[论文] 同步发电机的工作原理

?同步发电机的工作原理调控及维护? 2008-11-27 11:20:21 作者：张振毅来源：UPS应用访问：

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航天科技集团公司710所张振毅

柴油发电机组是常用的备用电源,由于它以柴油发动机燃烧柴油为动力,带动发电机发出与市电同样性质的电力,所以用在市电断电后需要后备电源供电几小时以上的场合。从性能价格比、对工作环境的要求、带非线性负载能力方面考虑,采用柴油发电机组比使用很多大容量蓄电池的长延时UPS往往具有一定的优势。但是柴油发电机组在市电断电后需要十秒钟左右才能发出稳定的电力,这就大不如UPS可不间断供电的特点。因此,柴油发电机组和UPS通常是取其各自的优势构成一个完善的、可靠的电源系统,以确保重要设备的不间断供电。

柴油发电机组一般是采用同步发电机(也俗称电球)将柴油发动机的旋转机械能转为电能。各种用电设备要依靠它发出的电力工作,因此对同步发电机的工作性能要求是很高的。

1 同步发电机的工作原理

同步发电机是根据电磁感应原理制造的。主要组成部分如图1。现代交流发电机通常由两部分线圈构成;为了提高磁场的强度,一部分线圈绕在一个导磁性能良好的金属片叠成的圆筒内壁的凹槽内,这个圆筒固定在机座上称为定子。定子内的线圈可输出感应电动势和感应电流,所以又称其为电枢。发电机的另一部分线圈则绕在定子圆筒内的一导磁率强的金属片叠成的圆柱体的凹槽内,称为转子。一根轴穿过转子中心并将其紧固在一起,轴两端与机座构成轴承支撑。转子与定子内壁之间保持小而均匀的间隙且可灵活转动。这叫做旋转磁场式结构的无刷同步发电机。

工作时,转子线圈通以直流电形成直流恒定磁场,在柴油机的带动下转子快速旋转,恒定磁场也随之旋转,定子的线圈被磁场磁力线切割产生感应电动

势,发电机就发出电来。

1—前端盖;2—出风盖板；3—轴承；4—定子；5—端子箱侧板；6—电压调节器；7—调节器支架；8—端子箱顶盖；9—端子箱前后板；10—接线板;11—接线板支架；12—端子箱侧板；13—吊攀；14—轴承盖；15—进风盖板；16—后端盖；17—励磁定子；18—励磁定子固定螺栓；19—轴承；20—旋转整流器；21—励磁电枢；22—接地牌；23—转子；24—风扇；25—永磁机机壳；26—永磁机转轴；27—永磁机转子；28—永磁机定子；29—永磁机定子固定螺栓；30—永磁机转子固定螺栓；31—垫圈；32—永磁机盖板

图1 双轴承发电机剖视图

转子及其恒定磁场被柴油机带动快速旋转时,在转子与定子之间小而均匀的间隙中形成一个旋转的磁场,称为转子磁场或主磁场。平常工作时发电机的定子线圈即电枢都接有负载,定子线圈被磁场磁力线切割后产生的感应电动势通过负载形成感应电流,此电流流过定子线圈也会在间隙中产生一个磁场,称为定子磁场或电枢磁场。这样在转子、定子之间小而均匀的间隙中出现了转子磁场和定子磁场,这两个磁场相互作用构成一个合成磁场。发电机就是由合成磁场的磁力线切割定子线圈而发电的。由于定子磁场是由转子磁场引起的,且它们之间总是保持着一先一后并且同速的同步关系,所以称这种发电机为同步发电机。同步发电机在机械结构和电器性能上都具有许多优点。

2 同步发电机的调控

同步发电机在其额定负载范围内允许带各种用电负荷。这些负荷的输入特性

会直接影响发电机的输出电压;当负载为纯电阻性时,因为同步发电机的定子端电压——电枢端电压与负载电流是同相的,所以使得转子磁场的前一半被定子磁场削弱,而后一半又被定子磁场加强,一周内合成磁场平均值不变,发电机输出电压不变。负载呈现为纯电感性时,则因负载电流滞后电枢端电压90°而使得定子磁场削弱了转子磁场,合成磁场降低,造成发电机输出电压下降。若负载是纯电容性的,负载电流就会超前电枢端电压90°,从而使定子磁场加强了转子磁场,合成磁场增大,发电机输出电压上升。可见;合成磁场是使发电机性能变化的一个重要因素。而合成磁场中起主要作用的是转子磁场即主磁场,因此,调控转子磁场就可以调节同步发电机的输出电压改善其带负载能力,从而达到在额定负荷范围内稳住发电机输出电压的目的。

(1)同步发电机转子的励磁

所谓励磁即是向同步发电机转子提供直流电使其产生直流电磁场的过程。同步发电机转子凹槽内的线圈就是由称做励磁机的一个专门的设备为其供以直流电形成直流磁场的。早期的发电机是采用单独的励磁机给转子线圈提供直流电的,系统庞大而复杂。随着技术的进步,现代同步发电机都是将发电机与励磁机组装在一起构成一个完整的发电机。

励磁机其实就是个小发电机,它的工作原理与同步发电机一样。所不同的是它的定子线圈和转子线圈所起的作用与同步发电机——主发电机正好相反;固定在主发电机定子旁的励磁机的定子线圈通以直流电形成直流磁场,而安装在主发电机转子轴上的励磁机的转子线圈成为输出电动势的电枢。励磁机的转子与定子内壁之间也是保持着小而均匀的间隙。这也称为旋转电枢式结构的无刷同步发电机。安装在主发电机定子旁的励磁机定子线圈的直流电,是由主发电机定子线圈即电枢的部分输出电压经整流后而得到的。与主发电机转子同轴安装的励磁机转子线圈在其定子线圈产生的磁场内旋转、切割磁力线所产生的感应电动势,经同轴安装在它旁边的整流器也就是旋转整流器变成直流电流,输到主发电机的转子线圈使其产生直流转子磁场。从而达到了对主发电机转子线圈励磁的要求。

(2)同步发电机输出电压的调控

调控的目的就是实现在同步发电机额定负荷范围内稳住输出电压。调控技术的理念是实时地从主发电机电枢取得电压和电流,经整流和负反馈调理后供给励磁机的定子线圈,使其产生变化规律与主发电机输出电压变化规律相反的直流电磁场,这个磁场也必然使励磁机转子电枢的输出电压及旋转整流器供给主发电机转子线圈的直流电流按同样的规律而变化。从而起到实时调节主发电机转子磁场大小,使主发电机在额定负荷范围内保持良好输出特性的作用。

对发电机输出电压的调节过程,可以用以下的流程表示;

由于负荷增加使主发电机电枢电压↓(降) →经负反馈调理后励磁机定子电流及磁场↑→励磁机转子电枢输出电压↑→旋转整流器输出电流↑→主发电机转子磁

场↑→使主发电机电枢电压↑

若主发电机电压升高,则其反馈调控使以上各环节作用降低,导致电压回到额定值。

可见通过励磁机实时调控主发电机转子磁场的大小,就可以稳住输出电压。这其中起重要作用的是负反馈调节单元,通常称其为恒压励磁装置和自动电压调节器。

(3)自动电压调节器

现代交流同步发电机常用自动电压调节器AVR这种电子部件调节励磁机定子磁场的强弱。虽然AVR的种类很多,但性能大同小异;都是实时采样主发电机的输出电压值与预先设定的值相比较,用比较的结果去调节脉冲宽度调制器PWM;输出电压值高则调制器输出脉冲宽度窄,反之则宽。然后再用这些脉冲去调控大功率开关器件即三极管或场效应管控制送入励磁机定子线圈的电流的时间。从而使它的磁场强弱随着主发电机输出电压的变化而相反变化;即输出电压升高则励磁机定子磁场减小,输出电压降低励磁机定子磁场增强。从而达到负反馈调控的目的。

图2 自动电压调节器电路原理方框图

图2是常用的一种AVR类型。取样自主发电机输出电压的信号从8、9两端输入到电压测量比较单元,与内部预先设定的电压值(例如380V)相比较。比较结果以输出电压UA送入脉冲宽度调制单元PWM,输出电压UC送入低频保护单元。电压测量比较单元的L、S、H是连接主发电机输出电压幅值调节电位器的三个端子。

脉冲宽度调制器由稳压器输出的直流电压UCC作为工作电源,以确保其性能稳定。它的输出电压UB控制调制管VT3。若由电压测量比较单元送来的UA大,表明主发电机输出电压升高,则大的UA就会使脉冲宽度调制器输出的脉冲UB

的宽度变窄。窄的脉冲就会使VT3导通时间短,通过的电流少。反之,主发电机电压降低UA变小,脉冲宽度调制器输出的脉冲UB的宽度随之变宽,从而使VT3导通时间变长,通过的电流增多。

励磁机定子线圈一端接在端子X1上,另一端接在XX1端子上。由主发电机电枢送来的EA、EB、Ec三相电压,经过三个二极管VD10、VD11、VD12整流后,电流从X1端流入励磁机的定子线圈,由XX1流出,再经过调制管VT3和XN 端子流回主发电机电枢,形成励磁机定子线圈的励磁电流通路。VT3是这个通路上的开关,它导通时间长,则定子线圈流过电流时间长,定子磁场强度大；VT3导通时间短,定子线圈电流少,定子磁场强度小。

AVR就是这样调控主发电机的电压的;主发电机由于负荷原因输出电压升高,电压测量比较单元输出的UA随着升高,受UA控制的脉宽调制器输出脉冲UB宽度变窄,开关管VT3导通时间短,励磁机定子磁场减弱,转子电枢电压及旋转整流器输出电流随之减小,导致供给主发电机转子的励磁电流变小,则主发电机因其转子磁场的减小而使输出电压降低。反之,AVR的负反馈调控功能就会使主发电机的输出电压升高。

在主发电机因负荷超出额定值而输出极大电流时,柴油发动机也需随之输出巨大的动力以致导致其转速低于额定值。低频保护单元的作用就是在这种情况下限制励磁机定子线圈里电流的超额增大。它以电阻和电容构成的充放电支路预先设定一个低频保护点,当主发电机负荷正常时,从电压测量单元来的UC小于低频保护点,则低频保护单元输出的电压Ud高,二极管VD8被截止,Ud到不了脉宽调制器,起不了作用。若主发电机超载则Ud变低,VD8导通,Ud和UA就可同时作用于脉宽调制器,使其输出的脉冲UB随Ud的下降而变窄,调制管VT3导通时间随之变短,励磁电流减小励磁机定子磁场变弱,从而导致主发电机转子磁场减小。发电机输出电压下降、电流减小。低频保护单元起到了保护励磁机和主发电机的作用。

3 同步发电机的维护

同步发电机是柴油发电机组的关键部分。为柴油发电机组建立一个合适的工作环境,做好日常维护是十分必要的。

发电机房内的高温、潮湿和空气污染物是引起发电机故障的最常见因素。粉尘、灰尘和其它空气污染物的积累会引起绝缘层的性能变坏,不仅易形成对地的导电通路,还会使转子轴承部分的摩擦力增大而发热。湿气以及空气污染物中的湿气极易在发电机内形成对地的漏电通路,引起发电机故障。机房内温度过高会使发电机组工作时产生的热量难以散出,造成其输出功率下降、机组过热。所以机房的防尘、防潮湿、通风降温就必须引起足够的重视。

无论是单轴承发电机还是双轴承发电机,它们的转子轴与柴油发动机主轴之间连接的同轴度要求很高。长时期运行后的机组有时同轴度可能降低,导致发电机燥声增大,温度过高。应定期检查、维护以保持同轴度良好。

负荷超出发电机的额定负载范围,或三相负荷很不平衡,也会造成发电机效率降低和过热。■

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，三相定子绕阻便感应交流电势。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产生相应的磁通，并在定子绕阻内感因电势。对于极电机，电枢磁势所感应的电势可以表示为Ea=-jIaXa. Xa被称为电枢反应电抗。Xa+Xσ=Xs隐极同步发电机的同步电抗。对于凸极电机，因直轴.交轴处磁阻不同，可将电枢磁势分解成Fad和Faq分别研究。它们所感应的电势分别写成Ead=-jIdXad和

Eaq=-jIqXaq，式中Xad.Xaq分别是直轴及交轴电枢反应电抗。

Xad+Xσ=Xd.Xaq+Xσ=Xq,Xd和Xq分别为直轴同步电抗和交交轴同步电抗。Xσ为漏磁通引起的电抗。同步电抗是决定同步电机性能的一个重要参数，通个开路实验和稳态实验就可求取。

同步发电机的空载特性是一个很重要的特性，它直接影响着电机的其它特性，通个开路实验还可以发现励磁系统的故障。态短路特性和零功率因数特性也都属于同步电机的重要特性，和空载特性配合，可以求出同步发电机的态参数及确定出补偿电枢的励磁电流。

同步发电机的外特性曲线用来求取电机运行时的重要指标之一及电压调整率。

同步发电机的调整特性可使运行人员知道在功率因数一定时，不改变端电压值.负载电流到多小而不使励磁电流超过规定值。

国家标准"GB1029" 对三相同步电机的实验方法作了具体规定，适用于普通三相同步发电机的型式实验或检查实验。通过实验可以确定该电机各性能指标。各种电机的效率和电压调整率均在部颁标准的相应技术条件中有具体规定，将实验结果与标准规定数据比较即可确定某同步发电机的质量和性能了。

若求取额定励磁电流和电压变化率，一般用做图法，跟国家标准GB1029介绍，其具体步骤如下：

（1）如图1上绘制开路特性曲线，并沿纵轴额定相电压相量UN.

（2）自原点O作额定电枢电流相量IN，与纵轴成ΦN角（cosΦN 为额定功率因数）。

（3）从相量UN终端作出电枢绕组电阻压降INRa平行与相量，IN,Ra为基准工作温度时的绕组电阻（对大型电机的Ra可忽略不计，对小型电机可进可行实际测量），从INRa终端作一垂直于相量IN的保梯电抗压降相

量INXp（Xp的保梯电抗压降相量INXp（Xp的求法见下（5），UN和INRa 及

和INRa及INXp的相量和为相量Ep,Ep和UN的夹角δ。

（4）由开路特性确定的对应于Ep的励磁电流为Ifp在相量终端上与纵

与纵轴成δ+ΦN角做相量Ifa

（5）额定电枢电流时电枢反应的励磁电流Ifa和保梯电抗Xp的确定：

如右下图上的开路特性曲线，并在图上作F点，F点的纵坐标为额定电压，横坐标为零功率因数特性上对应于于额定电枢电压.额定电枢电流的励磁电流通过通过F点作平行于横轴的直线CF，取CF的长度等于三相稳态短特性曲线上对应于额定枢电流的励磁电流Ifk，自点C作直线平行于开路特性的直线部分于开路特性交于H，自CF作的垂线HK交CF于K，线段

HK的长度即为额定电枢电流时在保梯电流电抗Xp上的压降△Up，则保梯

电抗Xp，可按下式计算。

Xp＝△Up／IN

若用标么值绘制开路特性曲线时,则,即可直接得出.线段的长度代表对应于时的励磁电流.

(6)与的向量和即为额定励磁电流。

（7）由开路特性曲线求出对应与开路电压。电压变化率按下式机算

△U=（U0-UN)/UN*100

注：实验室里为教学实验用的同步电机通常是小型的。

<一> 发电机概述

发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。

发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。

发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。

<二>发电机的分类可归纳如下：

发电机分：直流发电机和交流发电机

交流发电机分：同步发电机和异步发电机(很少采用)

交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。

<三>发电机结构及工作原理

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，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。

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。

这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。详细请进>>> 汽油发电机原理

汽油机驱动发电机运转，将汽油的能量转化为电能。

在汽油机汽缸内，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行作功。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汽油机曲轴同轴安装，就可以利用汽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。

一、同步发电机工作原理

· 主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，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：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），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。通过引出线，即可提供交流电源。

· 感应电势有效值：由第11章可知，每相感应电势的有效值为

· 感应电势频率：感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和极对数p ，即

· 交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。

二、同步发电机工作原理动画展示

没得！

三、同步发电机结构模型

·同步发电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。

·图15.1给出了最常用的转场式同步发电机的结构模型，其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。

·转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也称主磁场、转子磁场)。

·气隙处于电枢内圆和转子磁极之间，气隙层的厚度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性能有重大影响。

· 除了转场式同步电机外,还有转枢式同步电机，其磁极安装于定子上，而交流绕组分布于转子表面的槽内，这种同步电机的转子充当了电枢。图中用AX、BY、CZ三个在空间错开120电角度分布的线圈代表三相对称交流绕组。

四、同步发电机同步转速

·同步转速从供电品质考虑，由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国电网的频率为50Hz ，故有：

·要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步转速。例如2极电机的同步转速为 3000r/min，4极电机的同步转速为1500r/min，依次类推。只有运行于同步转速，同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称的由来。

五、同步发电机运行方式

·同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，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。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时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的。

https://www.wendangku.net/doc/bc168357.html,/sspdj/tbdj/sec1501.htm

各种发电机的工作原理

?各种发电机的工作原理 <一> 发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。 <二>发电机的分类可归纳如下： 发电机分：直流发电机和交流发电机 交流发电机分：同步发电机和异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 <三>发电机结构及工作原理 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，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 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。 这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。 汽油机驱动发电机运转，将汽油的能量转化为电能。 在汽油机汽缸内，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行作功。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汽油机曲轴同轴安装，就可以利用汽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。 ·主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。

汽轮发电机结构及原理

第四节汽轮发电机 汽轮发电机是同步发电机的一种，它是由汽轮机作原动机拖动转子旋转，利用电磁感应原理把机械能转换成电能的设备。 汽轮发电机包括发电机本体、励磁系统及其冷却系统等。 一、汽轮发电机的工作原理 按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。汽轮发电机转子与汽轮机转子高速旋转时，发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电流后，便建立一个磁场，这个磁场称主磁极，它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个极出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙、进入转子另一个极构成回路。 根据电磁感应定律，发电机磁极旋转一周，主磁极的磁力线北装在定子铁芯内的U、V、W三相绕组（导线）依次切割，在定子绕组内感应的电动势正好变化一次，亦即感应电动势每秒钟变化的次数，恰好等于磁极每秒钟的旋转次数。 汽轮发电机转子具有一对磁极（即1个N极、一个S极），转子旋转一周，定子绕组中的感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次，这样发电机转子以每秒钟50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端（即中性点）连在一起。绕组的首端引出线与用电设备连接，就会有电流流过，这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程。 二、汽轮发电机的结构 火力发电厂的汽轮机发电机皆采用二极、转速为3000r/min的卧式结构。发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组。 发电机最基本的组成部件是定子和转子。 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，在这些部位埋置了多只测温元件，通过导线连接到温度巡检装置，在运行中进行监控，并通过微机进行显示和打印。

简述双馈异步发电机的基本工作原理及其功率流向

题目：简述双馈异步发电机的基本工作原理及其功率流向 一、双馈异步发电机及其工作原理 1、双馈异步发电机 双馈异步风力发电机是一种绕线式感应发电机，是变频风力发电机组的核心部分，也是风力发电机组国产化的关键部件之一。该发电机主要有电机本体和冷却系统两大部分组成。电机本体有定子、转子和轴承系统组成，冷却系统分为水冷、空空冷和空水冷三种结构。 双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连，转子绕组通过变频器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。由于采用了交流励磁，发电机和电力系统构成“柔性连接”，即可以根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节发电机输出电压，使其能满足要求。 2、双馈异步发电机的工作原理 根据电机学理论，在转子三相对称绕组中通入三相对称的交流电，将在电机气隙间产生磁场，此旋转此磁场的转速与所通入的交流电的频率及电机的极对数p 有关。 p f n 2260= （1-1） 式（1-1）中，2n 为转子中通入频率为 2f 的三相对称交流励磁电流后所产生的旋转磁场相对于转子本身的旋转速度（r/min ）。 从式（1-1）中可知，改变频率2f ,即可改变2n 。因此若设1n 为对应于电网频率50Hz （Hz f 502=）时发电机的同步转速，而n 为发电机转子本身的旋转速 度，只要转子旋转磁场的转速与转子本身的机械速度n 相加等于定子磁场的同步旋转速度1n ,即 12n n n =+ （1-2） 则定子绕组感应出的电动势的频率将始终维持为电网频率1f 不变。式（1-2）中，当2n 与n 旋转方向相同时，2n 取正值，当2n 与n 旋转方向相反时，2n 取负值。

双馈发电机工作原理

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，本章的主要内容讲述一种基于定子磁链定向的矢量控制策略，该控制策略可以实现机组的变速恒频发电而且可以实现有功无功的独立解耦控制，当前的主流双馈风力发电机组均是采用此种控制策略。 一、双馈电机的基本工作原理 设双馈电机的定转子绕组均为对称绕组，电机的极对数为p，根据旋转磁场理论，当定子对称三相绕组施以对称三相电压，有对称三相电流流过时，会在电机的 n称为同步转速，它与电网频率气隙中形成一个旋转的磁场，这个旋转磁场的转速 1

异步电机工作原理易懂介绍

当向三相定子绕组中通入对称的三相交流电时，就产生了一个以转速1n 沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。转子导体开始时是静止的，由于旋转磁场以1n 转速旋转，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转，转速为n 。 异步电机所谓异步，是指定子旋转磁场转速1n 和转子转速n 的不同。定子旋转磁场 的转速和电网频率严格对应，我们把定子旋转磁场转速与转子转速之差除以定子旋转磁 场转速定义为转差率s。 对于异步电机来说，电机学里没有像直流电机那样利用理想空载转速和转速降来对 转速进行描述，而是借助于定子旋转磁场转速1n 和转差率s 来完成对转速的刻化 。 电动机的转子转速不会与旋转磁场同步,更不会超过旋转磁场的速度。因为三相异步电动机转子线圈中的感应电流是由于转子导体与磁场有相对运动而产生的。如果三相异步电动机转子的转速与旋转磁场的转速成大小相等，那么，磁场与转子之间就没有相对运动，导体不能切割磁力线，因之转子线圈中也就不会产生感应电势和电流，三相异步电动机转子导体在磁场中也就不会受到电磁力的作用而使转子转动。因而三相异步电动机的转子旋转速度不可能与旋转磁场相同，总是小于旋转磁场的同步转速。但在特殊运行方式下（如发电制动），三相异步电动机转子转速可以大于同步转速。 由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，所以叫三相异步电动机而不叫三相同步电动机。 三相异步电动机与三相同步电动机之间区别是三相异步电动机存在转差率，而三相同步电动机没有。 同步电动机的转子是固定磁场，转速与旋转磁场同步； 三相异步电动机的转子是鼠笼形短路环（或线圈），靠切割旋转磁场的磁力线产生旋转力矩 三相异步电动机定子磁场旋转，导致转子切割磁场产生电流，为了减小电流（想像这样），转子跟着旋转，但是速度总是比定子磁场慢些，这样才保持转动

发电机工作原理

发电机工作原理 导线切割磁力线能够产生感应电势，将导线连成闭合回路，就有电流流通，这就是同步发电机的工作原理。 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。定子绕组分为ABC三相，各相绕组均匀的分布在定子槽中。 转子由转子铁芯和励磁绕组构成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，转子励磁绕组通直流电，建立发电机磁场，汽轮机带动转子旋转，产生旋转磁场，定子绕组切割转子磁场的磁力线，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 本机采用交流励磁机旋转整流器方式励磁。励磁系统由主励磁机、永磁副励磁机、AVR 等组成。 副励磁机为旋转磁极式，发出的电流送到主励磁机的定子作为主励磁机的励磁电流，由于主励磁机为旋转电枢式，电枢发出的电流通过转轴中孔送到旋转整流盘，经整流后送至转子线圈从而达到对发电机励磁。 发电机励磁电流的调节过程 △由副励磁机——可控硅——AVR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流——送至旋转整流盘——转子绕组 △静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源，通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调的直流电源到交流励磁机的磁场绕组。 通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流，从而达到调节发电机励磁电流的目的 励磁系统工作原理 发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供，交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中的可控硅全控桥整流后提供，励磁电流的大小由自励磁调节装置进行自动或手动调节，以满足发电机运行工况的要求。 如图所示是无刷励磁系统的原理图，它的副励磁机是永磁发电机，其磁极是旋转的，电枢是静止的，而交流励磁机正好相反。交流励磁机电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一根轴上旋转，所以它们之间不需要任何滑环与电刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。 旋转部分

发电机原理概述

1.概述 电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下： 直流发电机、交流发电机；同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 2.结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).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，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。 3.水轮发电机 由水轮机驱动的发电机。由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，而大、中型代速发电机多采用立式结构(见图)。由于水电站多数处在远离城市的地方，通常需要经过较长输电线路向负载供电，因此，电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了较高的要求：电机参数需要仔细选择；对转子的转动惯量要求较大。所以，水轮发电机的外型与汽轮发电机不同，它的转子直径大而长度短。水轮发电机组起动、并网所需时间较短,运行调度灵活,它除了一般发电以外，特别适宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已达70万千瓦。 柴油发电机由内燃机驱动的发电机。它起动迅速，操作方便。但内燃机发电成本较高，所以柴油发电机组主要用作应急备用电源，或在流动电站和一些大电网还没有到达的地区使用。柴油发电机转速通常在1000转/分以下,容量在几千瓦到几千千瓦之间，尤以200千瓦以下的机组应用较多。它制造比较简单。柴油机轴上输出的转矩呈周期性脉动，所以发电机是在剧烈振动的条件下工作。因此,柴油发电机的结构部件,特别是转轴要有足够的强度和刚度，以防止这些部件因振动而断裂。此外，为防止因转矩脉动而引起发电机旋转角速度不均匀，造成电压波动,引起灯光闪烁,柴油发电机的转子也要求有较大的转动惯量，而且应使轴系的固有扭振频率与柴油机的转矩脉动中任一交变分量的频率相差20％以上，以免发生共振，造成断轴事故。 柴油发电机组主要由柴油机、发电机和控制系统组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前使用刚性连接比较多一些，柴油机和发电机连接好后安装在公共底架上，然后配上各种传感器，如水温传感器，通过这些传感器，把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器，就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值时控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是机组本身的控制系统。 4.风力发电机原理 是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。

电机学 第11章_同步发电机的基本工作原理和结构

第11章 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50H Z 时，极数和转速有什么关系？ 答:频率与转速的关系为：60 pn f = 当频率为Hz 50时，30005060=×=pn 。 11.2 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22=p ， MW 300=N P ，kV 18=N U ，85.0cos =N ?，Hz 50=N f ，试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率。 解：（1）A U P I N N N N 6.1132085.010********cos 336=××××==? （2）MW P N 300= MVA P S N N N 94.35285.0/300cos /===? var 186527.094.352sin M S Q N N N =×==? 11.5一台水轮发电机，极数402=p ，MW 100=N P ，kV 813.U N =，9.0cos =N ?，Hz 50=N f ，求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速。 解：（1）A U P I N N N N 553.46489.0108.13310100cos 336=××××==? （2）MW P N 100= MVA P S N N N 11.1119.0/100cos /===? var 44.48436.011.111sin M S Q N N N =×==?

汽轮发电机定子冲片的制造工艺研究

汽轮发电机定子冲片的制造工艺研究 摘要：针对汽轮发电机定子冲片制造现状，进行科学合理的分析，并详细介绍研究汽轮发电机定子冲片的制造工艺的重要性、影响汽轮发电机定子冲片运行效果的几个因素，如冲床结构、冲模间隙、冲片材料等，提出汽轮发电机定子冲片的制造工艺要点，希望能够给相关工作人员提供一定的参考与帮助。 关键词：汽轮发电机；定子冲片；制造工艺；冲床结构；冲片材料 在工业经济不断发展的今天，汽轮发电机在各大工业企业中的应用范围越来越广，为了保证汽轮发电机能够更加安全、可靠的运行，制造合理的定子冲片至关重要。定子冲片作为汽轮发电机中的重要组成部分，是保障汽轮发电机安全运行的基础，工业企业中的相关工作人员在实际工作中，要定期对汽轮发电机定子冲片进行全面检查，一旦发现汽轮发电机定子冲片出现运行故障，要及时措施进行处理。鉴于此，本文主要分析汽轮发电机定子冲片的制造工艺。 1研究汽轮发电机定子冲片的制造工艺的重要性 汽轮发电机在正常运行的过程当中，定子铁心占据非常重要的地位，定子铁心主要由扇形的定子冲片重叠碾压而成，为了有效降低汽轮发电机定子冲片的涡流损耗率，要求定子冲片具有特别高的绝缘电阻与机械强度。通过研究汽轮发电机定子冲片的制造工艺，能够帮助相关工作人员更好的了解汽轮发电机定子冲片制造流程，保证汽轮发电机定子冲片制造质量得到更好提升。与传统的汽轮发电机定子冲片制造工艺相比，现有的制造工艺更加先进，通过研究汽轮发电机定子冲片制造工艺，能够有效减少汽轮发电机定子冲片的运行损耗，保证定子冲片运行温度得到更好控制[1]。 除此之外，通过研究汽轮发电机定子冲片的制造工艺，能够帮助相关工作人员更好的了解汽轮发电机定子冲片制造要点，保证汽轮发电机更加安全的运行。由于汽轮发电机定子冲片制造难度较大，严重影响汽轮发电机定子铁心的正常运行，降低汽轮发电机的正常运行效率。因此，相关工作人员要选择合理的汽轮发电机定子冲片制造工艺，不断提升工业企业的整体经济效益。 2影响汽轮发电机定子冲片运行效果的几个因素 2.1冲床结构 汽轮发电机在正常运行的过程当中，如果定子铁心出现较大的故障，会严重影响汽轮发电机的安全性。汽轮发电机定子冲片内部的冲床结构比较复杂，在一定程度上增加了定子冲片的制造难度，为了保证汽轮发电机定子冲片制造质量得到更好提升，相关工作人员要结合定子冲床的结构特点，对原有的定子冲片制造工艺进行改进，保证汽轮发电机定子冲床结构更加稳定。 2.2冲模间隙 如果汽轮发电机定子冲模的间隙过大，会严重影响汽轮发电机的运行速率，如果定子冲模的间隙过小，则会降低冲床结构的稳定性。因此，相关工作人员要结合汽轮发电机定子冲床结构特点，严格控制定子冲模之间的距离。由于汽轮发电机内部具有比较复杂，在一定程度上增加了定子冲模间隙控制难度，相关工作人员在实际工作当中，要结合有关规定，妥善调整定子冲模之间的间距。 2.3冲片材料 由于汽轮发电机定子冲片材料质量不达标，会降低汽轮发电机的整体运行效

汽轮发电机工作原理

汽轮发电机结构及工作原理 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，通过接线端子引 出，接在回路中，便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好

的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞电磁感应定律 励磁机就是一个小功率的直流发电机,一般都为几十伏,励磁电压一般不变,即使变动也很小,而励磁电流的大小由磁场变阻器或自动励磁调节器调节,它的作用是将发出来的直流电供发电机转子磁极饶组励磁电流以产生磁场.励磁电流在发电机空载时改变其大小可以改变发电机的端电压,在发电机并网带负荷时改变其大小可以改变发电机 的无功功率. 电磁感应定律： 只要穿过回路的磁通量发生变化电路中将产生感应电动势。感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化成正比。导体回路中感应电动势e 的大小，与穿过回路的磁通量的变化率成正比， 若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数，Δ为磁通量变化量，单位Wb ，Δt为发生变化所用时间，单位为s. ε为产生的感应电动势，单位为V. 1.[感应电动势的大小计算公式]

电动机的基本结构及工作原理

电动机的基本结构及工作原理 交流电机分异步电机和同步电机两大类。异步电机一般作电动机使用，拖动各种生产机械作功。同步电机分分为同步发电机和同步电动机两类。根据使用电源不同，异步电机可分为三相和单相两种型式。 一、异步电动机的基本结构 三相异步电动机由定子和转子两部分组成。因转子结构不同又可分为三相笼型和绕线式电机。 1、三相异步电动机的定子： 定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子的作用是通入三相对称交流电后产生旋转磁场以驱动转子旋转。定子铁心是电动机磁路的一部分，为减少铁心损耗，一般由0.35～0.5mm厚的导磁性能较好的硅钢片叠成圆筒形状，安装在机座内。定子绕组是电动机的电路部分，安嵌安在定子铁心的内圆槽内。定子绕组分单层和双层两种。一般小型异步电机采用单层绕组。大中型异步电动机采用双层绕组。机座是电动机的外壳和支架，用来固定和支撑定子铁心和端盖。 电机的定子绕组一般采用漆包线绕制而成，分三组分布在定子铁心槽内（每组间隔120O），构成对称的三相绕组。三相绕组有6个出线端，其首尾分别用U1、U2；V1、V2；W1、W2表示，连接在电机机壳上的接线盒中，一般3KW以下的电机采用星形接法（Y接），3KW以上的电机采用三角形接法（△接）。当通入电机定子的三相交流电相序改变后，因定子的旋转磁场方向改变，所以电机的转子旋转方向也改变。

2、三相异步电动机的转子：

转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。转子的作用是产生感应电动势和感应电流，形成电磁转矩，实现机电能量的转换，从而带动负载机械转动。转子铁心和定子、气隙一起构成电动机的磁路部分。转子铁心也用硅钢片叠压而成，压装在转轴上。气隙是电动机磁路的一部分，它是决定电动机运行质量的一个重要因素。气隙过大将会使励磁电流增大，功率因数降低，电动机的性能变坏；气隙过小，则会使运行时转子铁心和定子铁心发生碰撞。一般中小型三相异步电动机的气隙为0.2～1.0mm，大型三相异步电动机的气隙为1.0～1.5mm。 三相异步电动机的转子绕组结构型式不同，可分为笼型转子和绕线转子两种。笼型转子绕组由嵌在转子铁心槽内的裸导条（铜条或铝条）组成。导条两端分别焊接在两个短接的端环上，形成一个整体。如去掉转子铁心，整个绕组的外形就像一个笼子，由此而得名。中小型电动机的笼型转子一般都采用铸铝转子，即把熔化了的铝浇铸在转子槽内而形成笼型。大型电动机采用铜导条；绕线转子绕组与定子绕组相似，由嵌放在转子铁心槽内的三相对称绕组构成，绕组作星形形联结，三个绕组的尾端连结在一起，三个首端分别接在固定在转轴上且彼此绝缘的三个铜制集电环上，通过电刷与外电路的可变电阻相连，用于起动或调速。 3、三相异步电动机的铭牌： 每台电动机上都有一块铭牌，上面标注了电动机的额定值和基本技术数据。铭牌上的额定值与有关技术数据是正确选择、使用和检修电动机的依据。下面对铭牌中和各数据加以说明： 型号异步电动机的型号主要包括产品代号、设计序号、规格代号和特殊环境代号等。产品代号表示电动机的类型，用汉语拼音大写字母表示；设

发电机原理

<一> 发电机概述
发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力 机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由 发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。
发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原 则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到 能量转换的目的。
发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。
<二>发电机的分类可归纳如下：
发电机分：直流发电机和交流发电机 交流发电机分：同步发电机和异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。
<三>发电机结构及工作原理
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，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
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。
这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列 的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。

汽轮机本体结构(低压缸与发电机)

第一章600WM汽轮机低压缸及发电机结构简介 一、汽轮机热力系统的工作原理 1、汽水流程： 1〉再热后的蒸汽从机组两侧的两个中压再热主汽调节联合阀及四根中压导汽管从中部进入分流的中压缸，经过正反各9 级反动式压力级后，从中压缸上部四角的4 个排汽口排出，合并成两根连通管，分别进入Ⅰ号、Ⅱ号2个低压缸。低压缸为双分流结构，蒸汽从中部流入，经过正反向各7 级反动式压力级后，从2个排汽口向下排入凝汽器。排入凝汽器的乏汽在凝汽器内凝结成凝结水,由凝结水泵升压后经化学精处理装置、汽封冷却器、四台低压加热器，最后进入除氧器，除氧水由给水泵升压后经三台高压加热器进入锅炉省煤器，构成热力循环。 二、汽轮机本体缸体的常规设计 低压汽缸为三层缸结构，能够节省优质钢材，缩短启动时间。汽机各转子均为无中心孔转子，采用刚性联接，，提高了转子的寿命及启动速度。#1 低压转子的前轴承采用两瓦块可倾瓦轴承，这种轴承不仅有良好的自位性能，而且能承受较大的载荷，运行稳定。低压转子的另外三个轴承为圆筒轴承，能承受更大的负荷。 三、岱海电厂的设备配置及选型 1）我公司的汽轮机组选用上海汽轮机厂生产的 N600-16.7/538/538 型600MW 机组。最大连续出力可达 648.624MW。这是上海汽轮机厂在引进美国西屋电气公司技术的基础上，对通流部分作了设计改进后的新型机组，它采用积木块式的设计。形式为亚临界参数、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽凝汽式汽轮机。具有较好的热负荷和变负荷适应性，采用数字式电液

调节（DEH）系统。机组能在冷态、温态、热态和极热态等不同工况下启动。 汽轮机有两个双流的低压缸；通流级数为28级。低压汽缸为三层缸结构，能够节省优质钢材，缩短启动时间。汽机各转子均为无中心孔转子，采用刚性联接，提高了转子的寿命及启动速度。低压缸设有四个径向支持轴承。#1 低压缸的前轴承采用两瓦块可倾瓦轴承，这种轴承不仅有良好的自位性能，而且能承受较大的载荷，运行稳定。低压转子的另外三个轴承为圆筒轴承，能承受更大的负荷。 汽轮机低压缸有4级抽汽，分别用于向4 台低压加热器提供加热汽源。N600-16.7/538/538汽轮机采用一次中间再热，其优点是提高机组的热效率，在同样的初参数条件下，再热机组一般比非再热机组的热效率提高4%左右，而且由于末级蒸汽温度较非再热机组大大降低，因此，对防止汽轮机组低压末级叶片水蚀特别有利。但是中间再热式机组的热力系统比较复杂。 汽轮机额定基本参数 型号N600-16.7/538/538 铭牌出力603.7MW 结构形式亚临界、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽、反动式、冷凝式 主汽压力16.7MPa 主汽温度538℃ 再热汽压力 3.194MPa 再热汽温度538℃ 背压11.8kPa（a） 冷却水温18℃ 给水温度278.2℃ 转速3000r/min 旋转方向从汽轮机端向发电机端看为顺时针 汽轮机抽汽级数8级

直流发电机和交流发电机区别、工作原理、结构方式

直流发电机和交流发电机区别、工作原理、结构方式 直流电机与交流电机区别 直流电机具有良好的启动特性和调速特性。因此,在调速性能要求较高的大型设备,比如轧钢机上都采用直流电动机拖动。但它存在着直流换向问题,结构复杂,维护检修不方便,而且消耗有色金属多。 一、直流电机的优点 ?直流电机具有良好的启动特 性和调速特性 ?直流电机的转矩比较大 ?维修比较便宜。 ?直流电机的直流相对于交流 比较节能环保。 二、直流电机的缺点 ?直流电机制造比较贵 ?有碳刷 三、交流电机的优点 ?交流电机制造比较便宜。 ?矢量变频技术的发展，已经可以用变频电机模拟成直流电 ?相对于直流电机在结构简单、维护容易、对环境要求低以及节能和提高生产力等方面具有足 够的优势，使得交流调速已经广泛运用于工农业生产、交通运输、国防以及日常生活之中。 四、交流电机的缺点 1.交流电机的启动性和调速性较差交流电机根据转速可分为同步电机和异步电机。 一、同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。 作为发电机运行是同步电机主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，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。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时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的。 二、异步电机

异步电机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。还随着负载的大小发生变化。负载转矩越大，转子的转速越低。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。感应电机应用广泛，在不致引起误解或混淆的情况下，一般可称感应电机为异步电机。 ?优点：结构简单，制造方便，价格便宜，运行方便。 ?缺点：功率因数滞后，轻载功率因数低，调速性能稍差。 ?主要做电动机用，一般不做发电机！ 三相异步电机按转子结构形式分为属笼式、绕线式；按外壳结构形式可分为开启式、防护式、封闭式和防爆式；按安装形式可分为立式、卧式。 交流发电机结构详细介绍 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，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 （一）转子 转子的功用是产生旋转磁场，转子图如下： 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。

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 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。

电机学第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

1 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50H Z 时，极数和转速有什么关系？ 答:频率与转速的关系为：60 pn f = 当频率为Hz 50时，30005060=?=pn 。 11.2 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22=p ，MW 300=N P ， kV 18=N U ，85.0cos =N ?，Hz 50=N f ，试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率。 解：（1）A U P I N N N N 6.1132085.010********cos 336=????==? （2）MW P N 300= MVA P S N N N 94.35285.0/300cos /===? var 186527.094.352sin M S Q N N N =?==? 11.5一台水轮发电机，极数402=p ，MW 100=N P ，kV 813.U N =，9.0cos =N ?，Hz 50=N f ，求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速。 解：（1）A U P I N N N N 553.46489.0108.13310100cos 336=????==? （2）MW P N 100= MVA P S N N N 11.1119.0/100cos /===? var 44.48436.011.111sin M S Q N N N =?==? （3）min /15020 506060r p f n N =?==

汽轮发电机组的工作原理

汽轮发电机组的工作原理？ 发电机是把机械能转变为电能的一种设备。发电机的静止部分叫定子，转动部分叫转子，在定子的内圆上有槽，槽内装有三绕组，用来产生感应电流。转子由硅钢片和导线制成，发电机转子有隐极试和凸极式两种。励磁机发出来的或者式励磁柜转变出来的直流电经滑环炭刷送至发电机的转子线圈中。转子带上直流电后，便成了电磁铁，这时转子周围就有了磁场，当汽轮机带动发电机转子旋转时，磁场也就跟着旋转，定子槽内的导线就会切割磁力产生感应电流，这就是发电机使机械能转变为电能的基本过程。 1、发电厂的主要经济指标 （1）什么叫汽耗率 每生产一千瓦小时电能所需要的蒸汽量称为汽耗率 D kg/kw?h d= Nd D—汽轮机发电机组发出电功率为Nd时的汽耗量kg/h （2）什么叫热耗率 每生产一千瓦小时电能所需要的热量称为热耗率，用符号q表示Q kJ/kw?h q= Nd （3）厂用电率 厂用电量占发电量的百分数叫厂用电率 2、汽轮机的轴封起什么作用，有几种形式？ 答：高压汽缸端时防止蒸汽顺轴流出（启动前防止空气漏入）低压缸真空部分防止空气顺轴流入。 我厂机组两端轴封都是防止蒸汽顺轴流出 轴封：齿形轴封和炭精轴封我厂为炭精轴封 3、我厂汽轮机有哪些保护？ ①超速保护②报警装置③主开关速关闭连锁装置 4、临界转速？ 在汽轮机启动的升速过程中，当转速升到某一转速时，汽轮机、发电机的轮子逐渐发生较大振动，当转速离开此转速后振动逐渐减小或消失，这种转子发生较大振动的转速称为临界转速 5、推力轴承的作用？ 推力轴承的作用是使汽轮机和汽缸之间的轴向位置固定并且承受转子在运行中的轴向推力 6、轴向位移变化有什么危害？ 说明汽轮机动静部分的相对位置发生变化，如果轴向位移的数值