三相同步发电机的结构和工作原理
同步发电机的基本工作原理和结构
8/16/2015
临沂电力学校
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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。
三相发电机原理图
铁芯同样由硅钢片叠 压而成，以减小磁阻 并增加机械强度。
气隙
01
气隙是定子和转子之间的间隙， 通常很小，以确保磁场能量能够 有效地传递。
02
气隙的大小对发电机的性能有很 大影响，气隙过大可能导致磁场 能量损失增加，气隙过小则可能 引起机械摩擦和振动。
04
三相发电机的运行与控 制
运行方式与控制策略
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功率调节
为了使发电机能够根据需求输出不同的功率，需要对发电机的输出功率进行调节 。这可以通过改变原动机的输入功率或调节励磁电流来实现。
保护与故障处理
保护措施
为了防止发电机在异常情况下损坏， 需要采取一系列的保护措施。这包括 过电流保护、过电压保护、欠电压保 护、过热保护等。
故障处理
当发电机出现故障时，需要采取适当 的措施进行处理。这包括对故障进行 诊断、隔离和修复，以及的部件 进行更换或修复。
常见故障与排除方法
电气故障
如线路短路、断路等，应检查线 路连接，更换损坏的部件。
机械故障
如轴承异响、齿轮打齿等，应更 换损坏的机械部件。
温度过高
发电机过热可能是由于散热不良 或负载过大，应检查散热系统，
调整负载。
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发展
随着可再生能源和智能电网技术的兴起，三相发电机在新能源发电和分布式发 电领域的应用越来越广泛。同时，新型的三相发电机也在不断涌现，如永磁同 步发电机和无刷直流发电机等。
02
三相发电机的工作原理 图
原理图概述
原理图定义
三相发电机原理图是一种用于描述三 相发电机工作原理的图形表示，通过 图形符号和布局展示发电机内部各元 件的连接关系和工作流程。
同步电机的分类
同步电机的分类同步电机是转子转速等于同步转速的一类交流电机。
按照功率转换关系，同步电机可分为同步发电机、同步电动机和同步补偿机三类。
1.三相同步发电机三相同步发电机由定子和转子两大部分组成。
按结构型式分为转磁式和转枢式两种，其中转磁式应用广泛。
转磁式同步发电机定子结构与三相异步电动机相同。
其基本工作原理是：在转子励磁绕组中通入直流电产生恒定磁场，由原动机带动转子旋转形成旋转磁场，旋转磁场切割对称三相定子绕组产生对称三相正弦交流电，频率为。
2.三相同步电动机三相同步电动机的基本结构与同步发电机相同，但转子一般采用凸极式结构。
其基本工作原理是：对称三相定子绕组通入对称三相正弦交流电产生旋转磁场。
转子励磁绕组通入直流电产生与定子极数相同的恒定磁场。
同步电动机就是靠定、转子之间异性磁极的吸引力由旋转磁场带动磁性转子旋转的。
如果负载过重，同步电动机将停转，这种现象称为同步电动机的“失步”。
只要同步电动机的过载能力允许，采用强行励磁是克服同步电动机“失步”的有效方法。
当定子绕组接通电源时，旋转磁场立即产生并高速旋转。
转子由于惯性，根本来不及跟着旋转。
当定子磁极迅速越过转子磁极时，前后两次作用在转子磁极上的磁力大小相等、方向相反、间隔时间极短，平均转矩为零，因此同步电动机不能自行启动。
同步电动机通常采用异步启动法启动：在转子上装有笼型启动绕组。
启动时将励磁绕组用一个10倍于励磁电阻的附加电阻连接成闭合回路。
当旋转磁场作用于笼型启动绕组使转子转速达到同步转速的95%时，迅速切除附加电阻，通人励磁电流，使转子迅速拉入同步运行。
当同步电动机处于同步运行时，笼型启动绕组是不起作用的。
同步电机。
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。
三相同步发电机工作原理
三相同步发电机工作原理
三相同步发电机是一种将机械能转化为电能的设备。
它基本上由转子和定子两部分组成。
转子是旋转部分，通常由强磁性材料制成，如永磁体或电磁体。
转子上的磁极与定子上的磁极相匹配，以产生磁场。
定子是静止部分，通常由绕组和磁极组成。
绕组通常是由绝缘电线绕成的线圈，每个线圈代表一个相位。
在三相同步发电机中，一共有三个线圈，分别对应三个相位。
工作原理如下：
1. 初始状态下，转子上的磁极和定子上的磁极相互吸引，使得转子开始旋转。
2. 当转子旋转时，转子上的磁极经过定子绕组时，会在绕组中产生电流。
3. 根据法拉第电磁感应定律，当电流通过定子绕组时，会产生一个磁场，该磁场与转子上的磁场相互作用，产生一个力矩，将转子继续推动。
4. 因为绕组被划分为三个相位，所以当转子旋转时，三个相位的绕组会分别产生电流。
这三个相位的电流之间存在120度的相位差，这使得输出的电流是三相交流电。
5. 通过适当的连接方式，可以将输出的三相交流电进行整流和变压处理，以满足各种应用的电能需求。
总体而言，三相同步发电机的工作原理是利用磁场相互作用和电磁感应的原理，将机械能转化为电能输出。
简述三相同步电动机的工作原理
三相同步电动机的工作原理一、概述三相同步电动机是一种常见的交流电动机，其工作原理基于电磁感应和电磁场的相互作用。
它是通过三相交流电源提供的电流产生旋转磁场，从而驱动电动机转动。
二、三相电源三相同步电动机的工作离不开三相交流电源。
三相交流电源由三个相位的正弦波组成，相位之间相差120度。
这种三相电源提供了连续的正弦波电流，使得电动机能够稳定运行。
三、电磁感应三相同步电动机的转子和定子之间存在电磁感应现象。
当定子线圈通电时，会产生一个旋转的磁场。
这个磁场会感应到转子上的导体，从而在转子上也产生一个旋转的磁场。
四、磁场相互作用转子上的磁场和定子上的磁场相互作用，从而产生一个力矩，驱动转子转动。
这个力矩的大小取决于电流的大小和相位差。
当电流大小和相位差适当时，力矩最大，电动机转动最快。
五、同步转速三相同步电动机的转子速度和旋转磁场的频率成正比。
旋转磁场的频率由电源的频率决定。
所以，三相同步电动机的转速与电源频率有直接关系。
六、控制方法为了控制三相同步电动机的转速和转向，通常采用调整电源频率和相位差的方法。
通过改变电源频率和相位差，可以实现对电动机的精确控制。
七、应用领域三相同步电动机广泛应用于各个领域，例如工业生产中的机械传动、电力系统中的发电机、交通运输中的电动汽车等。
其高效、稳定的性能使其成为许多应用中的首选。
八、优缺点三相同步电动机具有多种优点，如高效率、高功率因数和高转矩密度等。
然而，它也存在一些缺点，如启动困难和复杂的控制系统。
九、总结三相同步电动机是一种重要的交流电动机，其工作原理基于电磁感应和电磁场的相互作用。
通过调整电源频率和相位差，可以实现对电动机的精确控制。
它在各个领域具有广泛的应用，并且具有多种优点和一些缺点。
随着科技的不断发展，三相同步电动机的性能和控制方式也在不断改进和创新。
三相同步发电机的结构和工作原理
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。
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。
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向同步发电机的转子励磁绕组供给励磁电流的整套装置叫做励磁系统。
励磁系统是同步发电机的重要组成部分。
转子的励磁绕组通入直流电流，产生接近于正弦分布磁场（称为转子磁场），其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。
转子旋转时，转子磁场随同一起旋转、每转一周，磁力线顺序切割定子的每相绕组，在三相定子绕组内感应出三相交流电势。
发电机带对称负载运行时，三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋转磁场。
定子磁场和转子磁场相互作用，会产生制动转矩。
从引擎输入的机械转矩克服制动转矩而作功。
发电机可发出有功功率和无功功率。
转子磁场的强弱直接影响定子绕组的电压，所以，调发电机端电压或调发电机的无功功率必须调节转子电流。
发电机的有功功率和无功功率几何相加之和称为视在功率。
有功功率和视在功率之比称为发电机的功率因数，发电机的额定功率因数一般为0.8。
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三相同步发电机结构及工作原理
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AVR （自动电压调节器 ）
LEROY SOME 电R 球侧视图
风扇
整流器 转子
飞轮连接 出线端
LEROY SOME 电R 球分解图 1.
定子 2. 转子 100. 励磁电枢 90. 励磁定子 343. 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 转子 40. 固定环
绕组和
AVR 14.
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。
Kirloskar 电球电路图
EXCITER STATOR 励 磁定子 exciter armature 励磁电枢
Rotor 转子 3phase bridge rectifier 三相整流桥
Armature winding 电枢绕组
电枢：是电机中装有 导线的部件,由于导线通过磁极片间 磁场的相对运动 ,引起在导线
中感应的电流 （如在发电机中那样 ）或由于电流通过导线引起磁感应 , 使它在这磁场中转动。