同步发电机的基本结构和工作原理
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。
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。
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。
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。
同步电机
第一节同步电机的基本知识同步发电机的基本工作原理同步电机基本结构一、同步发电机的基本工作原理1.基本组成1)定子——定子铁心、定子绕组（电枢绕组—交流）2)转子——转子铁心、转子绕组（励磁绕组—直流）2.工作原理1)原动机拖动转子旋转。
2)转子通入直流励磁——产生恒定磁场，随转子旋转形成机械旋转磁场。
3)电枢绕组切割转子旋转磁场感应电动势a.感应电动势的相序：与绕组沿定子内圆的空间分布和转子旋转磁场的方向有关——要求感应正序电势，即A—B—Cb.感应电动势的频率：与转子磁场的极对数p和转速n有恒定关系。
——c.感应电动势的大小与波形——交流绕组的感应电动势。
二、同步电机基本结构回顶部1.分类：1)按转子磁极形状分：隐极式和凸极式。
2)同步发电机按原动机分：——汽轮发电机：整体采用卧式结构，转子磁极采用隐极式，原动机为汽轮机——水轮发电机：整体采用立式结构、转子磁极采用凸极式、原动机为水轮机2.同步电机的结构1)定子：定子铁芯——采用0.5mm厚的硅钢片叠成，以减少涡流和磁滞损耗定子绕组——交流绕组2)转子：转子铁芯——隐极机转子采用整块具有良好导磁性的高强度合金钢锻成凸极机转子采用硅钢板叠成转子绕组——直流绕组回顶部3.同步电机的铭牌1)额定容量（或额定功率）：指额定运行时电机的输出功率。
2)额定电压：指额定运行时定子线电压。
3)额定电流：指额定运行时定子的线电流。
4)额定功率因数：指额定运行时电机的功率因数。
5)额定频率：指额定运行时电枢的频率。
我国标准工频为50Hz。
6)额定转速：指额定运行时电机的转速。
原理试验目的实验内容试验步骤试验报告思考题实验目录三相同步发电机的运行特性三相同步电动机的运行特性原理三相同步发电机由原动机拖动直流励磁的同步发电机转子，以转速n(rpm)旋转，根据电磁应原理，三相定子交流电势。
定子绕阻若接入用电负载，电机就有交流电能输出。
若认为磁路不饱和，则电枢磁势与磁极磁势各自磁通，并在定子绕阻内感因电势。
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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。
图1-2
三、同步发电机的工作原理
1.电磁感应定律的应用
图1-2所示的是一台有一对磁极的同步发电机原理图,同步发电机定子槽中对称放置着三相绕组(互差120°电角度),将X、Y、Z连在一起,组成星形连接。
转子和定子之间留有很小的空气隙,当励磁绕组中通入直流电流后建立了磁场,由于转子磁极采用了特殊的结构,使磁场的磁感应强度沿空气隙近似于按正弦规律分布。
当转子由原动机拖动旋转时,这个按正弦规律的旋转磁场就依次切割定子三相对称绕组,而在定子绕组中感应出对称的三相正弦交变电动势,其瞬时值为
三相电动势的波形和相量图如图1-3所示。
图1-3
（a）波形图；（b）相量图
当合上发电机出口开关，带上负载后，发电机即向负载输出电能。
2、转子转速
感应电动势的频率f决定于发电机的磁极对数p和转子的转速n，转子为一对磁极时，转子旋转一周，定子绕组的感应电动势正好交变一次（即一个周期），当转子有p对磁极时，转子旋转一周，感应电动势就交变p个周期，因此为保持一定的频率，发电机的转速必须符合下列关系
当定子三相对称绕组中有三相对称交流电流通过时,则在空间产生了一个旋转磁场,这个磁场的转速也由上式决定。
由于同步发电机定子三相绕组是按转子磁极的对数来布置的,因此三相绕组所产生的旋转磁场的极对数和转子磁极对数一样。
即定子旋转磁场的转速和转子转速相等,称为同步转速。
同步发电机就是因此而得名的。