同步发电机的基本知识及结构及工作原理资料
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。
第九章_同步发电机的运行教育课件
只有在事故情况下，当系统必须切除部分发电机 或线路时，为防止系统静态稳定破坏，保证连续
供电，才能容许发电机短时过负荷。
技术研究
发电机经高电阻接地后，发电机单相接地故障时可限制健全 相的过电压不超过2.6倍额定相电压；限制接地故障电流不 超过10~15A；为定子接地保护提供电源，便于测量；发生 单相接地时，总的故障电流不宜小于3A，以保证接地保护 不带时限立即跳闸。
技术研究
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8、发电机的冷却方式
定子/转子绕组/定子铁芯 全氢冷 水氢氢 水水空 水水氢 全水冷
补偿后的单相电流小于1A，可不跳闸停机，仅作用 于信号，提高供电的可靠性。
技术研究
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经高电阻接地方式
适用于200MW及以上的大机组。
具体装置是将电阻R经单相接地变压器T0（配电变压器或电 压互感器）接入中性点，电阻接在变压器的二次侧。接地变 压器的一次电压取发电机的额定电压，二次电压可取100V 或220V。接地变压器的型式以干式单相配电变压器为宜 。 部分引进机组采用直接接入数百欧姆的高电阻 。
定子电压降低5% 定子电压增加5% 定子电压低于95% 定子电压高于105%
定子电流增加5% 定子电流降低5% 定子电流不超过额定值的5% 发电机降低出力
端电压最高和最低限值为额定值的110%-90%
技术研究
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频率和功率因数不同于额定值时发电机运行
运行频率在±0.5HZ变化 频率高于额定值 频率低于额定值
运行状态 将高压断路器合上，即机组与主系统并列。
技术研究
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锦州发电机的冷启动规程
备用变向厂用电系统供电；
锅炉点火，汽轮机冲转，电液调速打到低转速档，在达到 500转/分前，每分钟增加100转，之后，在达到1000转/分时 检查机组的振动等情况，暖机半小时，在达到2800转前，每 分钟增加800转，迅速超过临界转速，在达到2800转/分后， 电液调速打到高速档，每分钟增加50转，在转速稳定后准备 同期并网。
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。
发电机基础(基本原理及同步交流发电机内部构造介绍)
一、直线电流的磁场 通电直导体周围存在着磁场，其分 布是以通电导体为中心的许多同心圆。磁 场方向可以用安培定则（或右手螺旋定则） 来判定。 安培定则是指：右手握住通电直导 线，使拇指指向电流方向，那么四指指的 就是磁场方向（或磁力线方向）。如下图：
2、 环行电流产生的磁场 通电螺线管产生的磁场，其方向也 可以用安培定则判定：右手握住螺线管， 使四指指向电流方向，则拇指所指的就是 螺以 下步骤：
1、判定原磁通方向 2、判定原磁通变化（增大或减小） 3、用楞茨定律判定感应电流产生的磁通方向 4、再用安培定则判定感应电流或感应电动势 的方向
3、 自感和互感 由于电路本身电流的变化引起穿过本身线圈的磁通发 生变化，这就是自感。如下页图示，其大小为： E自=-L(di/dt) 自感系数 L的单位是：亨利 互感则是其它线圈中的磁通发生变化导致本身线圈的 磁通发生变化的现象，其大小为： E互=-M(di/dt) 互感系数M的单位是：亨利 自感和互感都可以有楞茨定律判定。在实际电工操作 中，会遇到不少利用自感和互感原理的电器，如电流互感 器。
n=60f/p 由此式可看出，频率f一定时，发电机转速n 与极对数p成反比。我们国家标准规定工业 交流电频率为５０Ｈz，那么在选用发电机 的时候，发电机转速和极对数就是一一对 应。如：两极电机（一对极）为３０００ 转／分，四极电机（两对极）为１５００ 转／分等等。
２－３ 同步电机的基本结构
一、 同步电机的基本结构型式 同步电机按其结构型式可分为旋转电枢 式和旋转磁极式两种。电枢即产生交流电 的绕组部分，旋转电枢，即电枢部分是转 子，这种型式由于发出的高压、大电流从 电刷和滑环的滑动接触送出，很不可靠， 所以大多采用选择旋转磁极式。 １ＦＣ６主机为旋转磁极式同步发电机， 而其励磁机则是旋转电枢式同步发电机。
发电机结构
同步发电机基本结构及工作原理各位同事：大家好！今天我们有幸在一起学习同步发电机基本结构及工作原理，有讲的不周到的地方请大家指正！一：同步发电机基本结构发电机主要由定子、转子、端盖及轴承、氢气冷却器、冷却器罩、出线盒油密封装臵、座板、刷架、隔音罩等部件组成。
发电机与主变压器之间采用带有微正压装臵的离相封闭母线，发电机中性点经干式单相变压器接地。
发电机采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水冷却，转子绕组为氢气内部冷却，铁芯为氢气冷却，发电机整体为全封闭气密结构。
定子绕组总进出水汇流管分别装在机座的励端和汽端，在出线罩内还装有单独的出水小汇流管，由进水汇流管经绝缘引水管构成向定子绕组、主引线、出线瓷套端子及中性点母线板供水通道，由出水汇流管汇集排出。
定子铁芯沿轴向分为九大风区，其中四个进风区、五个出风区、冷热风区依次交替，转子与定子对应。
转子绕阻槽部采用气隙取气斜流通风系统，冷风自铁芯径向风道进入气隙，通过转子表面进出风斗的旋转压头效应，进入转子绕阻的内风道，气体在风道内被加热后从两侧相邻出风区排入气隙。
转子端部采用两路通风系统：一路由绕组端部直线部分侧面进风，由本体第一风区（或第九风区)出风；另一路由绕组端部弧部外侧进风，经过端部铜排的风沟至弧部中心里侧出风，再由大齿端头月牙槽排入气隙。
氢气由装在转轴汽、励两端护环外侧的单级浆式风扇驱动，在定子机座内密封循环，热氢气经过氢气冷却器冷却进行再循环。
氢气冷却器横臵于发电机两端顶部的外罩内，汽、励端各一组，每组冷却器由两个冷却器组成，水路为各自独立的并联系统。
定子：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。
为监视发电机定子绕组、铁芯、轴承及冷却器等各重要部位的运行温度，在这些部位埋植了多只测温元件，通过导线连接到温度巡检装置，在运行中监控，比通过微机进行现实和打印。
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。
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。
发电机基础知识-图文
发电机基础知识-图文第一章基础知识1.同步发电机保护的基本知识电厂中的发电机都为同步电机，它把原动机的机械能转变为电能，通过输电线路等设备送往用户。
1.1同步发电机基本工作原理我们知道，导线切割磁力线能产生感应电势，将导线连成闭合回路，就有电流流过，同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。
图1-1为同步发电机示意图。
导线放在空心圆筒形铁芯的槽里。
铁芯是固定不动的，称为定子。
磁力线由磁极产生。
磁极是转动的，称为转子。
定子和转子是构成发电机的最基本部分。
为了得到三相交流电，沿定子铁芯内圆，每相隔120o分别安放着三相绕组A-某、B-Y、C-Z。
转子上有励磁绕组（也称转子绕组）R-L。
通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生稳恒的磁场。
当转子被原动机带动旋转后，定子绕组（也称电枢绕组）不断地切割磁力线，就在其中感应出电势来。
感应电势的方向由右手定则确定。
由于导线有时切割N极，有时切割S极，因而感应的是交流电势。
交流电势的频率f，决定于电机的极对数p和转子转数n，即f=pnHZ60式中n的单位为转每分（r/min）转子不停地旋转，A、B、C三相绕组先后切割转子磁场的磁力线，所以在三相绕组中电势的相位是不同的，依次差120o，相序为A、B、C。
当发电机带上负荷以后，三相定子绕组中的定子电流（电枢电流），将合成产生一个旋转磁场。
该磁场与转子以同速度、同方向旋转，这就叫“同步”。
同步电机也由此而得名。
它的特点是转速与频率间有着严格的关系，即n=60fp1.2同步发电机的分类同步发电机的种类按原动机不同来分，可分为：汽轮发电机——一般是卧式的，转子是隐极式的。
水轮发电机——一般是立式的，转子是凸极式的。
按冷却介质和冷却方式分：1-1空气冷却（空冷）——外冷（指冷却介质和导体隔着绝缘层的冷却）外冷同步发电机氢气冷却（氢冷）——内冷（冷却介质直接冷却导体）水冷却（水冷）——双水内冷上述的冷却介质和方式还可以有不同的组合，如水-氢-氢（定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，铁芯氢冷）；水-水-空（定子、转子水内冷，铁芯空冷）；水-水-氢（定子、转子绕组水内冷、铁芯氢冷）等。
同步发电机的基本结构和工作原理
同步发电机的基本结构和工作原理同步发电机是一种采用电磁感应原理将机械能转化为电能的设备。
它是电力系统中最常用的发电机类型之一，其结构和工作原理对于我们深入了解发电机的工作机制具有重要意义。
本文将介绍同步发电机的基本结构和工作原理。
一、基本结构同步发电机的基本结构包括定子、转子、励磁系统和机械部分。
1. 定子：定子是发电机的不动部分，通常由一组三相绕组和铁心构成。
三相绕组均匀分布在铁心上，并通过定子上的三个相序对称的绕组实现电能的产生。
2. 转子：转子是发电机的旋转部分，通常由一组绕组和铁心构成。
转子的绕组称为励磁绕组，其目的是通过旋转产生磁通，并与定子磁通相互作用，从而引发电磁感应。
3. 励磁系统：励磁系统是发电机提供直流电源的部分，通常由励磁机、整流器和调压器组成。
励磁机通过机械能驱动，产生直流电流，并经过整流器和调压器进行稳定和调节。
励磁系统的主要功能是提供足够的电流，以激励转子产生磁通。
4. 机械部分：机械部分包括轴、轴承和飞轮等设备，用于支持转子的旋转以及传递机械能。
二、工作原理同步发电机的工作原理基于电磁感应和电磁力的相互作用。
1. 励磁：当发电机启动时，励磁机产生的直流电流通过励磁绕组，形成转子磁通。
转子磁通的大小和方向决定了转子在定子磁场中受到的电磁力。
若磁通与定子磁场同相，转子将受到斥力；若磁通与定子磁场反相，转子将受到吸力。
通过调整励磁电流的大小和方向，可以控制电机的输出功率和功角。
2. 电磁感应：当励磁电流形成转子磁通后，转子通过与定子磁场的相互作用，产生感应电动势并输出电能。
根据电磁感应定律，当转子绕组被电磁力驱动旋转时，绕组中将产生感应电动势，从而产生电流。
这些感应电流通过定子绕组，形成电磁场，并与转子磁场相互作用，维持着发电机的运转。
3. 同步：同步是指发电机输出的频率和电流与电网频率和电流相匹配。
在发电机输出电能时，通过调整励磁电流和转速来保持发电机的同步，以确保发电机与电网的稳定运行。
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励磁 调整器
自并励励磁系统
主发电机
起 励 电 源
电流互感器 励 磁 变 压 器 可控 整流器 电 压 互 感 器
励磁 调整器
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。
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
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。 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。
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。 – 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
交流副励磁机 起 励 电 源 交流主励磁机 静止硅 整流器 主发电机 电流互感器
自励 恒压器
可控 整流器
电 压 互 感 器
励磁 调整器
旋转半导体励磁系统
旋转部分
交流副励磁机 静止硅 交流主励磁机 整流器 主发电机 电流互感器
起 励 电 源
自励 恒压器
可控 整流器
电 压 互 感 器
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
火力发电厂的基本生产过程
烟囱
蒸汽管道 储煤场
汽轮机
发电机
升压站
输煤皮带
锅炉 江河或水库 冷凝器
冷却水
压水堆核电站工作原理
地热能发电原理
水力发电的基本过程
潮汐能发电
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
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。
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
三、同步发电机的铭牌
额定功率因数 cos N —指额定运行时电机 的功率因数 额定频率fN（Hz）— 指额定运行时电枢的频 率 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、额定值之间的关系：
PN 3UN I N cosN
5.2 大型同步发电机的结构
一、发电机的定子
隐极式同步电机的转子
隐极式同步电机的转子
隐极式同步电机的转子
隐极式同步电机的转子
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
凸极式同步电机的转子
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 777.8MVA/700MW ，最大容量 840MVA，额定电压20kV，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。
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
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。
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。
三峡电站吊 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。
/s/blog_5a53af350100fnmv.html
一、发电机的定子
一、发电机的定子
一、发电机的定子
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。 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；
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。
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。
三、同步发电机的铭牌
1、型号 例如：QFSN-200-2，TS-900/135-56 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