同步发电机的运行原理
同步发电机的工作原理定义
同步发电机的工作原理定义
同步发电机的工作原理定义如下:
同步发电机是利用机械能带动发电机转子转动,在转子绕组中感应出交变电动势,并提供给电网的发电机。
其主要原理是:
1. 转子绕组在同步速度下切割磁场通量,按照法拉第电磁感应定律在转子绕组中感应出交变电动势。
2. 转子转动速度和电网频率保持同步,从而使转子绕组感应的电动势波形为正弦波,频率与电网一致。
3. 转子绕组输出的电动势经过整流后激励定子绕组,形成旋转磁场。
4. 定子绕组因切割旋转磁场从而输出电压频率与电网一致的交流电。
5. 通过调节转子绕组激励电流来控制交流输出电压的大小。
6. 采用自动电压调节系统来保证输出电压稳定。
7. 发电机通过增减转子的功角来实现与电网的并联运转。
综上,同步发电机通过转子和定子绕组的协同工作在同步速度下发出与电网一致的交流电。
同步发电机的原理
同步发电机的原理
发电机的工作原理是利用电磁感应，将电能转换成机械能。
在发电机内，定子绕组通入三相交流电后，在定子铁芯中形成闭合磁路，在转子的内部，定子绕组通入三相交流电后，在转子内部形成闭合磁路。
电机工作时，随着转子旋转，在定子铁芯中产生感应电流，并在转子绕组中感应出电压。
同步发电机是一种以电力电子技术为基础的新型电机。
它的转子上装有两组互相正交的同步旋转的励磁装置，分别称为励磁电路。
当用一定频率的交流电通过励磁电路时，可使两个线圈产生感应电动势。
当再给励磁机加上一定频率的交流电时，转子产生感应电流。
感应电流产生磁场，使得励磁电路中的磁极相对于电网中其它相的电轴产生相对位移。
电轴和磁极相对于电网中其它相发生相对位移时，电轴和磁极之间便产生了一个电动势（电压），这个电动势（电压）就是发电机的工作电压。
发电机是根据电磁感应原理制成的。
在旋转磁场中有两个相互垂直、且同速转动的定子绕组。
—— 1 —1 —。
同步发电机的运行原理概要
二、凸极同步发电机
图6.11 凸极同步电机的磁路 (a)直轴；(b)交轴
二、凸极同步发电机
二、凸极同步发电机
现在只讨论磁路不饱和情况。
同步发电机内的电磁关系如下：
If
Ff
0
E0
I
Id Iq
Fad
Faq
ad
aq
E ad
E aq
U Ira
E
二、凸极同步发电机
三、电枢反应
1、ψ=0° 时的电枢反应
F
Fa ( Faq )
1 d轴
E0
I
Ff
B0 (0 )
时空矢量图
三、电枢反应
1、ψ=0° 时的电枢反应 电枢磁势Fa滞 后励磁磁势Ff 90°，合成磁 势Fδ的大小略 有增加，分布 滞后励磁磁势 Ff一个锐角， 此时电枢反应 性质为交轴电 枢反应。
三、电枢反应
一、空载运行时的主磁通
从图可见，主极 磁通分成主磁通 Φ 0和漏磁通Φ fσ两 部分，前者通过 气隙并与定子绕 组相交链，后者 不通过气隙，仅 与励磁绕组相交 链。
0
f
一、空载运行时的主磁通
空载时： I=0 ，If≠0 , n=nN
空载时发电机内部电磁关系
0 E0 4.44 fNkN 10 I f Ff I f N f f 只增加磁极部分
同步发电机在对称负载下稳定运行时，维 持转速(频率)和功率因数为常数的条件下， 发电机的端电压U、负载电流I、励磁电 流If是3个主要的运行参数，它们都可以 在运行中被测量。 它们之间互有联系，当保持其中一个量为 常数，另外两个量之间的函数关系称为运 行特性。
同步发电机工作原理
同步发电机工作原理
同步发电机是一种采用电磁转矩原理工作的发电设备。
它的工作原理可以通过以下几个步骤来描述。
1. 电场产生：发电机中的励磁绕组（通常是一组电磁铁）被直流电源电流激励，产生磁场。
这个磁场称为励磁磁场。
2. 磁场旋转：当励磁绕组产生磁场后，转速恒定的主轴开始旋转，使得励磁磁场也随之旋转。
3. 电磁感应：旋转的磁场切割通过发电机绕组中的导线，产生感应电动势。
这个电动势的大小与磁场强度、导线长度和速度等因素有关。
4. 输出电流：感应电动势驱动负载电流从绕组中流过，这样就实现了电能的转换。
同时，为了使发电机能持续地产生电能，感应电动势还需克服负载电流的阻力，并推动电流在绕组中流动。
5. 扩散磁场：发电机的旋转会导致励磁磁场受到有限的扩散，以保持与导线磁场的相对运动。
这种扩散过程消耗了一部分机械功，因此在发电机的使用中需要注意功率损失问题。
总的来说，同步发电机利用旋转的磁场与导线的相对运动产生感应电动势，从而将机械能转化为电能。
它的工作原理是基于电磁感应定律和电磁转矩原理，使得发电机能够稳定输出电能供应。
同步发电机同步运行的条件
同步发电机同步运行的条件
标题：同步发电机的同步运行条件
一、引言
同步发电机是一种重要的电力设备，广泛应用于发电厂和大型工矿企业。
同步运行是同步发电机正常工作的必要条件，它涉及到发电机的电压、频率、相位等多个因素。
本文将详细介绍同步发电机同步运行的条件。
二、同步运行的基本原理
同步运行是指发电机转子磁场与定子旋转磁场以相同的速度和方向旋转，使得发电机的转矩为零，保持稳定的运行状态。
在这个状态下，发电机可以输出恒定的电压和频率。
三、同步运行的条件
1. 电压相同：同步发电机的端电压应与电网电压大小相等，相位相同。
2. 频率相同：同步发电机的频率应与电网频率一致。
3. 相序相同：同步发电机的相序应与电网的相序一致。
4. 功角等于零或为常数：在电机的d-q坐标系中，功角应为零或为常数，这意味着电机产生的电磁转矩与负载转矩平衡，电机处于稳定运行状态。
四、同步运行的实现方法
为了使同步发电机满足上述同步运行条件，通常采用以下两种方法：
1. 手动并网：通过调整发电机的励磁电流和原动机的转速，使得发电机的电压、频率、相位与电网匹配，然后手动闭合开关进行并网。
2. 自动并网：通过自动调节装置（如自动电压调节器、自动频率调节器）来自动调整发电机的电压和频率，使之与电网匹配，然后自动闭合开关进行并网。
五、结论
同步运行是同步发电机正常工作的重要条件，只有满足这些条件，发电机才能输出稳定的电压和频率，保证供电质量。
因此，理解和掌握同步运行的条件及其实现方法，对于提高发电机的工作效率和稳定性具有重要意义。
简述同步发电机的工作原理
简述同步发电机的工作原理同步发电机是一种用于发电的关键机械设备，能够将机械能转换为电能。
它是一种闭环发电装置，由发电机和调节设备组成，受到负荷变化及稳定电网输入功率的控制。
它由一台电动机和一个发电机组成，通过发电机驱动电动机转动，从而产生电动力，从而实现发电的目的。
同步发电机的原理可以简单地概括为“电磁耦合”，它包括以下部分：发电机内有两个相互联系的部分，一部分是静止的磁铁，另一部分是移动的磁铁，这两部分将施加一种被称为“电磁耦合”的力。
简单地说，当磁铁运动时，它产生的磁场感应出另一部分磁铁，而另一部分磁铁也产生了相应的感应，这就是电磁耦合的原理。
通过调节发电机的旋转速度，这种耦合力得以实现，从而产生电能。
电磁耦合的原理是同步发电机的基本原理，但它并不能实现发电的目的。
一台同步发电机必须有一个发电调节设备，以确保它的输出功率稳定不变，也就是说，它必须能够根据电网的负荷变化而自动调节负荷。
此外，还需要通过一定的设备来防止发电机发生电涌，从而确保发电机和电网能够正常工作。
发电机调节设备一般由主控器、励磁系统及转子部分三个主要部分组成，主控器用于控制发电机的负荷，以确保发电机的负荷始终在稳定的范围内。
励磁系统用于控制发电机的转子，并通过调节控制输出功率，以实现发电机的输出功率的稳定。
转子部分是发电机的核心部分，由一套磁铁和电机转子组成，负责产生旋转磁场，以及将机械能转换为电能的功能。
运用同步发电机在电网中发电，其原理很简单，就是通过磁铁耦合、发电机调节设备以及转子部分三部分，将机械能转换为电能，从而实现发电的目的。
同步发电机广泛应用在我们生活中，为工业发电、居家发电等提供了可靠的发电能源，起到了极大的作用。
综上所述，同步发电机的工作原理主要是利用电磁耦合的原理，将机械能转换为电能。
它的运行原理比较复杂，还要通过发电机调节设备以及转子部分来实现发电的目的。
它在实际应用中发挥着重要作用，为各种发电需求提供了可靠的能源。
同步发电机的工作原理、
同步发电机的工作原理、
同步发电机是一种常见的电力发电设备，其工作原理是通过机械能转换成电能的一种装置。
它的工作原理主要包括旋转磁场、感应电磁场和电磁感应三个方面。
同步发电机的工作原理涉及到旋转磁场。
同步发电机内部有一组定子线圈，通过外部的能源输入（如燃气、水力等），驱动转子进行旋转。
当转子旋转时，会产生一个旋转的磁场，这个磁场的方向和大小都是随着转子的旋转而变化的。
这个旋转磁场是同步发电机工作的基础。
同步发电机的工作原理还涉及到感应电磁场。
在同步发电机的定子线圈周围，有一组感应线圈。
当旋转磁场通过定子线圈时，会在感应线圈中产生一个感应电磁场。
这个感应电磁场的方向和大小都是随着旋转磁场的变化而变化的。
感应电磁场的产生是由于磁场的变化导致定子线圈中的电流发生变化，从而产生感应电磁场。
同步发电机的工作原理还涉及到电磁感应。
当感应电磁场通过感应线圈时，会在感应线圈中产生一个感应电流。
这个感应电流的大小和方向都是随着感应电磁场的变化而变化的。
感应电流的产生是由于感应电磁场的变化导致感应线圈中的电流发生变化，从而产生感应电流。
这个感应电流就是同步发电机产生的电能。
同步发电机的工作原理是通过旋转磁场、感应电磁场和电磁感应三
个方面相互作用，将机械能转换成电能。
通过外部能源的驱动，同步发电机内部的转子旋转产生旋转磁场，旋转磁场通过定子线圈产生感应电磁场，感应电磁场通过感应线圈产生感应电流，从而产生电能。
同步发电机的工作原理是电力发电系统中的重要组成部分，它的稳定运行对于保障电力供应具有重要意义。
15.0同步发电机的运行原理解析
动画
交轴q A相相轴
1
A
N
S
X
将空间矢量和时间矢量画在 一个图中构成时空矢量图 将定子各相的时间参考轴 （时轴）取在各自的绕组轴 线时，矢量 B f 和矢量 0 同方向。
1 2 f
直轴
相轴 时轴
E 0
0
Bf
Ff
15.2 对称负载时的电枢反应
空载时，同步电机中只有一个以同步转速旋转的 转子磁场，即励磁磁场。 当定子绕组接负载后，定子绕组中产生三相对称 电流，该电流产生电枢磁动势基波Fa也为旋转磁
I q I cos
I 可以认为三相交轴电流 q 系统产生了交轴电枢磁势
Faq，对主极磁势Ff1起交磁作用；三相直轴电流 I d 系统产生直轴电枢磁势Fad，对主极磁势Ff1起助磁 （去磁）作用
总结：画时空矢量图时需要注意的问题 （1）取每相的相轴和时轴重合；
I （2）相电流相量 与该电流系统产生的合成磁动
当转子以同步转速n1旋转时，主磁通切割定子绕组， 感应出三相电势，基波为 E 4.44 fN k 两极动画
0 1 N1 0
改变励磁电流If以改变主磁通Φ 0的大小，可得到不同 的空载电势E0值。绘制E0＝f(If)曲线—空载特性曲线 由于E0 ∝Φ 0 ，Ff ∝If， 0 E 0 因此适当改变比例尺，空载 特性曲线即可变为磁化曲线 电机的饱和系数：
同相位时（ψ＝0 ）的电枢反应 I 和 E 一、 0
分析可见， Fa作用于q轴， F 此时的电枢 反应称为交 轴电枢 反应， Ff 1 Fa称为交轴 d轴 A 电枢磁动势。
q轴 q轴 A相相轴
时轴
Fa
Z
N
B
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4、 0°<ψ<90° 时的电枢反应
F
Faq
1
E&0
d轴 I&q I&
Ff
B0 (&0 ) I&d
时空矢量图
Fa• 既有交轴电 枢反应，又
有直轴去磁 电枢反应。
• 发电机既输 出有功功率，
Fad 又输出无功 功率。
三、电枢反应
5、 -90°<ψ<0° 时的电枢反应
F
Fa
Faq
1
E&0
d轴
I& I&q
一、空载运行时的主磁通
0
f
从图可见，主极 磁通分成主磁通 Φ0和漏磁通Φfσ两 部分，前者通过 气隙并与定子绕 组相交链，后者 不通过气隙，仅 与励磁绕组相交 链。
一、空载运行时的主磁通
空载时： I=0 ，If≠0 , n=nN 空载时发电机内部电磁关系
If
Ff
If Nf
0 f
E0 4.44 fNkN1
1
E&0
d轴
I&
Ff
B0 (&0 )
时空矢量图
三、电枢反应
1、ψ=0° 时的电枢反应
电枢磁势Fa滞 后励磁磁势Ff 90°，合成磁 势Fδ的大小略 有增加，分布
滞后励磁磁势
Ff一个锐角， 此时电枢反应
性质为交轴电
枢反应。
三、电枢反应
1、ψ=0° 时的电枢反应
• 交轴电枢反应，即交磁作用。 • 电枢磁场与转子励磁绕组相互作用产生的电
作时空矢量图确定电枢反应的性质的规律： 取励磁磁势Ff作为参考向量，其方向就d轴
方向； 空载磁通Φ0与Ff 同方向，空载电势E0滞后
空载磁通Φ0 90°； 定子电流I滞后空载电势E0 的角度为内功
率因数角Ψ； 电枢磁势Fa 与定子电流I同相位。
三、电枢反应
1、ψ=0° 时的电枢反应
F
Fa ( Faq )
心线为交轴（横轴）
三、电枢反应
电枢反应的性质：（增磁、去磁或交磁） 与负载的性质和大小有关，主要取决于 电枢磁动势和励磁磁动势在空间的相对 位置。分析表明，此相对位置取决于空 势电动势E0和定子电流 I 之间的相角差 ψ 。电枢反应的性质可通过时空矢量图 来反映。
三、电枢反应
时空矢量图：含有时间相量和空间向量的矢 量图。
磁力f1，在转子上产生的电磁转矩与转子的 转向相反，对发电机起制动作用。
• 要想维持转速不变，就要相应地增加原动机 的输入机械功率。
• 交轴电枢反应实现了机电能量的转换，发电 机有有功功率输出。
三、电枢反应
2、ψ=90° 时的电枢反应
Fa ( Fad )
1
I&
E&0
B0 (&0 ) F
d轴
时空矢量图
电枢 反应 性质
交轴
直去
直增 交、 直去 交、 直增
影响
Ψ≈φ
负载
F U N(f) 性质
波形 畸变
不变
下降
R
削弱 下降 不变 L
增强 增大 不变 C
削弱 下降 下降 R、L
增强 增大 下降 R、C
三、电枢反应
说明：
Fa Fad Faq；对应： I& I&d I&q
而：
Fad Fa sin 对应：Id I sin
二、带对称负载时的主磁通
负载时： I ≠0 ，If≠0 , n=nN 负载时发电机内部电磁关系
I f Ff &0
I&
Fa
&a
主磁通
二、带对称负载时的主磁通
负载运行时，同步电机内的主磁场由 励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。
三、电枢反应
空载：气隙磁动势 F Ff 负载：气隙磁动势 F Ff Fa 同步发电机对称负载时，电枢磁动势Fa
三、电枢反应
几个概念 ①流内功I 之率间因的数夹角角ψ，：与空电载机电本动身势参E0数和和电负枢载电
的大小、性质有关；
②功率因数角 ：与负载性质有关；
③功率角（功角）θ：E0和U之间的夹角； 且有 （电感性负载）
④直轴（d轴）：主磁极轴线（纵轴）； ⑤交轴（q轴）：转子相邻磁极轴线间的中
第6章 同步发电机的运行原理
同步发电机的主磁通 同步发电机的电动势方程式
和相量图 同步发电机的运行特性
6.1 同步发电机的主磁通
一、空载运行时的主磁通
同步发电机空载运行是指同步发电机被
原动机带动到同步转速，转子励磁绕组通 过直流励磁电流，定子绕组开路（定子绕 组电流为零）时的运行状况。（图示）
Ff
B0 (&0 ) Fad I&d
时空矢量图
• 既有交轴电 枢反应，又 有直轴增磁 电枢反应。
• 发电机既输 出ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ功功率， 又输出无功 功率。
三、电枢反应
ψ
Fa
位置
Fa
记作
00
q轴
Faq
900
d轴
Fad
-900 d轴
Fad
0~900 d、q轴 Fad Faq
-900~00 d、q轴 Fad Faq
Ff
三、电枢反应
2、ψ=90° 时的电枢反应
• 直轴去磁电枢反应。 • 电磁力f1在转子上不产生的电磁转矩。 • 合成磁动势Fδ减小，使发电机的端电压下降。 • 要想保持发电机的端电压不变，需增大发电
机的励磁电流。 • 发电机输出无功功率。
三、电枢反应
3、ψ=-90° 时的电枢反应
F
d轴 B0 (&0 )
1
Ff
Fa ( Fad ) I&
时空矢量图 E&0
三、电枢反应
3、ψ=-90° 时的电枢反应
• 直轴增磁电枢反应。 • 电磁力f1在转子上不产生的电磁转矩。 • 合成磁动势Fδ增大，使发电机的端电压上升。 • 要想保持发电机的端电压不变，需减小发电
机的励磁电流。 • 发电机输出无功功率。
三、电枢反应
对励磁磁动势Ff的影响，称为电枢反应。
三、电枢反应
两种磁动势性质比较：
励磁磁 动势
基波 波形
大小
正弦波
恒定，由励 磁电流决定
位置
由转子位 置决定
转速
由转子转 速决定
电枢磁 动势
正弦波
恒定，由电 枢电流决定
由电流瞬 时值决定
由电流的 f和p决定
结论：电枢磁动势Fa和励磁磁动势Ff在空间 相对静止。
Faq Fa cos
Iq I cos
分别为直轴和交轴分量 。
6.2 同步发电机的电动势方程式和 相量图
一、隐极同步发电机
1、电磁过程
其结构特点是气隙均匀，故同一电枢磁动势 作用在圆周气隙上的任何位置所产生的气隙 磁场和每极磁通量都是相同的，没必要象凸 极转子一样分解成交、直两个分量，可以整 体考虑电枢反应的影响。
只增加磁极部分 的饱和程度
0
一、空载运行时的主磁通
空载运行时气隙磁场仅由转子励磁磁 动势单独建立，磁场的强弱仅由励磁 电流大小决定。
二、带对称负载时的主磁通
负载运行时，定 子绕组中有电流 流过，便会产生 电枢基波旋转磁 动势。
负载运行时，同 步电机内由励磁 磁动势和电枢磁 动势共同建立的 主磁场。