主要原因是 其在异步转矩、永磁发电制动转矩、 矩起的磁阻转矩和单轴转由转子磁路不对称而引等一系列的因素共同作用下而引起的，所以在这个过程中转速是振荡着上升的。在起 动过程中，质的转矩，只有异步转矩是驱动性电动机就是以这转矩来得以加速的，其 他的转矩大部分以制动性质为主。在电动机的速度由零增加到接近定子的磁场旋转转速时，在永磁体脉振转矩的影响下永磁同步电机的转速有可能会超过同步转速，而出现转速的超调现象。但经过一段时间的转速振荡后，最终在同步转矩的作用下而被牵入同步。 1.2永磁同步电机的结构 永磁同步电机主要是由转子、端盖、及定子等各部件组成的。一般来说，永磁 同步电机的最大的特点是它的定子结构与普通的感应电机的结构非常非常的相似，主要是区别于转子的独特的结构与其它电机形成了差别。和常用的异步电机的最大不同则是转子的独特的结构，在转子上放有高质量的永磁体磁极。由于在转子上安放永磁体的位置有很多选择，所以永磁同步电机通常会被分为三大类：内嵌式、面贴式以及插入式，如图1.1所示。永磁同步电机的运行性能是最受关注的，影响其性能的因素有很多，但是最主要的则是永磁同步电机的结构。就面贴式、插入式和嵌入式而言，各种结构都各有其各自的优点。 同步电机和异步电机的区别，主要一点，就是同步电机能达到同步转速，异步电机转速达不到定子磁场的同步转速。同步电机主要用于发电，比如水电厂，火电厂的发电机，异步电机主要用于电动，比如风机什么的 一般来说现在混合动力车用的是永磁同步电机 我曾在以前我的blog上写过一篇电机科普，现在就贴在这里吧 现在开始讲电机的原理了，总的来说就是利用电磁之间的关系实现不同形式的能量的转化。凡是上过高中的地球人都知道有个左手定则，右手定则两个东西（嘿，容易被考官当成打暗号的咚咚）。其实那两个定则就是电机的最简单的解释（他们不是有个外号叫什么“发电机定则”“电动机定则”吗）。不过我们谈到的电机可比这个复杂的多，高中那点小儿科可应付不了。 而且不同电机的具体原理还不同 那么我先介绍一下电机的种类吧：大致分成三种，同步机，异步机（以上两种多与电网相连），还有个直流电机。 先介绍同步机和异步机，这两个东西都是交流电机，利用了三相交流电的比较有意思的一个特性：简单的说如果把三个线圈像搅拌器（就是家里用来打鸡蛋的那种东西）那样布置，三个线圈相互不接触，分别加上ａｂｃ三相电压，于是产生三相电流，接着好玩的事情就发生了，线圈所围的空间内出现了与所加电压同频的旋转磁场（若要更深入的解释，就得说驻波的分解，叠加，比较麻烦）．所以人们把线圈按照上述所说的办法，嵌进定子，于是转子所在的那个空间就产生了旋转的磁场 有了这个磁场就好办了，我们就可以想象定子处有一个看不见的磁铁在转，此时如果转子是个磁铁的话，那么转子不就被带动起来了么，就是电动机了， 反之如果转子带动那个看不见的磁铁，就成了发电机了，此时可能不好理解，不过你应该知道，产生的是电，为什么呢？首先转子带动那个虚 三相同步发电机控制屏使用说明书 1 概述 1.1 主要用途和适用范围 GGD型柴油机发电机组控制屏(下称控制屏)与1FC6系列50Hz 、400V ／230V三相四线制无刷同步发电机组配套使用，作为测量、监视、保护及输送电能之设备，控制屏具有过电流、过电压、逆功率、超速、油温高、水温高和油压过低等保护功能及手动和自动励磁调节装臵(发电机内)，能实现单机自动恒压，双机并联自动恒压，无功功率自动均衡分配。 1.2 环境条件 1.2.1 海拔高度不超过1000m。 1.2.2 周围环境温度不超过+40℃，而在24h周期内平均温度不高于35℃，周围环境温度下限为-15℃。 1.2.3 空气相对湿度在温度为+40℃时不超过50%。 1.2.4 使用环境无严重尘土，无爆炸危险的介质，无腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体，无导电微粒以及严重霉菌。 1.2.5 使用地点无剧烈振动与冲击。 1.2.6 控制屏相对于垂直基准轴的倾斜不大于5°。 2 基本结构 2.1 本产品系户内安装封闭式低压集中控制屏，其基本结构采用薄钢板及角铁焊接组合而成。 2.2 一次屏安装有隔离开关、空气断路器、电流互感器及避雷器、屏后下方 铜排为进线铜排。 2.3 二次屏的面板上装有各种测量仪表、信号灯、控制按钮、励磁调节器及各种开关的操作手柄，屏内装有各种电器元件。 2.4 控制屏具有良好的保护接地系统。. 3 控制屏的吊运、储存、安装及调试 3.1 吊运及储存 3.1.1 控制屏一般情况下应带箱吊运，在短途运输中也允许开箱吊运，但必须注意防止控制屏的外表油漆和电表等损坏。 3.1.2 控制屏应放在仓库内，用支座垫起；仓库内空气流通，相对湿度不大于75％且无有害气体、导电微粒及有爆炸危险的介质。 3.1.3控制屏严禁与化学药品、酸、碱及蓄电池等有腐蚀性的物品放在一起。 3.2 安装 3.2.1 控制屏安装处应符合本文第1.2.4~1.2.6条及第3.1.3条之要求。 3.2.2 控制屏应用螺栓固定在基础上。 3.2.3 屏面距墙应不小于1.5m，屏后距墙应在0.8~1.0m。 3.2.4 清除各处尘埃。 3.2.5 按接线图要求接线。 3.2.6 发电机主母线应按相序与控制屏主开关Q2的母线相接。 3.2.7 外部供电母线按相序与控制屏刀开关Q1的上端联接板相接。 3.2.8 发电机的中性点N应与控制屏中中性电抗器相接。 3.2.9 控制屏底部的接地螺栓应妥善接地。 第11章 思考题与习题参考答案 11.1 同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系? 在频率为50H Z 时，极数和转速有什么关系？ 答:频率与转速的关系为：60 pn f = 当频率为Hz 50时，30005060=×=pn 。 11.2 为什么汽轮发电机采用隐极式转子，水轮发电机采用凸极式转子？ 答：汽轮发电机磁极对数少（通常p =1），转速高，为了提高转子机械强度，降低转子离心力，所以采用细而长的隐极式转子；水轮发电机磁极对数多,转速低，所以采用短而粗的凸极式转子。 11.3 试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。 答：同步发电机和异步电动机的定子结构相同，都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等主要部件组成。但这两种电机的转子结构却不同，同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成，励磁绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。异步电动机的转子分为笼型和绕线型两种结构形式，转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的，故也称为感应电动机。 11.4 一台汽轮发电机，极数22=p ， MW 300=N P ，kV 18=N U ，85.0cos =N ?，Hz 50=N f ，试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率。 解：（1）A U P I N N N N 6.1132085.010********cos 336=××××==? （2）MW P N 300= MVA P S N N N 94.35285.0/300cos /===? var 186527.094.352sin M S Q N N N =×==? 11.5一台水轮发电机，极数402=p ，MW 100=N P ，kV 813.U N =，9.0cos =N ?，Hz 50=N f ，求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速。 解：（1）A U P I N N N N 553.46489.0108.13310100cos 336=××××==? （2）MW P N 100= MVA P S N N N 11.1119.0/100cos /===? var 44.48436.011.111sin M S Q N N N =×==? 1．同步发电机运行实验指导书2．发电机励磁调节装置实验指导书3．静态稳定实验(提纲，供参考) 4．发电机保护实验提示 5． 广西大学电气工程学院 同步发电机运行实验指导书 目录 一、实验目的 二、实验装置及接线 三、实验内容 实验一发电机组的起动和同步电抗Xd测定 实验二发电机同期并网实验 实验三发电机的正常运行 实验四发电机的特殊运行方式 实验五发电机的起励实验 四、实验报告 五、参考资料 六、附录 1．不饱和Xd的求法 2．用简化矢量图求Eq和δ 3．同期表及同期电压矢量分析 一、实验目的 同步发电机是电力系统最重要又最复杂的电气设备，在电力系统运行中起着十分重要的作用。通过实验，使学生掌握和巩固同步发电机及其运行的基本概念和基本原理，培养学生的实践能力、分析能力和创新能力，加强工程实线训练，提高学生的综合素质。 二、实验装置及接线 实验在电力系统监控实验室进行，每套实验装置以4KW直流电动机与同轴的1.5KW同步发电机为被控对象，配置常规仪表测量控制屏（常规控制）和自动控制屏（微机监控）。可实现对发电机组的测量、控制、信号、保护、调节、并列等功能，本次同步发电机运行实验，仅采用常规控制方式。 直流电动机-同步发电机组的参数如下： 直流电动机： 型号Z2-42，凸极机 额定功率4KW 额定电压DC220V 额定电流22A 额定转速1500r/min 额定励磁电压DC220V 额定励磁电流0.81A 同步发电机 型号STC-1.5 额定功率 1.5KW 额定电压AC400V(星接) 额定电流 2.7A 额定功率因数0.8 空载励磁电流1A 额定励磁电流2A 同步发电机接线如图电-01所示。发电机通过接触器1KM、转换开关1QS、 三相同步发电机结构及工作原理1 LEROY SOMER电球侧视图 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 LEROY SOMER电球分解图 1.定子 2.转子 100.励磁电枢 90.励磁定子 34 3.旋转二极管桥架 347.浪涌抑制器 198.AVR 70.轴承 mecc alte spa电球分解图 10．励磁定子 143.励磁线柱 19.轴承 11.旋转二极管架 13.励磁电枢 14. 转子 40.固定环 绕组和AVR Kirloskar电球分解图 1.定子 2.转子 3.励磁转子 4.励磁定子 10.AVR 11.轴承 22.旋转整流集成 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（定子）。 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。 异步电机(感应电机)的工作原理是通过定子的旋转磁场在转子中产生感应电流, 产生电磁转矩,转子中并不直接产生磁场.因此,转子的转速一定是小于同步速的(没有这个差值,即转差率,就没有转子感应电流),也因此叫做异步电机. 而同步电机转子本身产生固定方向的磁场(用永磁铁或直流电流产生),定 子旋转磁场"拖着"转子磁场(转子)转动,因此转子的转速一定等于同步速,也因此 叫做同步电机. 作为电动机时,大部分是用异步机;发电机都是同步机。 同步电机和异步电机的区别 三相交流电通过一定结构的绕组时,要产生旋转磁场.在旋转磁场的作用下, 转子随旋转磁场旋转.如果转子的转速同旋转磁场的转速完全一致,就是同步电机;如果转子的转速小于磁场转速,也就是说两者不同步,就是异步电机.异步电机结 构简单,应用广泛.同步电机要求转子有固定的磁极(永磁或电磁),如交流发电机和 同步交流电动机. 电机的转速（定子转速）小于旋转磁场的转速，从而叫为异步电机。它和感应电机基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s为转差率， ns为磁场转速，n为转子转速。 基本原理：(1)当三相异步电机接入三相交流电源时，三相定子绕组流过三相对 称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场。 (2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感 应电动势并产生感应电流。 （3）根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。 特点: 优点：结构简单，制造方便，价格便宜，运行方便。 缺点：功率因数滞后，轻载功率因数低，调速性能稍差。 主要做电动机用，一般不做发电机！ 异步电机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。感应电机应用最广，在不致引起误解或混淆的情况下，一般可称感应电机为异步电机。 普通异步电机的定子绕组接交流电网，转子绕组不需与其他电源连接。因此，它具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优 同步发电机的基本结构和工作原理 一、同步发电机的类型 同步发电机按其原动机的不同，可分为汽轮发电机和水轮发电机两种。在火电厂中，用汽轮机作为发电机的原动机，转速高（常为1500~3000r/min）；在水力发电站中，用水轮机作为发电机的原动机，转速低（通常在1000r/min以下）。按发电机转子结构的不同，同步发电机可分为隐极式和凸极式两种，如图1-1所示。隐极式转子呈圆形，转速高，转子直径小，但长度长，汽轮发电机通常为隐极式。凸极式转子具有突出的磁极，发电机的励磁绕组绕在磁极上，转速低，常用于水轮发电机。按发电机与原动机的连接方式不同，同步发电机又有立式和卧式之分，汽轮发电机均为卧式的，水轮发电机两种型式都有；按冷却介质及冷却方式可分为：空气冷却、氢气冷却、水冷却和混合冷却方式等；按照发电机励磁方式来分，同步发电机可分为他励方式和自励方式；按发电机旋转部分划分，有旋转磁场式和旋转电枢式，以旋转磁场式发电机居多，其电枢绕组是定子的一部分，又叫定子绕组。 图1-1 （a）隐极式；（b）凸极式 二、同步发电机的基本结构 同步发电机由定子(固定部分)和转子(转动部分)两部分组成。 1.定子 定子是同步发电机的电枢部分,用以产生三相交流电能。定子由定子铁芯、定子绕组、机座等组成。定子铁芯由内圆冲有嵌线槽的硅钢片叠装而成,定子绕组用绝缘扁铜线或漆包线绕制而成,并三相对称地嵌放在定子铁芯槽内,如图1-1、图1-2所示。定子三相绕组通常接成星形,机座是用来固定铁芯和承受荷重的 2.转子 由上述,同步发电机的转子有两种结构型式,即凸极式和隐极式。 水轮发电机的转子是凸极式,凸极式转子由磁极铁芯、磁轭、励磁绕组、转子支架、转轴等主要部分组成。磁极是用1~1.5mm厚的钢板冲成磁极冲片后铆装成一个整体。在磁极铁芯上套有励磁绕组。励磁绕组是由扁铜线绕成,匝间垫有绝缘,励磁绕组与磁极本身之间隔有绝缘。各励磁绕组串联后接到滑环上。磁轭通常由整块钢板或用铸钢做成,它用来固定磁极,是磁路的一部分。同步发电机励磁自动控制系统练习参考答案
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