尽管异步发电机确实有所应用（如第1.1.3节所述），尤其是在风力机的发电机上，但它们相对于同步发电机还是较为少见的。电力公用事业单位所使用的发电机几乎全部都是同步型的。在同步发电机中，直流电流流过转子（励磁）绕组，产生转子磁场。同时，转子由汽轮机（使用化石燃料或核燃料）、燃气轮机、柴油机或水轮机拖动旋转，转子旋转磁场在定子（电枢）绕组中感应出电流。正如电动机中的情形一样，本节介绍的同步发电机型式取决于转子的设计，而其中原动机的转速是一个基本要素。
整圆转子发电机 整圆转子，也被称作圆柱形转子或隐极转子（见图1.2），常见于以1000r/min或更高速度旋转的高速电机中。在60Hz的电力系统中，这种同步发电机的转子转速通常是1800r/min或3600r/min。相对平滑的转子外表面减小了“风摩”损耗，即减小了由风扇效应带来的能量损失，即空气（或其他气体）在定、转子之间的气隙中流动所损耗的能量。这种损耗因高速转子表面存在的凸起物而较为显著，但在大型发电机中，高压氢气冷却可在很大程度上减小这些损耗。平滑的圆柱形状也让转子在高速电机的高离心力作用下具有更稳固的结构。隐极转子发电机，有时也被称作“汽轮发电机”，因为它通常由汽轮机或燃气轮机（喷气发动机）驱动。现在已制造出单机容量高达2000MV·A的使用整圆转子的汽轮发电机（1000MW通常是一个50万人口的工业化城镇需要的典型负荷）。这种电机长度可达10m，直径约为5m，其转子直径在1.5m左右。这种大型发电机的转子几乎全部是水平卧式安装，并且一般采用氢气冷却（见第1.1.5节）。
图1.2 整圆转子照片（转子本体两端为护环）
凸极转子发电机 凸极发电机转子（见图1.3）通常具有多个单体磁场磁极绕组，它们安装在实心或叠片磁性钢磁极上，这些磁性钢磁极或者是转子大轴不可分割的一部分，或者是安装在转子大轴上。(www.xing528.com)
在低速发电机中，每个磁极/绕组组合通常装配在一个磁轭上，而磁轭则由支架（一系列的轮辐）固定在转子轴上。由于磁极突出在转子极轭之外，且磁极之间具有空间间隔，当转子转动时将在定子与转子之间的气隙中产生可观的空气紊流，由此将导致凸极式转子产生相对较高的风摩损耗。不过，在额定容量50MV·A及以下，转速最高为1800 r/min的级别上，这种类型的转子相对于整圆转子在制造上成本要低很多。凸极电机典型的工作方式是与水轮机配套使用，它们一般具有相对较低的转速（导水管的压力越高，也就是水的落差越大，转速越快）。当它用于燃气轮机或蒸汽轮机时，为了使发电机与原动机的转速相匹配，需要用齿轮箱减速。为了在定子绕组中产生50Hz或60Hz的交流电流，需要数量很多的磁极（对应关系：发电机产生的交流电流频率等于转子磁极对数乘以转子的每秒转数）。与隐极发电机仅有一对或两对磁极的情况相比，水轮发电机拥有50对磁极也颇为常见。为了能安装上如此多的磁极，需要较大的转子直径。如今中国正在制造容量高达1000MV·A的水轮发电机。大型水轮发电机的转子几乎都是垂直安装，直径可达15m以上。但在容量最多达10MV·A的低水头大流量的灯泡式水轮机组中，也有一些卧式凸极转子的应用实例。
抽水蓄能发电-电动机 这是一种特殊型式的凸极电机。它在电力需求低谷时将水抽至水库上游。然后，在用电高峰时，使水从上游水库流至下游水库，此时它反过来作为发电机方式运行。这种电机的运行方式从水泵到发电模式的转换通常是通过改变定子绕组的连接线使转子反转来实现。少数的实例中，也有用改变水轮机叶片距来转换工作方式的发电-电动机组。在电动机模式下，转子可通过其上的笼型绕组（被称为阻尼器或阻尼绕组）或专用的起动电动机拖动到接近同步转速，前者可导致较大的起动电流冲击。如果使用第一种方式，电机通常使用逆变馈电装置（IFD）驱动，它可以通过缓慢增加定子电流的频率逐渐提升转子的速度。因为这类电机的转速通常最多只有几百转每分钟，故其转子一般为凸极式。然而，高速抽水蓄能发电-电动机可能具有整圆转子的结构形式[4]。已问世的抽水蓄能机组单机容量可达500MV·A。
图1.3 大型低转速电动机的凸极式转子照片（来源：Teco-Westinghouse）
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