同步发电机的工作原理解析

1.三相同步发电机的基本工作原理

同步发电机定子铁芯的内圆均匀分布着定子槽，槽内按一定规律嵌放着对称的三相绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2，如图3.1所示。转子铁芯上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组。通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场。

当原动机拖动转子以恒定速度旋转时，励磁磁场随转轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组。定子绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称的正弦规律变化感应电动势。各相电动势的大小相等，三相电动势时间相位差120°，满足了三相电动势对称要求。如果同步发电机带上负载，就有电能输出，实现机械能转换为电能。

图3.1　同步发电机的结构原理图

其中，定子绕组感应电动势的频率为

由式（3.1）可见，当同步发电机的极对数一定时，定子绕组感应电动势的频率与转子转速之间存在着恒定的比例关系，这是同步电机的主要特点。

由于我国电力系统的标准频率为50Hz，所以同步发电机转速为，电机的极对数与转速成反比。由计算可知，如一台汽轮机的转速为n=3000r/min，则被其拖动的发电机极对数p=1。

2.同步发电机的铭牌(www.xing528.com)

发电机型号都是由汉语拼音大写字母与数字组成。其中，汉语拼音字母是从发电机全名称中选择有代表意义的汉字，取该汉字的第一个拼音字母组成。

汽轮发电机有QFQ、QFN、QFS等系列，前两个字母表示汽轮发电机；第三个字母表示冷却方式，Q表示氢外冷，N表示氢内冷，S表示双水内冷。水轮发电机系列有TS系列，T表示同步，S表示水轮。例如：QFS-300-2表示容量300MW双水内冷2极汽轮发电机。TSS1264/160-48表示双水内冷水轮发电机，定子外径为1264cm，铁芯长为160cm，极数为48。

（1）额定容量SN。额定容量指发电机出线端额定视在功率，单位为VA、kVA或MVA，

（2）额定功率PN。额定功率指发电机额定输出的有功功率，

（3）额定电压UN。额定电压指该台发电机额定运行时，定子三相线端的线电压，单位为V或kV。

（4）额定电流IN。额定电流指该台发电机额定运行时，流过定子绕组的线电流，单位为A。

（5）额定功率因数cosφN。额定功率因数指该台发电机额定运行时的功率因数。

（6）额定励磁电压UfN。额定励磁电压指该台发电机额定运行时，转子励磁绕组两线端的直流电压，单位为V。

（7）额定励磁电流IfN。额定励磁电流指该台发电机额定运行时，流过转子励磁绕组的直流电流，单位为A。

（8）额定转速。额定转速指该台发电机额定运行时对应电网频率的同步转速，单位为r/min。