同步发电机的基本工作原理和结构
同步发电机基本工作原理及运行特性
同步发电机基本工作原理及运行特性一、基本工作原理及结构同步发电机是利用电磁感应原理，将机械能转变为电能的装置。
所谓电磁感应就是导体切割磁力线的能产生感应电势，将导体连接成闭合回路，就有电流通过的现象。
导体镶嵌在铁芯的槽里，铁芯是固定不动的称为定于（静子）。
磁极是转动的，称为转子。
它是由励磁绕组和铁芯组成的。
励磁绕组通过滑环与外部励磁回路相连，定子和转子是发电机的基本组成部分。
那么，三相交流电是如何产生的呢？直流电通入转子绕组后，就产生了稳恒的磁场，沿定于铁芯内圆，每相隔120度，分别安放三相绕组A－X、B－Y、C－Z。
当转子被汽轮机拖动以3000r/min旋转时，定子绕组便切割磁力线，产生感应电势，感应电势的方向可由右手定则来确定。
由于转子产生的磁场是旋转磁场，所以定子绕组切割磁力线的方向不断变化，在其中感应的电势方向就不断变化，因而形成交变电势即交流电势。
交流电势的额定频率为f，它决定于发电机的极对数P和转速n，其计算公式为:f=np/60HZ，我国规定交流电的频率为50HZ。
即：p=1，n=3000r/min交流电势的相位关系：转子以3000r/min的转速不停地旋转A、B、C三相绕组先后切割转子磁场的磁力线，所以三相绕组中电势的相位是不同的，因为定子绕组在安放时，空间角度相差120°相序为A－B－C。
何为同步呢？当发电机并列带负荷后，三相绕组中的定子电流（电枢电流）将合成一个旋转磁场，交流磁场与转子同速度，同方向旋转，这就是同步。
二、同步发电机的运行特性同步发电机的运行特性，一般是指发电机的空载特性、短路特性、负载特性、外特性和调整特性等五种。
其中，外特性和调整特性是主要的运行特性，根据这些特性，运行人员可以判断发电机的运行状态是否正常，以便及时调整，保证高质量安全发电。
而空载特性、短路特性、负载特性则是检验发电机基本性能的特性，用于测量，计算发电机的各项基本参数。
1、外特性所谓外特性，就是励磁电流、转速、功率因数为常数的条件下，负荷变化时发电机端电压U的变化曲线。
同步发电机的基本工作原理和结构
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同步发电机的主要构成部件包括两大部分：定子 （工作时不运动部分）和转子（工作时转动部分）。 定子部分主要有：定子铁心（硅钢片叠成），其 内表面开槽用于嵌放定子绕组；定子三相对称绕组， 用于切割磁场感应电动势，将动能转换成电能。
转子部分主要有：转子铁心及磁极；转子绕组（ 也称为励磁绕组），用于通过直流电流（励磁电流） 形成恒定磁场。 对照原理结构图，说明同步发电机的工作过程： 电生磁：转子绕组通直流电流后产生恒定磁场。 磁生电：该恒定磁场在原动机带动下旋转，切割 定子上的三相对称绕组，在定子绕组上产生感应电动 势，在其引出端就有了三相对称交流电压输出。
相关部件的散热（冷却）方式：通过空气、水、 氢气等冷却介质进行冷却。
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第二节 同步发电机的基本结构 目前电力系统中的发电机主要有两大类：汽轮发 电机和水轮发电机，这两类发电机的工作原理是一样 的，不同的是在工作过程中一类是高转速发电机，一 类是低转速发电机，这使其结构有一点不同。 一、汽轮发电机的基本结构 汽轮发电机是在高转速下工作，定子结构与水轮 发电机是一样的，其转子采用隐极式结构，直径小、 轴向尺寸长，全为卧式布置，理由——
推力轴 承 上机 架 转子
转子
下机架
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推力轴承
悬式
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伞式
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水轮发电机组也有采用卧式机组形式的，主要用 于高水头、小流量的小型机组，这样可降低整个厂房 的修建高度，从而降低修建成本。如青城电站——
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第三节 三相同步发电机的励磁方式 从原理分析已知，同步发电机运行时必须在转子 绕组中通入直流电流建立磁场，这个电流就叫励磁电 流。我们把供给励磁电流的电源及其附属设备（励磁 调节器、灭磁装置）统称为励磁系统。 获取励磁电流的方式有多种，在实际应用中常用 的有以下几种： 一、直流励磁机励磁系统 直流励磁机励磁系统的构成见下图示：
同步发电机结构及工作原理PPT
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
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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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(同步电机) 10
三相同步发电机的基本工作原理
定子绕组三相感应电势
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定子外接负载，形成回路，有三相电流。 机械能转化为电能
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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。
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。
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。
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。
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汽轮发电机是在高转速下工作，定子结构与水轮 发电机是一样的，其转子采用隐极式结构，直径小、 轴向尺寸长，全为卧式布置，理由——
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定子结构见下图：
注：本篇同步发电机的三相绕组首尾端标注为： U1U2、V1V2、W1W2，与前述的AX、BY、CZ对应。
三相同步发电机的工作过程见下图示：
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三相同步发电机产生感应的交流电动势，电动势 的频率f与机组的旋转速度n、磁极对数p有以下关系：
定子 转子 滑环
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同步发电机的主要构成部件包括两大部分：定子 （工作时不运动部分）和转子（工作时转动部分）。
定子部分主要有：定子铁心（硅钢片叠成），其 内表面开槽用于嵌放定子绕组；定子三相对称绕组， 用于切割磁场感应电动势，将动能转换成电能。
转子部分主要有：转子铁心及磁极；转子绕组（ 也称为励磁绕组），用于通过直流电流（励磁电流） 形成恒定磁场。
对照原理结构图，说明同步发电机的工作过程：
电生磁：转子绕组通直流电流后产生恒定磁场。
磁生电：该恒定磁场在原动机带动下旋转，切割 定子上的三相对称绕组，在定子绕组上产生感应电动 势，在其引出端就有了三相对称交流电压输出。
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若接上负载，则有电流输出，即有了电能输出， 从而将机械能转换成电能。
（一）额定值——重要的技术参数，掌握含义。
（1）额定功率PN，单位kW（或MW），含义——
（2）额定电压UN，单位V（或kV），含义——
（3）额定电流IN，单位A（或kA），含义——
（4）额定功率因数conjN，含义——
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同步发电机额定参数满足以下关系：
PN 3UN INconjN
f pn (Hz) 60
我国规定标准工频为50Hz，当发电机的磁极对数p 确定时，机组的转速也确定。三者有以下关系：
磁极对数p
转速n（转/分）
磁极对数p
转速n（转/分）
1
3000
5
600
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1500
6
500
3
1000
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……
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二、同步发电机的类型 同步发电机分类方法很多，可按以下方式分类： 按原动机的类型不同分： 按发电机转子结构不同分，见下图：
此外，铭牌上还标有同步发电机的额定频率fN、额 定转速nN、额定励磁电压UfN、额定励磁电流IfN、额定
效率hN及绝缘等级等参数。
（二）型号
型号是一标明电机结构和性能特点的基本代号， 由汉语拼音和数字组成，见书上例，对此作一了解。
四、同步发电机的冷却方式
同步发电机在运行过程中存在三类损耗，消耗在 不同的部件上，最终转换成热量，这些热量若不及时 排散，会使相应部件温度升高，会损坏相应部件。
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定子绕组用铜线（铜棒）绕制成形，再嵌放在定 子铁心槽内，定子绕组形状见下图：
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水轮发电机转速低，因而磁极数多，转子采用凸 极式结构，其直径大、轴向尺寸短，凸极式理由—— 。转子外形见下图：
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水轮发电机转子用低碳钢板冲剪成形叠装成转子 磁极，套上转子绕组，嵌放在转子磁轭上。每个转子 绕组串联在一起构成转子绕组。转子磁极外形见下图 ：
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注：转子励磁绕组是跟随转子一起旋转的，励磁 的直流电源一般是静止的，同步发电机运行时，如何 将旋转的励磁绕组与静止的直流电源连接起来？
《电机学》
§9.1三相同步发电机的基本工作原理
李海娟
温故：
• 同步发电机的分类及组成： • 1、同步发电机做为旋转电机其结构？ • 请思考 • 2、同步发电机做为电磁装置可分为？ • 请思考 • 3、同步发电机按使用环境不同又分为？ • 请思考
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你了解汽轮机的工作原理吗？
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二、水轮发电机的基本结构
水轮发电机大部分是在低转速下工作，定子结构 与汽轮发电机是一样的，包括机座、定子铁心、定子 绕组三大主要部件，外形见下图：
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定子铁心用硅钢片叠成圆筒形，由于定子铁心的 直径很大，硅钢片须冲剪成扇形后叠装成圆筒状，定 子冲片形状见下图：
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按安装方式不同分：立式、卧式。
按发电机冷却方式不同分：
对以上分类有一初步了解。
三、同步发电机的铭牌
与前述变压器相同，同步发电机外壳上也贴有一 铭牌，铭牌给出了同步发电机的相关技术数据和使用 条件，是正确选购和使用电机的重要依据。
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铁损：在定子铁心中，产生原因—— 铜损：在定、转子绕组中，产生原因—— 机械损损耗：在机组的轴承中，产生原因——
相关部件的散热（冷却）方式：通过空气、水、 氢气等冷却介质进行冷却。
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第二节 同步发电机的基本结构
目前电力系统中的发电机主要有两大类：汽轮发 电机和水轮发电机，这两类发电机的工作原理是一样 的，不同的是在工作过程中一类是高转速发电机，一 类是低转速发电机，这使其结构有一点不同。
这是通过下图所示装置完成这种连接的：
至励磁绕组
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机组用轴承支撑、约束和维持转动部件的转动。 轴承有两类：导轴承和推力轴承。
汽轮机
发电机
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知新：
本章讨论的内容主要是：同步发电机的工 作原理——即同步发电机是如何将机械能转换 成电能的；同步发电机的基本结构——同步发 电机由哪些主要的部件构成，各部件的作用； 同步发电机的励磁方式。
7/26步发电机的基本工作原理 一、三相同步发电机的工作原理 三相同步发电机的工作原理示意图见下图示：