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1、 5 5 同步电机同步电机本章主要内容本章主要内容: :三相同步发电机的种类和基本工三相同步发电机的种类和基本工作原理作原理5.1 5.1 同步发电机概述同步发电机概述 5.1.1 5.1.1 种类种类1按原动机的种类分按原动机的种类分 (1) 汽轮发电机汽轮发电机 (2)水轮发电机等。水轮发电机等。3按转子磁极形状分按转子磁极形状分 (1) 凸极式凸极式 (2)隐极式隐极式 (a) 立式水轮发电机立式水轮发电机(b) 卧式水轮发电机模型卧式水轮发电机模型图图5-1 水轮发电机水轮发电机2按转轴主轴的布置形式分按转轴主轴的布置形式分 (1) 立轴立轴 (2) 卧卧轴轴5.1.2 5.1.2 构
2、造构造主要结构部件：定子、转子、端盖、轴承。主要结构部件：定子、转子、端盖、轴承。1. 定子定子定子铁心、对称三相绕组、机座，即电枢。它是产生定子铁心、对称三相绕组、机座，即电枢。它是产生感应电动势的部分，三相交流电流从定子绕组引出。感应电动势的部分，三相交流电流从定子绕组引出。图图5-2 同步发电机卧式的结构同步发电机卧式的结构定子铁心定子铁心定子绕组定子绕组转转 子子机机 座座铁心、励磁绕组、滑环集电环和电刷铁心、励磁绕组、滑环集电环和电刷 。转子。转子与原动机同轴，在空间转动，主磁极在空间旋转。与原动机同轴，在空间转动，主磁极在空间旋转。2. 转子转子(2) 凸极式转凸极式转子子图图5-
3、3 同步发电机转子结构示意图同步发电机转子结构示意图(1) 隐极式转隐极式转子子(a)(b)NSNSNS+-+-图图5-4 同步发电机转子同步发电机转子(a) 汽轮发电机转子汽轮发电机转子(b) 水轮发电机转子水轮发电机转子5.2 5.2 同步发电机的工作原理同步发电机的工作原理转子转子N N极极气隙气隙定子铁心定子铁心气隙气隙转子转子S S极极转子磁轭转子磁轭闭合闭合 主磁通与定子绕组和转子绕组都主磁通与定子绕组和转子绕组都匝链，是电磁能量转换的部分。匝链，是电磁能量转换的部分。漏磁通漏磁通定子铁心定子铁心NS磁轭磁轭主磁通主磁通0图图5-5 同步发电机的主磁场同步发电机的主磁场5.2.1
4、5.2.1 同步发电机的空载运行同步发电机的空载运行 主磁极极对数主磁极极对数 ，转子转速同步转速），转子转速同步转速） ，三相，三相电动势或三相电流的频率电动势或三相电流的频率 ，在，在 、 一定时，可一定时，可以得出同步转速以得出同步转速 ，它就是原动机的转速，也是发，它就是原动机的转速，也是发电机组的恒定转速或额定转速。电机组的恒定转速或额定转速。5.2.2 5.2.2 同步发电机的负载运行同步发电机的负载运行电枢磁场也是旋转的，它的转速为电枢磁场也是旋转的，它的转速为: 同步转速同步转速 转子绕组中通入直流电流并在原动机的带动下高速旋转，转子绕组中通入直流电流并在原动机的带动下高速旋转
5、，则转子磁场的磁力线就被定子三相绕组切割，定子绕组就会产则转子磁场的磁力线就被定子三相绕组切割，定子绕组就会产生感应电动势，定子三相绕组与外电路相连时，就有三相交流生感应电动势，定子三相绕组与外电路相连时，就有三相交流电流产生，这一电流又会产生一个以同步转速、顺转子转动方电流产生，这一电流又会产生一个以同步转速、顺转子转动方向的旋转磁场，通有励磁电流的转子励磁绕组在这一旋转磁场向的旋转磁场，通有励磁电流的转子励磁绕组在这一旋转磁场的作用下，会产生一个与转子旋转方向相反的力矩，对原动机的作用下，会产生一个与转子旋转方向相反的力矩，对原动机起制动作用。为了维持转子在额定转速下旋转，原动机就一定起制
6、动作用。为了维持转子在额定转速下旋转，原动机就一定要克服制动力矩做功。也就是说，原动机的机械能通过发电要克服制动力矩做功。也就是说，原动机的机械能通过发电机中的电磁相互作用而转变成为定子绕组中的电能即输机中的电磁相互作用而转变成为定子绕组中的电能即输出电流）。出电流）。总总 结结1.1.并网运行的意义并网运行的意义5.3 5.3 同步发电机的并网运行同步发电机的并网运行5.3.1 5.3.1 同步发电机并网运行的的意义和条件同步发电机并网运行的的意义和条件将空载运行的发电机接入电网，与电网并联运行，称作并网。将空载运行的发电机接入电网，与电网并联运行，称作并网。(1) 有利于提高供电质量，保证
7、供电的可靠性。有利于提高供电质量，保证供电的可靠性。(2) 有利于电力系统运行的经济性。有利于电力系统运行的经济性。(3) 合理地利用动力资源合理地利用动力资源,提高发电厂的运行效率提高发电厂的运行效率2. 并网的条件并网的条件(1) 待并机端的空载电压和电网电压相等待并机端的空载电压和电网电压相等(2) 发电机电压的相序与电网电压的相序一致。发电机电压的相序与电网电压的相序一致。(3) 发电机电压的相位与电网电压的相位一致。发电机电压的相位与电网电压的相位一致。(4) 发电机电压的频率与电网电压的频率一致。发电机电压的频率与电网电压的频率一致。5.3.2 5.3.2 有功功率和无功功率的调节
8、有功功率和无功功率的调节无限大电网：无限大电网： 电网的容量相对于并联的同步发电机容量来说要大得多，电网的容量相对于并联的同步发电机容量来说要大得多，如果对并联在电网上的同步发电机进行有功功率和无功功率调如果对并联在电网上的同步发电机进行有功功率和无功功率调节时，对电网的电压和频率不会有影响。无限大电网的特点是节时，对电网的电压和频率不会有影响。无限大电网的特点是端电压和频率均可认为是恒定的。同步发电机与无限大电网并端电压和频率均可认为是恒定的。同步发电机与无限大电网并联运行，就是发电机的端电压和频率与电网完全相等。联运行，就是发电机的端电压和频率与电网完全相等。1.有功功率的调节有功功率的调节调节并网发电机的输出功率，必须调节原动机的输入功率。调节并网发电机的输出功率，必须调节原动机的输入功率。2.无功功率的调节无功功率的调节 只要调节发电机的励磁电流，就可以改变并网发电机输只要调节发电机的励磁电流，就可以改变并网发电机输出的无功功率。出的无功功率。
