同步发电机的结构和工作原理

第五章 同步发电机的基本类型与结构教学要求：

1.了解同步发电机的基本类型 2.熟悉同步发电机的基本结构

第一节 同步电机的用途同步电机主要用作发电机运行，把机械能转化成 电能。向电网发出交流电，是同步电机最主要的 运行方式 同步电动机可以通过调节励磁电流来改善电网的功 率因数。在不要求调速的场合，应用大型同步电动 机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在 变频调速系统中开始得到较多地应用 同步补偿机实际是一台接在交流电网上空载的同步 电动机，电机不带任何机械负载，靠调节转子中的 励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率， 以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目。

第二节 同步电机基本类型与结构一、基本类型： 1、用途：发电机、电动机、调相机(补偿机) 2、转子结构：凸极式、隐极式 3、按原动机类型(发电机):汽轮发电机、 水轮发电机

二、同步电机的基本结构

300MW水氢冷发电机结构

二、同步电机的基本结构(续)1、汽轮发电机结构 (1)定子铁心

思考：定子铁心为什么要用0.5mm的硅钢片叠裝？

1、汽轮发电机结构 (2)定子绕组

1、汽轮发电机结构

2、水轮发电机结构(1)立式水轮发电机 (2)卧式水轮发电机

2、水轮发电机结构(续)(3)灯泡贯流

1、一台同步发电机的参数，用标么值表示时为：Xd＝0.9，Xq＝0.6。试求：该机在额定电压下供给额定电流，且Cos?＝0.8（滞后）时的电压调整率。（电枢电阻略去不计） 2、一台凸极同步发电机的参数标么值Xd＝1.0，Xq＝0.6，电阻忽略不计，试求：在满负载、（不考虑饱和） Cos?＝0.8滞后时，不调励磁卸去负载后的开路电压。

3、一台三相汽轮发电机PN＝25000kW，UN＝10.5kV，Ｙ接，Cos?＝0.8（滞后），XC＝

N9.39Ω，电枢电阻可略去不计。求额定负载下，发电机的励磁电势E0，E0与Xa的夹角ψ。 4、一台三相Ｙ接凸极同步发电机运行于ＵＮ＝380V,ＩＮ＝10A，Cos?＝0.8（滞后），已知ψ＝60°，每相感应电势Ｅ０＝400V，每相电阻ｒａ＝0，试求：Id，Iq，Xd，Xq。 5、一台三相汽轮发电机，PN＝25000kW，UN＝10.5kV，Ｙ接法，Cos?N＝0.8（滞后），

作单机运行。由试验测得它的同步电抗标么值XC＝2.13电阻忽略不计。请试求每相励磁电势E0＝7520V，分下列几种情况接上三相对称负载时的电枢电流值，并说明其电枢反应的性质。⑴每相是7.52Ω纯电阻；⑵每相是7.52Ω纯电感；⑶每相是15.0

1、一台同步发电机的参数，用标么值表示时为：Xd＝0.9，Xq＝0.6。试求：该机在额定电压下供给额定电流，且Cos?＝0.8（滞后）时的电压调整率。（电枢电阻略去不计） 2、一台凸极同步发电机的参数标么值Xd＝1.0，Xq＝0.6，电阻忽略不计，试求：在满负载、（不考虑饱和） Cos?＝0.8滞后时，不调励磁卸去负载后的开路电压。

3、一台三相汽轮发电机PN＝25000kW，UN＝10.5kV，Ｙ接，Cos?＝0.8（滞后），XC＝

N9.39Ω，电枢电阻可略去不计。求额定负载下，发电机的励磁电势E0，E0与Xa的夹角ψ。 4、一台三相Ｙ接凸极同步发电机运行于ＵＮ＝380V,ＩＮ＝10A，Cos?＝0.8（滞后），已知ψ＝60°，每相感应电势Ｅ０＝400V，每相电阻ｒａ＝0，试求：Id，Iq，Xd，Xq。 5、一台三相汽轮发电机，PN＝25000kW，UN＝10.5kV，Ｙ接法，Cos?N＝0.8（滞后），

作单机运行。由试验测得它的同步电抗标么值XC＝2.13电阻忽略不计。请试求每相励磁电势E0＝7520V，分下列几种情况接上三相对称负载时的电枢电流值，并说明其电枢反应的性质。⑴每相是7.52Ω纯电阻；⑵每相是7.52Ω纯电感；⑶每相是15.0

船舶电器设备及系统试题四

同步发电机

一、单项选择题（本题共40分，每小题1分）

1、从结构上看，转极式同步发电机定子绕组与普通（ ）电机的（ ）绕组大致相同。

A、直流；定子 B、直流；转子 C、异步；定子 D、异步；转子

2、从本质上说，转枢式同步发电机定子绕组与普通（ ）电机的（ ）绕组大致相同。

A、直流；定子 B、直流；转子 C、异步；定子 D、异步；转子

3、转极式同步发电机的气隙主磁通是由（ ）励磁绕组通入（ ）电流产生的。

A、定子；直流 B、定子；交流 C、转子；直流 D、转子；交流

4、转枢式同步发电机的气隙主磁通是由（ ）励磁绕组通入（ ）电流产生的。

A、定子；直流 B、定子；交流 C、转子；直流 D、转子；交流

5、隐极式转子多用于（ ）发电机，凸极式转子多用于（ ）发电机

A、高速；高速 B、高速；中低速 C、中低速；高速 D、中低速；中低速

6、凸极式同步发电机的定子和转子间气隙是（ ）的，隐极式同步电机的定子和转子间气隙是（ ）的。

A、均匀；均匀 B、均匀；不均匀 C、不均匀

柴油发电机工作原理

柴油发电机工作原理

柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能，在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，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。

柴油发电机组是一种独立的发电设备，系指以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装臵、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。柴油发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过12h，其输出功率将低于额定功率约90%。尽管柴油发电机组的功率较低，但由于其体积小、灵活、轻便、配套齐全，便于操作和维护，所以广泛应用于矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等部门

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

同步发电机习题二 一、填空题

1、我国生产的72500千瓦的水轮发电机，其转速为125转／分，那么，极对数p=__________________ 2、三相同步发电机带有纯电感负载时，如不计电枢电阻的作用，则电枢反应作用是_________________

状态。

4、调节同步发电机励磁电流就能改变发电机输出的________ 。 5、同步发电机用暗灯法并联合闸，当频率不等时所出现的现象___________ 。

6、异步电动机的空载激磁电流比变压器大的原因是________________ 。

7、一台三相四极异步电动机，电源频率为50赫，转子转速n=1440转／分， 此时转子绕组感应电势频率为__________________。

8、异步电动机处于电磁制动状态时，转差率S的范围为 ___________。 9．同步发电机内功率因数角ψ=90时的电枢反应为________________。

10、同步发电机用暗灯法并联合闸，当电压不等时所出现的现象___________

同步发电机习题二 一、填空题

1、我国生产的72500千瓦的水轮发电机，其转速为125转／分，那么，极对数p=__________________ 2、三相同步发电机带有纯电感负载时，如不计电枢电阻的作用，则电枢反应作用是_________________

状态。

4、调节同步发电机励磁电流就能改变发电机输出的________ 。 5、同步发电机用暗灯法并联合闸，当频率不等时所出现的现象___________ 。

6、异步电动机的空载激磁电流比变压器大的原因是________________ 。

7、一台三相四极异步电动机，电源频率为50赫，转子转速n=1440转／分， 此时转子绕组感应电势频率为__________________。

8、异步电动机处于电磁制动状态时，转差率S的范围为 ___________。 9．同步发电机内功率因数角ψ=90时的电枢反应为________________。

10、同步发电机用暗灯法并联合闸，当电压不等时所出现的现象___________

第11章同步发电机的基本工作原理和结构思考题与习题参考答案

11.1 同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系? 在频率为50HZ时，极数和转速有什么关系？

答:频率与转速的关系为：f?pn 当频率为50Hz时，pn?60?50?3000。 6011.2 为什么汽轮发电机采用隐极式转子，水轮发电机采用凸极式转子？

答：汽轮发电机磁极对数少（通常p=1），转速高，为了提高转子机械强度，降低转子离心力，所以采用细而长的隐极式转子；水轮发电机磁极对数多,转速低，所以采用短而粗的凸极式转子。

11.3 试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。

答：同步发电机和异步电动机的定子结构相同，都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等主要部件组成。但这两种电机的转子结构却不同，同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成，励磁绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。异步电动机的转子分为笼型和绕线型两种结构形式，转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的，故也称为感应电动机。

11.4 一台汽轮发电机，极数2p?2，UN?18kV，cos?N?0.85，fN?50Hz，PN?300MW，

试求：（1）发

第七章 双馈风力发电机工作原理

我们通常所讲的双馈异步发电机实质上是一种绕线式转子电机，由于其定、转

子都能向电网馈电，故简称双馈电机。双馈电机虽然属于异步机的范畴，但是由于其具有独立的励磁绕组，可以象同步电机一样施加励磁，调节功率因数，所以又称为交流励磁电机，也有称为异步化同步电机。

同步电机由于是直流励磁，其可调量只有一个电流的幅值，所以同步电机一般

只能对无功功率进行调节。交流励磁电机的可调量有三个：一是可调节的励磁电流幅值；二是可改变励磁频率；三是可改变相位。这说明交流励磁电机比同步电机多了两个可调量。

通过改变励磁频率，可改变发电机的转速，达到调速的目的。这样，在负荷突

变时，可通过快速控制励磁频率来改变电机转速，充分利用转子的动能，释放或吸收负荷，对电网扰动远比常规电机小。

改变转子励磁的相位时，由转子电流产生的转子磁场在气隙空间的位臵上有一

个位移，这就改变了发电机电势与电网电压相量的相对位移，也就改变了电机的功率角。这说明电机的功率角也可以进行调节。所以交流励磁不仅可调节无功功率，还可以调节有功功率。

交流励磁电机之所以有这么多优点，是因为它采用的是可变的交流励磁电流。

但是，实现可变交流励磁电流的控制是比较困难的，本章的主要内