华北电力大学电机学第12章 步发电机的基本类型与结构

第十二章

同步发电机的基本类型与结构

教学要求：1.了解同步发电机的基本类型2.熟悉同步发电机的基本结构 3. 掌握同步发电机的额定值

第一节 同步电机的用途 同步电机用作发电机运行，把机械能转化成电能，向 电网发出交流电能，是同步电机最主要的运行方式；

同步电动机通过调节励磁电流来改善电网的功率因数。 在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运 行效率。 同步补偿机实际是一台接在交流电网上空载的同步电 动机，电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电 流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改 善电网功率因数或者调节电网电压的目的。

第二节

同步电机基本类型与结构

同步电机在定子上放置电枢绕组，转子上装有磁极，磁 极上有励磁绕组。励磁绕组中通入直流电流，电枢绕组 中流过交流电流 。当电机极对数一定时，转子转速和 电流频率 f 有严格的关系，即n=n1称为同步发电机。

一、基本类型1、用途：发电机、电动机、调相机(补偿机) 2、转子结构：凸极式(salient-pole)、隐极式(nonsalient pole) 3、按原动机类型：汽轮发电机(turbe generator)、水轮 发电机(hydroelectric generator) 。

二、基本结构1、 汽轮发电机 无明显凸出的磁极，沿着转子本体圆周表面上，开 有许多槽，这些槽中嵌放着励磁绕组。在转子表面约 1/3部分没有开槽，构成所谓大齿，是磁极的中心区。 励磁绕组通入励磁电流后，沿转子圆周也会出现 N 极 和 S 极。一般汽轮发电机都作成一对磁极，转子上只 有两个大齿，在齿上形成N、S极。 中大型发电机的转子上一般 都放置有专门的阻尼绕组。为了 减小转子本体及转子上的各部件 所承受的巨大离心力，大型汽轮 发电机都做成细长的隐极式圆柱 体转子。

汽轮发电机定子大体上与异步电机相同，定子铁心由 0.35mm、0.5mm或其它厚度的电工钢片叠成。定子外径 较小时，采用圆形冲片，当定子外径大于1m 时，采用 扇形冲片。定子铁心固定在机座上，机座常由钢板焊接 而成，它必须有足够的强度和刚度，同时还必须满足通 风和散热的需要。汽轮发电 机的电压较高，要求定子绕 组有足够的绝缘强度，一般 采用 B 级或 F 级绝缘。转子铁心表面圆周上铣有许多 槽，励磁绕组嵌放在这些槽内。 励磁绕组为同心式绕组。

定子铁心

定子绕组端部

汽轮发电机转子结构

2、 水轮发电机 水轮发电机的转速较低，转子都制成凸极式。转子上有 明显凸出的磁极和励磁线圈，当励磁线圈中通过直流励 磁电流后，每个磁极就出现一定的极性，相邻磁极交替 为 N 极和 S 极

。磁极的极靴上还装有阻尼绕组，两端 用铜环焊在一起，自己形成一个短接回路。 发电机的极数就比较多，做 成凸极式结构工艺上较为简 单。另外，中小型同步电机 多半也做成凸极式。 d轴(direct axis) 主磁极的中 心线 (直轴); q轴(quadrature)(交轴 )d轴

q轴

d轴

水轮发电机的特点：极数多，直径大，轴向长度短， 凸极式转子。大多数水轮发电机为立式。定子铁心由扇 形电工钢片拼装叠成。为了散热的需要，定子铁心中留 有径向通风沟。转子磁极由厚度为1~2mm的钢片叠成。 有些发电机磁极的极靴上开 有一些槽，槽内放上铜条， 并用端环将所有铜条连在一 起构成阻尼绕组，其作用是 用来拟制短路电流和减弱电 机振荡，在电动机中作为起 动绕组用。磁极与磁极轭部 采用T形或鸽尾形连接。

(1)立式水轮发电机

(2)卧式水轮发电机

(3)灯泡贯流式水轮发电机

(4)转子结构

10000kw水轮机转子

三、额定值1、额定功率 (kW) 输出的额定功率 发电机：电功率； 电动机：机械功率 2、 额定电压(V):定子绕组额定线电压 3、 额定电流(A):定子绕组额定线电流 4、 额定转速 (r/min): 5、 额定功率因数：额定工况下发电机的功率因数 6、 励磁电压(V)和励磁电流(A) 7、 额定温升( C)