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*11.3

同步發電機的勵磁系統11.1同步發電機的工作原理、分類與額定值11.2同步發電機的基本結構掌握同步發電機的基本工作原理、類型和額定值。了解同步發電機的基本結構及各主要部件的作用。了解同步發電機的勵磁系統。[要求]11.1同步發電機的工作原理、分類與額定值一、同步發電機的基本工作原理

定子：三相對稱繞組：U1-U2、V1-V2、W1-W2

轉子：磁極鐵心、勵磁繞組。勵磁繞組通入直流電流，建立轉子磁場。原動機拖動轉子以轉速n勻速旋轉時，轉子磁場切割定子三相繞組，在三相繞組中感應出交變電動勢。

由于定子三相繞組在空間位置上互差電角度，所以三相電動勢在時間上互差電角度。

1．感應電動勢的波形設計適當的轉子極弧形狀，使B沿氣隙正弦分布，可得到正弦波形的e。的波形取決于的波形。

2．感應電動勢的頻率極對數

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n（r/min）300015001000750600500為了發出50HZ交流電，同步發電機轉速與極對數關系3．三相電動勢的大小和相序大小：相序：與轉子轉向一致，即相序由轉子的轉向決定。二、同步發電機的分類1．按結構型式分

隱極式凸極式旋轉磁極式旋轉電樞式~旋轉電樞式（小容量同步電機采用）旋轉磁極式（大容量同步電機采用）隱極式（火電機組）凸極式（水電機組）

2．按原動機類型分2p=2，n=3000r/min隱極轉子，細長，臥式安裝用在火力發電廠中

汽輪發電機：原動機為汽輪機。

特點：水輪發電機：原動機為水輪機。極數多，轉速低，幾十轉到數百轉凸極轉子，短粗，立式安裝用在水力發電廠中特點：柴油發電機：原動機為柴油機。n=500~1500r/min容量較小主要作為自備電源、移動電源特點：3．按冷卻介質和冷卻方式分

空氣冷卻(空冷)：主要采用內扇式軸向和徑向混合通風系統。

氫氣冷卻(氫冷)：定、轉子繞組采用空心導線，將氫氣壓縮進導體帶走熱量。水冷卻(水冷)：主要是定子繞組水內冷。冷卻組合方式：

①定、轉子繞組和定子鐵心均氫外冷；②定子繞組水內冷、轉子繞組氫內冷、定轉子鐵心氫外冷(水一氫一氫)；③定、轉子繞組水內冷，定子鐵心氫冷(水一水一氫)；④定、轉子繞組水內冷、定子鐵心空冷(水一水一空)。三、同步發電機的額定值

1．額定功率（kW、MW）：額定運行時發電機的輸出電功率。2．額定電壓（V、kV）：額定運行時定子三相繞組上的線電壓。3．額定電流（A、kA）：額定運行時流過定子繞組的線電流。4.額定頻率HZ

5．額定功率因數:額定運行時輸出有功功率和視在功率比值。

6.額定轉速(r/min):額定運行時的轉速，為同步轉速。額定值關系：

11.2同步發電機的基本結構汽輪發電機外形

汽輪發電機轉子水輪發電機轉子水輪發電機外形汽輪發電機定子其結構與異步電機相同，由定子鐵心、電樞繞組、機座和端蓋等組成。一、定子（電樞）

1.定子鐵心是磁路的一部分，由硅鋼片疊裝而成。內圓槽安放電樞繞組。定子鐵心沿軸向每隔一段，留有徑向通風溝，以利于散熱。大型同步發電機定子鐵心由扇形片拼合疊裝成定子鐵心。2.電樞繞組雙層疊繞組，由扁銅線繞制成型后，包以絕緣而成。采用實心導線，空心與實心導線組合繞組，加強冷卻。機座、端蓋、軸承、軸承座及電刷等。由轉子鐵心、勵磁繞組、阻尼繞組、護環和中心環、滑環和風扇等組成。二、轉子

1．轉子鐵心是磁路的一部分，固定勵磁繞組和阻尼繞組作用。汽輪發電機轉子鐵心由高機械強度和導磁性能好的整塊合金鋼鍛造而成。轉子圓周上大齒，做為發電機的主磁極，其余開口槽部分安放勵磁繞組。由扁銅線繞成同心式繞組。槽內導體靠槽楔壓緊，端部用合金鋼護環固定。2．勵磁繞組3．阻尼繞組由銅條和端環焊接而成，是短路繞組。相當于異步機的籠形繞組。在同步發電機中，阻尼繞組起抑制轉子機械振蕩作用；在同步電動機和調相機中，作為起動繞組。電刷和滑環將直流勵磁電流引入到轉子勵磁繞組中。4．滑環(集電環)*11.3同步發電機的勵磁系統同步發電機運行時，轉子主磁場是由轉子勵磁繞組通入直流電流建立的。提供勵磁電流的裝置稱為勵磁系統。主要有三種：一、直流勵磁機勵磁系統用直流發電機作為勵磁電源向同步發電機提供勵磁電流。主勵磁機（他勵直流發電機）供給同步發電機勵磁電流；副勵磁機（并勵直流發電機）供給主勵磁機勵磁電流。三者同軸旋轉二、靜止半導體勵磁系統整流器是靜止的。分為：他勵式、自勵式。1．他勵式發電機的勵磁，由主勵磁機（旋轉磁極式同步發電機）發出的交流經整流后供給。主勵磁機的勵磁，由副勵磁機（中頻同步發電機）發出的交流經整流后供給。副勵磁機的勵磁，開始時由外部直流電源供給，待電壓建起后再轉為自勵。交流主勵磁機交流副勵磁機同步發電機同軸2．自勵式發電機的勵磁電流，由勵磁變壓器取自自身輸出端,經三相可控硅整流變換為直流后提供。這種勵磁系統沒有旋轉的勵磁機,便于維護,反應速度快,目前已得到廣泛應用。靜止半導體勵磁系統缺點：由于發電機勵磁電流是通過電刷和滑環引入勵磁繞組的，當勵磁電流過大時，將使滑環產生高溫而極易損壞。三、旋轉半導體勵磁系統主勵