1.發電機主要構成部分

2.發電機原理發電機工作原理發電機基本構成和作用1.定子（定子鐵芯、定子繞組）2.轉子(2)勵磁繞組

勵磁繞組是由矩形的絕緣扁銅線繞成同心線圈，兩線圈邊分別放置在大齒兩側所開出的槽內，所有線圈串聯組成勵磁繞組，構成轉子的直流電路。勵磁繞組引出的兩個線端接在滑環上，并通過電刷與外電路直流電源相連接。注意:勵磁繞組的各線匝間需墊有絕緣材料，同時，線圈和鐵芯之間也需有可靠的“對地絕緣”。(3)緊固件

轉子緊固件包括護環和中心環。由于汽輪發電機轉速高，繞組端部受到很大的離心力，所以必須采用護環和中心環來可靠地固定，如圖所示。護環把轉子勵磁繞組的端部套緊，以防繞組端部甩出。中心環用來支持護環和防止轉子繞組端部的軸向位移。為了減少端部漏磁場，護環采用非導磁合金鋼材料。作用：保護轉子繞組端部(4)滑環

直流電流通過截止的正負極性的電刷、兩互相絕緣且套在轉軸上隨轉子轉動的滑環引入轉子勵磁繞組。(5)風扇

汽輪發電機的轉子細長，通風冷卻比較困難，故轉子的兩端一般裝有軸流式或離心式風扇，用以改善冷卻條件?；h風扇(1)定子鐵芯

定子鐵芯是主磁路的一部分,嵌放定子繞組。一般由厚0.5mm或0.35mm的硅鋼片疊成，沿軸向疊成多段形式，每段疊片厚為30-60mm。各段疊片之間留有寬約10mm的通風槽，以改善定子鐵芯的散熱條件，如圖所示。

為減少漏磁防止渦流引起過熱，在定子鐵芯的兩端用非磁性材料制成的壓板將其夾緊，整個鐵芯固定在定子機座上，如圖所示。沿定子鐵芯內圓表面的槽內放置三相定子繞組。定子鐵芯壓緊(a)無磁性壓板(b)定子鐵芯剖面

為了能承受住突然短路等過渡過程產生的巨大的電磁力而引起的端部變形，以及正常運行時不致于產生較大的振動，定子繞組端接部分需用線繩綁緊或壓板夾緊在非磁性鋼做成的端箍上，如圖所示。定子繞組端部同步發電機的基本工作原理

同步發電機基本原理工作是根據電磁感應現象，即導體切割磁力線產生感應電動勢工作的。因此，同步發電機應有產生磁力線的磁場和切割該磁場的導體。

如圖所示，外部直流電源通過滑環向轉子提供直流勵磁電流，并產生磁場；原動機拖動發電機轉子以轉速n按圖示方向作恒向旋轉。

定子中三相繞組的導體依次切割磁力線，三相繞組便感應產生各相大小相等、相位彼此相差1200的交流電動勢。若氣隙磁通密度按正弦波分布，則三相繞組感應電動勢波形如圖所示，且相序為A→B→C。1.交變感應電動勢的產生每相感應電勢有效值:

如圖所示，外部直流電源通過滑環向轉子提供直流勵磁電流，并產生磁場；原動機拖動發電機轉子以轉速n按圖示方向作恒向旋轉。

定子中三相繞組的導體依次切割磁力線，三相繞組便感應產生各相大小相等、相位彼此相差1200的交流電動勢。若氣隙磁通密度按正弦波分布，則三相繞組感應電動勢波形如圖所示，且相序為A→B→C。1.交變感應電動勢的產生每相感應電勢有效值:定轉子受力分析和電磁力矩產生電磁力矩：發電機在原動機帶動下電樞繞組切割磁力線感應電勢，發出電流；當電流流過電樞繞組產生的磁場作用于轉子，轉子會受到磁場的作用產生電磁力，而形成電磁轉矩，這個轉矩與原動機轉矩方向反，大小與輸出電流成正比，原動機轉矩克服電磁轉矩使發電機保持恒速旋轉，這就把機械能轉換為電能輸送出去。機組加負荷發電機影響機理

當開大汽門時,發電機轉子軸上的主力矩增大,此時由于電功率還沒開始變,即阻力矩的大小沒有變,故轉子要加速,使轉子和定子間的夾角就拉開一些,根據電機本身的功角特性,功角一增大,電機的輸出功率就增大,也即多帶負荷.轉子會不會一個勁兒地加速呢正常時是不會的.因為電機多帶了負荷,阻力矩就增大,當阻力矩大到和主力矩平衡時,轉子的轉速就穩定下來,此時,發電機的出力便升到一個新的數值.

2.感應電勢的頻率

交流電動勢的頻率f可這樣確定:當轉子為1對極時，轉子旋轉一周，定子繞組中感應電動勢變化一個周期；當同步發電機具有p對極時，轉子旋轉一周，感應電動勢就交變p個周期；當轉子的轉速為每分鐘n轉時，則交變電動勢的頻率為:轉子的轉速(r/min)

由上式可知:同步發電機定子繞組感應電動勢的頻率取決于它的極對數p和轉子的轉速n。轉子轉速越高，定子繞組感應電勢E0的頻率越高。即n↑→f↑?？梢?，同步發電機極對數p一定時，轉速n與電樞電動勢的頻率f之間具有嚴格不變的關系。說明:

如果發電機作為電源單獨給負載供電，對電源頻率的要求并不十分嚴格，對原動機的轉速要求也不很嚴格。

同步發電機原理小結:外部直流電源通過滑環向轉子提供直流勵磁電流，并產生磁場；原動機拖動轉子旋轉，轉子磁極磁場切割三相定子繞組，感應三相交流電。發電機失磁故障

發電機做為系統唯一的無功源，向系統提供無功，建立電壓。而發電機無功的來源于勵磁系統輸出的直流經轉子旋轉，建立轉子旋轉磁場，這側磁場切割定子繞組產生定子電壓，并網后，因定子中產生電流，定子繞組又產生一個磁場，與轉子產生的磁場相互作用，完成轉子上的機械能到電能的轉化。

發電機在運行中由于某種原因引起發電機勵磁電流大幅度減小，甚至失去外施勵磁電流，稱之為發電機“失磁”。造成發電機失磁的原因很多，通常是由于自動調節勵磁裝置故障、轉子繞組短路、勵磁回路因斷線而開路、滅磁開關誤跳閘使勵磁繞組經滅磁電阻閉路等，這些故障都可能使發電機轉子回路外施勵磁電流消失造成發電機失磁。失磁的種類

發電機勵磁系統故障分為勵磁異常下降和完全失磁兩類。勵磁異常下降時，如果發電機靜態穩定儲備不足，則可能破壞發電機的靜態穩定性。發電機完全失磁后不但不發出無功功率，還要從系統吸收無功功率，無功功率很快減小到零，然后向負變化到較大值；定子電壓下降，電流增大，有功功率減小。失步后發電機轉子本體上感應出的滑差頻率的交變電流會引起轉子發熱及使機組發生振動，從而危及整個發電機的安全。失磁對系統危害1.發電機從電力系統吸收無功，引起系統電壓下降。如果電力系統無功儲備不足，將使臨近故障發電機組的系統某點電壓低于允許值，使電源與負荷間失去穩定，甚至造成電力系統因電壓崩潰而瓦解。2.一臺發電機失磁電壓下降，電力系統中的其他發電機組在自動調整勵磁裝置作用下將增大無功輸出，從而可能使某些發電機組和線路過負荷，其后備保護可能發生誤動作，使故障范圍擴大。3.一臺發電機失磁后，由于有功功率的擺動，以及電力系統電壓的下降，可能導致相鄰正常發電機與電力系統之間或系統各回路之間發生振蕩，造成嚴重后果。發電機額定容量越大，低勵、失磁引起的無功缺額也越大。如果電力系統相對容量較小，則補償這一無功缺額的能力較差，由此而來的后果會更嚴重。對發電機本身的影響失磁對發電機的危害1.發動機定轉子之間出現轉差，在發電機轉子回路中產生損耗超過一定值時，將使轉子過熱。特別是大型發電機組，其熱容量裕度較低，轉子易過熱。而流過轉子表面的差額電流，還將使轉子本體與槽楔、護環的接觸面上發生嚴重的局部過熱。2.進入異步運行后，由機端觀測到的發電機等效電抗降低，從電力系統吸收無功功率增加。失磁前所帶的有功越大，轉差就越大，等效電抗就越小，從電力系統吸收無功就越大。因此，在重負荷下失磁發電機進入異步運行后，如不立即采取措施，發動機將因過電流使定子繞組過熱。3.在高負荷下失磁后，轉差也可能發生周期性的變化，使發電機出現周期性的嚴重超速，直接威脅著發電機組的安全。4.發動機定子端部漏磁增加，將使發電機端部部件和邊段鐵芯過熱，這一情況通常是限制發電機失磁異步運行能力的主要條件。失磁時定子電流上升我們知道發電機工作的時候，它對外發出的機端電壓是由發電機的主磁場和發電機定子的電樞反映的合成磁場作用下產生的.發電機失磁的時候，也就是說它的轉子上的主磁場繞組失去了勵磁電流，此時發電機的工況就和發電機欠勵磁的工況一樣?，F在發電機失磁，也就是說磁通現在不夠，那發電機的運行工況就必須能夠補償缺少的（和額定勵磁時相比）那部分磁通要么從主磁通那部分來，要么從電樞反映的那部分磁通來，但現在是失磁，即主磁通無勵磁電流，不可能增大，那么現在就只能從增加超前的定子電流以增強其電樞反應所產生的磁通，以來補償不足的部分，要增加電樞反應的磁通，那自然就增大了電樞的電流（有電流才能激勵出磁場），所以說：在發電機欠勵磁的時候，其定子電流會升高。失磁后差頻電流產生機理在正常情況下，定子磁場與轉子同步（轉速、方向一致），當發電機勵磁系統故障后，失去了勵磁電流，也就是平常所說的發電機失磁。發電機失磁后，轉子旋轉磁場消失，電磁力矩減少，而原動力矩不變，出現了過剩力矩，使轉子轉速增加，轉子與定子的旋轉磁場有了相對速度，出現了轉差，定子磁場以轉差速度切割轉子表面，使轉子表面感應出電流來，這個電流與定子旋轉磁場作用就產生了一個力矩，稱為異步力矩，它的制動作用限制了轉子轉速無限升高，轉速越高，異步力矩越大，從而降低了轉差，這時的發電機進入了異步運行狀態。發電機從系統吸收無功，供定子、轉子產生磁場，向系統輸送有功功率。

失磁后機組振蕩的原因大型發電機失磁易引起發電機振蕩，失磁前的有功功率越大，失磁后吸收的無功也越大，發電機