3、水内冷发电机
主要方式为内冷式。水冷却方式面临泄漏和积垢 堵塞问题。
6.1.4 额 定 值
• 额定容量SN（额定功率PN）：额定运行时电机输出的功率； • 额定电压UN：额定运行时定子三相线电压； • 额定电流IN：额定运行时定子三相线电流； • 额定功率因数：额定运行时电机的功率因素； • 额定频率；额定运行时的频率； • 额定转速：同步电机的同步转速； •额定效率：指额定运行时的电机效率 交流发电机额定值间的相互关系：
（2）当电力系统发生故障而使电网电压下降 时，励磁系统应能快速强行励磁，以提高系统 的稳定性；
（3）当同步电机内部发生短路故障时，为迅 速排除故障并使故障局限在最小范围内，应 能快速灭磁； （4）励磁系统能长期可靠地运行，维护要方 便，且力求简单、经济。
目前采用的励磁系统可分为两大类： （1）直流发电机励磁系统。 （2）通过整流装置将交流电流变为直流电流 的励磁系统。
布着定子槽，槽内嵌
状的成对磁极，磁极上绕
放着按一定规律排列
有励磁绕组，通以直流电
的三相对称交流绕组。 流时，将会在电机的气隙
中形成分布磁场，称为励
磁磁场
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
1、隐极式同步电机
特点：
汽轮发电机大多做成具 有最高同步速的两极结 构的隐极电机
•
I
d轴
Ea
Ff 1(0 )
电枢磁势是交轴磁势；
交轴电枢反应： • 使气隙合成磁动势的轴线从主磁极轴线逆转 向 后移一个电角度；从而产生一定的电磁转矩；
• 合成磁场的幅值较转子励磁磁场有所增加（增 磁）。
•
二、电枢电流 I
他励式静止半导体励磁系统原理图
6.1.3 同步电机的冷却方式
1、空气冷却发电机；
采用内扇式轴向和径向混合通风系统，适用于容量为 50MW以下的汽轮发电机。为确保运行安全，要求整个空气系 统是封闭的。
2、氢气冷却发电机；
定、转子导线做成空心的，直接将氢气压缩进导体带走热 量。应用中要注意解决的是防漏和防爆问题。
同步电机的磁场建立：
Uf
If
Ff
E0
I电枢磁势Fa
Ff
气隙磁势F 气隙磁场B
Fa
负载时， 电枢磁动势的基波对主磁极基 波磁场的影响称为电枢反应。
电枢反应的性质取决于E0与I的相角差
一、电枢电流
•
I
和励磁电动势
•
E0
同相位时电枢反应
q轴
n
q轴
时轴
相轴
NS
d轴
A
X
F ( )
A E0
E
Fa (a )
转子绕组 I f
励磁磁势Ff
空载磁场
主磁通0 主极漏磁通
f
• 原动机拖动转子旋转, 励磁磁场随轴一起旋转
并顺次切割定子各相绕组 ;
• 电枢绕组三相对称交变电势。通过引出线，输出交流电 。
• 感应电势的有效值： E0 4.44 f N1 kw 0
空载特性曲线： E0 f (I f ) E0 0 Ff I f
.
.
.
U
2 mk
... 100%
U m1
为了衡量电压波形中各次谐波对电讯线路的干扰， 规定了电话谐波因数THF，
THF
n
(U
2
nn
)
1
100%
U
式中U为线电压的有效值；Un为线电压中n次谐波的
有效值，n 为谐波的权衡系数。对于额定容量在
300kVA以上者，要求ku<5%， THF％<1.5%N cosN 3UN IN cosN
6.2 同步电机的运行原理
6.2.1 同步电机的基本原理
S
N
n
N0
S0
T1
Tem
S
N
n
T1 N0
S0
S
n N0
Tem
N
S0 TZ
发电机状态 电动机状态
6.6.2 同步发电机的空载运行
当同步发电机的转子 被原动机拖动到同步转速， 转子励磁而定子绕组开路 或电流为零时的运行状态 称为空载运行。
于转子直轴正方向， 且与转子一起以同步速旋转；
相轴
E0 时轴
• 磁密波Bf1与定子任一相交链
的磁通量0是时间变量， 由0 感应产生的相电势用 E0 表示,
0 直轴
N
交轴 S
当定子各相的时间参考轴都取
在各自的相绕组轴线时，0与
Bf
1
Ff
Bf
重合。
电压波形正弦性畸变率ku为
ku
U
2 m
2
U
2 m3
励磁绕组： 励磁绕组由扁铜线绕成同心式线圈。
2、凸极式同步电机
6．1．2 同步电动机的励磁方式
供给同步电机励磁电流的装置称为励磁系 统。获得励磁电流的方式称为励磁方式。励磁 系统的性能对电机运行有重大影响。励磁系统 应满足的要求有：
（1）能够稳定地提供同步电机从空载到满载 以及过载时所需的励磁电流；
（1）定子 定子由铁芯、绕组、 机座以及固定这些部 件的结构件组成。
（2）转子 转子的主要部件有铁心、励磁绕组、 护环、中心环和滑环等。
转子铁芯： 是汽轮发电机最关键的部件之一。既是转子磁极的 主体也是巨大离心力的受体。因此要求它具有高导磁性能和高 机械强度。 转子铁芯一般采用整块的具有良好导磁性能的高强 度合金钢锻件。并与转轴锻为一体 。
第六章 同步电机
同步电机也是一种常用的交流电机。其特点：
转子的转速与电网频率f1之间具有固定不变的关系，
即
n
n1
60 f1 p
若电网的频率不变， 同步电机的转速恒为常值而与负 载的大小无关。 应用：发电机，电动机，调相机。
6.1 同步电机的原理和结构
6.1.1 同步电机结构
定同子步铁电心内机圆由均定匀分子和转子转子两铁大心部装有分制组成成一定。形
1、直流发电机励磁系统
直流发电机作为直流励磁机，直流励磁机 与同步发电机同轴旋转，并采用并励接法。
2、静止交流整流励磁系统
自励式静止半导体励磁系统原理图
他励式静止半导体励磁系统原理图
3、旋转式交流整流励磁系统 静止式交流整流励磁系统去掉了直流励磁机的换向器，
解决了换向火花的问题，但电刷和滑环依然存在。现代大容 量发电机的励磁容量很大，当励磁电流超过2000A时，可引 起集电环的严重过热。此时可采用旋转式交流整流励磁系统
电机磁化曲线：
气隙线
E0'
E0 f (I f )
a UN
b
c
0 f (Ff )
0 f (Ff )
饱和系数：
Ff
o ed
ku
E0' UN
od oe
1.1 ~ 1.25
If
时－空矢量
• 励磁磁势的基波Ff1和由它产生的气隙磁密波Bf1为空间 分布波， 两者同相位（忽略磁滞效应 ），其正波幅处