61三相同步发电机基本工作原理和结构 6-1-1同步发电机是怎样发出三相对称正弦交流电的? 答:同步发电机的转子上绕有励磁绕组,通以直流电励磁,产生磁场,并由原动机带动旋转,使定子三 相对称绕组不断切割转子磁场而感应出三相交流电动势。 波形:由于感应电动势的波形主要取决于转子磁场在气隙空间分布的波形,制造时使转子磁极的磁 场在气隙空间尽可能按正弦波分布,三相绕组的Y形连接和采用短距、分布绕组,便得到正弦波形的感应 电动势 (2)大小:由于定子三相绕组对称,它们切割同一个转子磁场,三相感应电动势也对称,大小均为 E=444N1KmΦ (3)相位差和相序:由于定子绕组在空间位置上互差120电角度,转子旋转磁场切割定子三相绕组在时 间上有先后顺序,定子的三相感应电动势在时间相位上就互差120电角度,如果将先切割的一相定义为A 相,则后切割的那两相就为B相和C相,因此三相电动势的相序与转子转向一致,其由转子转向决定; (4)频率:转子转过一对磁极,感应电动势就经历一个周期的变化,若电机有p对磁极,转子以每分钟n 转旋转,则每分钟内电动势变化pn个周期,即频率为: 也就是当电机的磁极对数p一定时,频率f和转速n有严格不变的关系 6-1-2什么叫同步电机?其感应电动势频率和转速有何关系?怎样由其极数决定它的转速? 答:转子的转速恒等于定子旋转磁场的转速的电机称为同步电机,其感应电动势的频率与转速之间的关 系是:f=P,当电机的磁极对数p一定时,fm,即:频率f与转速n之间保持严格不变的关系 6-1-3说明汽轮发电机的基本结构,为什么汽轮发电机的转子采用隐极式,而水轮发电机的转子采用凸极 式? 答:汽轮发电机的基本结构由定子、转子两部分组成,定子由定子铁心、电枢绕组、机座及端盖等部件组 成:转子由转子铁心、励磁绕组、护环、集电环、中心环、阻尼绕组和风扇等组成 隐极式发电机转子的励磁绕组嵌放在转子表面各槽内,气隙均匀,机械强度好,适用于少极、高转速 的汽轮发电机,凸极式发电机转子气隙不均匀,对着极弧气隙小,而极间气隙大,励磁绕组嵌放在极弧 下,适用于多极低转速的水轮发电机。 6-1-4有一台QFS-3002的汽轮发电机,UN=18千伏, coS p=0.85,f=50赫兹,试求(1)发电机的 额定电流;(2)发电机在额定运行时能发多少有功和无功功率? 300×10° 解:(1)额定电流 PN =11320A 3xcos、√3×18×103×0.85 (2)额定功率因数角q= arccos0.85=31.79° 有功功率P=300MW 无功功率Q= Pn tan gp=300×tan31.79°=186Mvan 同步电机-1同步电机-1 6.1 三相同步发电机基本工作原理和结构 6-1-1 同步发电机是怎样发出三相对称正弦交流电的？ 答： 同步发电机的转子上绕有励磁绕组，通以直流电励磁，产生磁场，并由原动机带动旋转，使定子三 相对称绕组不断切割转子磁场而感应出三相交流电动势。 （1）波形：由于感应电动势的波形主要取决于转子磁场在气隙空间分布的波形，制造时使转子磁极的磁 场在气隙空间尽可能按正弦波分布，三相绕组的 Y 形连接和采用短距、分布绕组，便得到正弦波形的感应 电动势； （2）大小：由于定子三相绕组对称，它们切割同一个转子磁场，三相感应电动势也对称，大小均为 44 1 1 0 E = 4. fN KW  （3）相位差和相序：由于定子绕组在空间位置上互差 1200 电角度，转子旋转磁场切割定子三相绕组在时 间上有先后顺序，定子的三相感应电动势在时间相位上就互差 1200 电角度，如果将先切割的一相定义为 A 相，则后切割的那两相就为 B 相和 C 相，因此三相电动势的相序与转子转向一致，其由转子转向决定； （4）频率：转子转过一对磁极，感应电动势就经历一个周期的变化，若电机有 p 对磁极，转子以每分钟 n 转旋转，则每分钟内电动势变化 pn 个周期，即频率为： 60 pn f = 也就是当电机的磁极对数 p 一定时，频率 f 和转速 n 有严格不变的关系。 6-1-2 什么叫同步电机？其感应电动势频率和转速有何关系？怎样由其极数决定它的转速？ 答： 转子的转速恒等于定子旋转磁场的转速的电机称为同步电机，其感应电动势的频率与转速之间的关 系是： 60 pn f = ，当电机的磁极对数 p 一定时，f∝n，即：频率 f 与转速 n 之间保持严格不变的关系。 6-1-3 说明汽轮发电机的基本结构，为什么汽轮发电机的转子采用隐极式，而水轮发电机的转子采用凸极 式？ 答：汽轮发电机的基本结构由定子、转子两部分组成，定子由定子铁心、电枢绕组、机座及端盖等部件组 成；转子由转子铁心、励磁绕组、护环、集电环、中心环、阻尼绕组和风扇等组成。 隐极式发电机转子的励磁绕组嵌放在转子表面各槽内，气隙均匀，机械强度好，适用于少极、高转速 的汽轮发电机， 凸极式发电机转子气隙不均匀，对着极弧气隙小，而极间气隙大，励磁绕组嵌放在极弧 下，适用于多极低转速的水轮发电机。 6-1-4 有一台 QFS-300-2 的汽轮发电机，UN=18 千伏， cos N = 0.85 ，fN=50 赫兹，试求（1）发电机的 额定电流；（2）发电机在额定运行时能发多少有功和无功功率？ 解：（1）额定电流 A U P I N N N N 11320 3 18 10 0.85 300 10 3 cos 3 6 =     = =  （2）额定功率因数角 0  N = arccos 0.85 = 31.79 有功功率 PN = 300MW 无功功率 tan 300 tan 31.79 186 var 0 Q = PN  N =  = M