同步发电机的电路结构（同步发电机的基本结构和工作原理）
同步发电机的电路结构（同步发电机的基本结构和工作原理）（a）波形图； （b）相量图图 1-31.电磁感应定律的应用图 1-2 所示的是一台有一对磁极的同步发电机原理图 同步发电机定子槽中对称放置着三相绕组(互差 120°电角度) 将 X、Y、Z 连在一起 组成星形连接。转子和定子之间留有很小的空气隙 当励磁绕组中通入直流电流后建立了磁场 由于转子磁极采用了特殊的结构 使磁场的磁感应强度沿空气隙近似于按正弦规律分布。当转子由原动机拖动旋转时 这个按正弦规律的旋转磁场就依次切割定子三相对称绕组 而在定子绕组中感应出对称的三相正弦交变电动势 其瞬时值为三相电动势的波形和相量图如图 1-3 所示。
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1-2
三、同步发电机的工作原理
1.电磁感应定律的应用
图 1-2 所示的是一台有一对磁极的同步发电机原理图 同步发电机定子槽中对称放置着三相绕组(互差 120°电角度) 将 X、Y、Z 连在一起 组成星形连接。转子和定子之间留有很小的空气隙 当励磁绕组中通入直流电流后建立了磁场 由于转子磁极采用了特殊的结构 使磁场的磁感应强度沿空气隙近似于按正弦规律分布。当转子由原动机拖动旋转时 这个按正弦规律的旋转磁场就依次切割定子三相对称绕组 而在定子绕组中感应出对称的三相正弦交变电动势 其瞬时值为
三相电动势的波形和相量图如图 1-3 所示。
图 1-3
（a）波形图； （b）相量图
当合上发电机出口开关，带上负载后，发电机即向负载输出电能。
2、转子转速
感应电动势的频率 f 决定于发电机的磁极对数 p 和转子的转速 n，转子为一对磁极时，转子旋转一周，定子绕组的感应电动势正好交变一次（即一个周期），当转子有 p 对磁极时，转子旋转一周，感应电动势就交变 p 个周期，因此为保持一定的频率，发电机的转速必须符合下列关系
当定子三相对称绕组中有三相对称交流电流通过时 则在空间产生了一个旋转磁场 这个磁场的转速也由上式决定。由于同步发电机定子三相绕组是按转子磁极的对数来布置的 因此三相绕组所产生的旋转磁场的极对数和转子磁极对数一样。即定子旋转磁场的转速和转子转速相等 称为同步转速。同步发电机就是因此而得名的。
