波形：由 e B( 可x )知lv，波形取决于 的空间分布B。( x )
相序：由转子的转向决定。
发电机的物理过程可用 图示表示
U1

W2
N
n

S
V1

U2
V2

W1
二、同步电机的分类 按运行方式，同步电机分发电机、电动机和调相机。 按结构型式，同步电机分旋转电枢式和旋转磁极式。 旋转磁极式同步电机按磁极形状，又分隐极式和凸极式两种。 按原动机类别,同步电机分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机等。
900 00
Fa F f Fa
位置 夹角
q轴
d轴 d轴 900
d、q轴
d、q轴
Fa
记作
F aq
F ad
F ad F ad F aq
F ad F aq
电枢反应 性质
交轴
汽轮发电机一般作成隐极式，现代汽轮发电机均为2极，转速为3000转/分钟，水轮 发电机采用凸极式，极数多，转速低。 同步电动机、柴油发电机和调相机一般作成凸极式。
3 同步电机的额定值
额定容量 S N 额定功率 PN
指电机额定运行时，输出功率的保证值。同步发电机是指输出的额定视在功率 或有功功率，单位是KVA或KW。电动机额定容量是指额定条件下转轴上输出的机械功 率，单位是KW。调相机用KVA或Kvar表示。
流
角, I
00 900
q轴 U轴
V2
W1
F f 与Fa之 间 夹
角 为 900 d轴
900
Fa
N
S
电枢反应性质：
Ff
U1
既有交轴,还有直轴去磁
电枢反应
V轴
U2
W2
V1
W轴
此种情况下
I Id Iq
Id I sin ---直轴分量 Iq I cos ---交轴分量
转子
C A
定子绕组
机械端口
B
电端口
定子铁心
汽轮发电机结构 （1）定子铁心
汽轮发电 机结构
水轮发电机结构
(1)立式水轮发电机
(2)卧式水轮发电机
水轮发电机结构转子结构
10000kW水轮机转子
发电环节——各种电机 引进600MW汽轮发电机
国产300MW汽轮发电机
国产200MW汽轮发电机定子
4.8.2 同步发电机的空载运行
同步发电机被原动机拖动到同步转速，励磁绕组中通入直流电流
路的运行I 称f 为空载运行。
电磁关系：
If
Ff
Φ f
Φ0
E0
空载电动势 大E小0：
E0 4.44 fN1kw1 0
空载特性：
n nN , I 0, E0 f ( I f )
，定子绕组开
4.8.3 同步电机的电枢反应
恒定，由励磁 电流决定
位置
转速
由转子位置决定 由原动机的转速决定
转向 由原动机决定
电枢反应磁 动势
正弦波
恒定，由电枢 由电流瞬时值决 由磁极对数和电流频 由电流相序决
电流决定
定
率决定
定
1
时0的 电枢反应
空载电动势 和E电0 枢
电流 同相位.I
F
q轴 U轴
Fa
V2
W1
F f 与Fa之 间 夹
Ff
U1
V轴
W2
S U2
Fa
V1
W轴
3 时90的0 电枢反应
空载电动势 滞E后0 电枢电
流
I 900
q轴 U轴
F f 与Fa之 间 夹
V2
角 为 900
记 Fa 为Fad
d轴
Fa
N
电枢反应性质：
直轴助磁电枢反应
Ff
U1
V轴
W2
W1
S U2
V1
W轴
4 一般情况下的电枢反应
空载电动势 超E前0 电枢电
额定电压 U N (kV )
额定电流 I N ( A)
额定运行时加在三相 定子绕组上的线电压 。
在额定运行状态下 三相定子绕组的线 电流.
对同步发电机额定值之间关系为：
额 额 额 额 额
定 定 定 定 定
功率因
励 转 效 频磁 速 率 率nf电 NNN
数c 流I
os
fN
N
额定励磁电压U fN
PN SN cosN 3UN IN cosN
4.8.1同步电机的基本工作原理与结构
1 同步电机的基本结构
以汽轮发电机为例:
定子(电枢)
定子铁心：硅钢片叠成。
电枢绕组：三相对称绕组——铜线制成 机座：钢板焊接面成，有足够的强度和钢度。
转子
转子铁心：采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成 励磁绕组：铜线制成 护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出 中心环：支持护环，阻止励磁绕组轴向移动 滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组
国产200MW汽轮发电机定子铁心
现场运行的水轮发电机
4.8.1同步电机的基本工作原理与结构
2 同步电机的基本工作原理与分类
一、同步发电机的基本工作原理
励磁绕组通入直流电流后建立恒定磁场，原动机拖
动转子以转速 旋转时，其磁场切割n定子绕组而感应
交流电动势 .
E0
频率： 大小：
f pn 60
E0 4.44 fN1kw1 0
Id 与E 0成90 0 Iq与E0同相位
Fa Fad Faq
Fad Fa sin ---直轴分量电流产生的合成磁动势 Faq Fa cos ---交轴分量电流产生的合成磁动势
4 一般情况下的电枢反应（总结）
00 900 900
00 900
同步电机是交流旋转电机的一种,因其转速恒等于同步速机时得名。同步电机 主要用作发电机，也可用作电动机和调相机。本节主要分析同步发电机的稳态运行 原理和运行特性，简要分析同步电动机和调相机的运行状态。
4.8.1 同步电机的基本工作原理与结构 4.8.2 同步发电机的空载运行 4.8.3 同步发电机的电枢反应 4.8.4 同步发电机的负载运行 4.8.5 同步发电机的并联运行 4.8.6 同步电动机和同步调相机
角 为 900
记Fa为Faq 电枢反应性质：
d轴
Ff
900
N U1
S U2
V轴
交轴电枢反应
W2
V1
W轴
2 时90的0 电枢反应
空载电动势 电流
超E前0 电枢 I 900
q轴 U轴
F f 与Fa之 间 夹
角 为 900
V2
W1
记 Fa 为Fad
d轴
N
电枢反应性质：
直轴去磁电枢反应
电枢反应:电机带上负载后，电枢磁动势的基波在气隙中使气隙 磁通的大小及位置均发生变化, 这种影响称为电枢反应.
电枢反应的性质，取决于电枢磁动势基波 和励磁磁动F势a 基波 之间的相对位置，Ff
即与空载电动势 和电枢电流 之间的夹角 E有0关.
I

励磁磁势和电枢磁势的区别
基波波 形
大小
励磁磁动势
正弦波