发电机基本工作原理

第十章三相同步发电机基本工作原理和结构10-1同步发电机是怎样发出一一相对称正弦交流电的？答：同步发电机的转子上绕有湖磁绕组,通以打流.电励磁，产生磁场，•井山m动机带劫旋转，使建于二相对称绕即不相切割转-子磁场而瘩应由二相交流电定势。⑴波朕山于感应电动势的波形主要取决于转子磁场在气隙空间分布的波形,制造时使转子磁极的磁场在气隙空nj^iil能按正弦波分布,湘绕组的Y形连接和采川如虬分布统组,便得到il•.弦波形的偕应电动势;⑵大小：由1W「—相绕组对称，它们切削同一个转子磁场，三:相感应电功势也对称,大小均为E=4.44取K审网相位差和相序:山F定『绕坦在:空间位苴上互差1却电角度，转子旋转磁场切割定了三相统组在时间上有先后顺序，定子的三相感应电动势在时间相位上就互差12时电角度，如果将先切到的一相I定义为A*1{,则后切割的那两屈就为B相和C和「因此二相电动势的•外E七耗子转"一致，其UI转J转问挟定；频率：转"转过一W•磁极.感向I［动势就绎见一个时』1的变化，：扑山一机仃p对磁极「转了以辑分钟n转旋转，分每分钟内电动势变化pn个周期,即频率为:些6<1也就是一当电机的磁极对数p一定时,频率占和转速门有严格不变的关系,10-2什么叫同步也机?其感应也动势频率和转建有何关系？怎椅山具极数决述它的转速？答:转£的转辿仲.等「己『旋转磁场的转速I讨电机称为同山电机,火感功势的烦率"转速之间的关系是：’一希・*1电机的磁速对数p一定时,S,叩:频率「与•转速n之间保持严格不变的关系.10-3说明汽轮发电机.的里本鲜构,为什么汽轮发电机的转子采本堵极式，而水轮发电机的转了采用凸极式?答：汽轮发布.机本引笔［山虹j\转祁分组，成，土"山兀T映心、电枢绕蛆、捕座及端扁等部件•组成*转:'•山绻n铁4、，励磁绕组、护环、集凡’.环、中心环、阻.尼绕狙利宣扇-等障.极式发山机转何勺屈I磁绕组嵌放在转子表血答槽内，气隙均匀,机械强度好,透用J'-小极、高转速的汽轮发电机*M极式冷电机转了气隙不均匀，对着极孤气隙小.询根间气隙大，局磁绕绊嵌放在极弧卜，透多极低转速的水轮发电机。■【心—frQFS^3OD-2的汽轮没电机-UnTX『优册邱％=。#七14热用*试案”发电机的耗定电«h”J龙电根事械定远打附ftt航流少&功名无功芯凡300x1V匚功功幸P.—ianp9100x13n（arccv^；9）=4&4^fvarI5O/mira<iftxSOp20；m既定电沌*Jk'ewi⑵白肪功率R=i°wmino-nrl-464X6.4JE3*N「乂®-（E32<H耕Ml)编定电流、.过lielv31■Hl'1（*A5（2f!。混㈣寻如g心【心—frQFS^3OD-2的汽轮没电机-UnTX『优册邱％=。#七14热用*试案”发电机的耗定电«h”J龙电根事械定远打附ftt航流少&功名无功芯凡300x1V匚功功幸P.—ianp9100x13n（arccv^；9）=4&4^fvarI5O/mira<iftxSOp20；m既定电沌*Jk'ewi⑵白肪功率R=i°wmino-nrl-464X6.4JE3*N「乂®耕Ml)编定电流发电机工作原理来源：中国绿色数据中心作者：机房360更新时间：2009/7/1615:34:25摘要：我们知道，一切物体都是由分子组成，分子由原子组成，原子又由原子核和在它周围旋转的电子组成。原子核带的是正电荷，电子带的是负电荷，互相吸引，并且电荷数量是相等的，故原子对外不呈现电性。取一根直导体，导体在磁场中作“切割”磁感应线的运动时，导体中就会产生感应电动势。发电机工作原理一、电磁感应我们知道，一切物体都是由分子组成，分子由原子组成，原子又由原子核和在它周围旋转的电子组成。原子核带的是正电荷，电子带的是负电荷，互相吸引，并且电荷数量是相等的，故原子对外不呈现电性。取一根直导体，导体在磁场中作“切割”磁感应线的运动时，导体中就会产生感应电动势。这是因为导体在磁场内作“切割”磁感应线运动时，导体的正电荷、自由电子将以同样的速度在磁场内运动，磁场对运动电荷产生作用力，作用力的方向由左手定则判定，因此正电荷由导体b端移向a端，自由电子由导体的a端移向b端。结果b端聚集了电子而带负电，a端少了电子而带正电，使导体两端产生一定的电位差，即导体中产生感应电动势。（这相当于发电机处于匀速运转状态）。当接通外电路时，电路中便会形成感应电流。（这相当于发电机处于运转供电状态）。感应电动势的方向，可由右手定则来决定：即将右手掌放平，大拇指与四指垂直，以掌心迎向磁感应线，大拇指指向导体运动的方向，则四指的方向便是感应电动势的方向。直导体中感应电动势的大小则与磁感应强度B、导体运动速度v及导体长度L成正比，当导体运动的方向与磁场方向平行时，导体中不产生感应电动势。二、正弦交流电动势的产生产生正弦交流电动势的简单发电机示意图。我们把线图在各处位置电势的大小变化用图形来表示，就可以画出交流电的波形来。这种按正弦曲线规律变化的电流（或电势）就叫正弦交流电。在发电机转子上放着三个完全相同的、彼此相隔120°的独立绕组A—X、B—Y、C—Z。当转子在按正弦分布的磁场中以恒定速度旋转时，就可产生三个独立的对称三相电势eA、EB、EC。三、同步电机的基本工作原理（一）同步电机的分类按运行方式和功率转换方向，同步电机分为发电机、电动机。发电机将机械能转换成电能，电动机将电能转换为机械能。从结构特点来看，同步发电机分为旋转电枢式和旋转磁极式。大中容量同步发电机，磁极旋转、电枢静止，称为旋转磁极式。某些小容量同步发电机，电枢旋转、磁极静止，称为旋转电枢式。因为电枢电势通过集电环和电刷引出，大电流时容易产生火花和磨损。从制造工艺、绝级性能和工作可靠性等方面比较，容量愈大旋转磁极式的优越性愈多。旋转磁极式同步电机按磁极形状又可分为隐极式和凸极式两种。同步电机转子形式与转速有关。隐极式同步电机，制造工艺较复杂，但机械强度较高，宜用于高速。汽轮机是一种高速原动机，转速达3000r/min，汽轮发电机多为隐极式的。凸极式同步电机，结构较为简单，但机械强度较低，适用于低速。水轮机一般转速地1000r/min,因而水轮发电机皆为凸极式的。同步电动机和补偿机多为凸极式的。(二)同步电机的基本结构同步电机与异步电机一样，其结构基本由两部分构成，一是旋转部分为磁极称为转子，二是静止部分为电枢称为定子。。定子定子称为电枢，所谓电枢，就是电机中产生感应电动势部分。它主要由定子铁心、三相定子绕组和机座等组成。定子铁心由扇形硅钢片叠成，每隔4%cm留有通风沟，铁心两端放置压板，然后用双头螺栓从背部夹紧而成为一体，整个铁心固定在机座内定位筋上，且在机座外壳与铁心外圆之间留有通风道。在铁心内圆的槽中安放定子绕组并用槽楔压紧。电枢绕组由绝缘的铜导体绕成，按照电机的不同额定电压，用云母带或棉纱带包扎。槽与绕组之间垫有绝缘。定子端盖上装有电刷架，由石墨制成的电刷装在刷架上的刷握内。电刷与轴上滑环滑动接触，直流电流经过电刷、滑环通入励磁绕组。（2）转子转子是由转轴、转子支架、轮环（即磁轭）、磁极和励磁绕组等组成。磁极由厚为1~5mm的钢板冲片叠成，在磁极两个端面上装有磁极压板，用铆钉铆装为一体。励磁绕组套装在磁极上，它多用扁铜线绕成，每匝绕组之间垫有石棉纸板绝缘。绕组经浸胶与热压处理，成为坚固整体。绕组与磁极之间绝缘。各励磁绕组串联后接到滑环上。环与环，环与轴之间，相互绝缘。凸极式同步电机在磁极上还装有阻尼绕组，它同感应电动机的笼型结构相似，整个阻尼绕组由插入磁极阻尼槽中的裸铜条和端面的铜环焊接而成，如图4-52所示，阻尼绕组可改善同步发电机的运行性能，对同步电动机来说，它主要作起动绕组用。磁极固定在轮环上，磁极下部做成T尾，以便与轮环的T尾槽装配。中小型电机也可用螺栓固定。大型电机轮环由厚2~2.5mm钢板冲成扇形片叠成，中小型电机磁轭常用整块钢板冲片叠成或用铸钢制成。转子由转子支架支撑，转子支架应有足够的强度。（3）发电机的主要参数发电机的铭牌上都给出了主要的额定值。为了保证发电机可靠运行，必须严格遵守这些参数。额定功率PN——在额定运行（额定电压、电流、频率和功率因数）条件下，发电机能发出的最大功率。单位为KW，也有用视在功率表示的，此时以KVA为单位。额定电压UN——在额定运行条件下，电机定子三相线电压值，单位为V或KV。额定电流IN——额定运行时，流过定子绕组的线电流，单位为A或KA。在此值运行，线圈的温升不会超过允许范围。功率因数——额定运行情况下，有功功率和视在功率的比值，即：一般电机的。额定频率f——额定运行情况下输出交流电的频率。我国电网的频率为50Hz。额定转速nN——额定运行时转子的转速，单位为r/min。相数m——即发电机的相绕组数。常用的是三相交流同步发电机。根据上面的定义，对三相交流同步发电机来说，额定电压、额电电流和额定功率之间有下面关系：此外，铭牌上还有其他运行数据，例如额定负载时的温升（TN）、额定励磁电流（IfN）、额定励磁电压（UfN）等。三）交流同步发电机工作原理简单的转磁式三相交流同步发电机如图1-8-14所示。直流励磁机供给的直流电流通过电刷和滑环输入励磁绕组（也叫转子组），以产生磁场。在定五子槽里放着三个结构相同的绕组AX、BY、CZ（A、B、C为绕组始端，X、Y、Z为绕组末端）。三个绕组的空间位置互差120°电角度。励磁机当原动机拖动电机转子和励磁机旋转时，励磁机输出的直流电流流入转子绕组，产生旋转磁场，磁场切割三相绕组，产生三个频率相同、幅值相等、相应差为120°的电动势。设磁极磁场的磁通密度沿定于子圆周按正弦规律分布，相电势的最大值为Em,A相电势的初相角为零。当转子磁极为一对时，转子旋转一周，绕组中感应电