三相同步發(fā)電機(jī)的組成及工作原理

三相同步發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流勵(lì)磁的同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，以轉(zhuǎn)速n(rpm)旋轉(zhuǎn)，根據(jù)電磁應(yīng)原理，三相定子繞阻便感應(yīng)交流電勢(shì)。定子繞阻若接入用電負(fù)載，電機(jī)就有交流電能輸出。若認(rèn)為磁路不飽和，則電樞磁勢(shì)與磁極磁勢(shì)各自產(chǎn)生相應(yīng)的磁通，并在定子繞阻 內(nèi)感因電勢(shì)。對(duì)于 極電機(jī)，電樞磁勢(shì)所感應(yīng)的電勢(shì)可以表示為Ea=-jIaXa. Xa被稱為電樞反應(yīng)電抗。 Xa+Xσ=Xs隱極同步發(fā)電機(jī)的同步電抗。對(duì)于凸極電機(jī)，因直軸.交軸處磁阻不同，可將電樞磁勢(shì)分解成Fad和Faq分別研究。它們所感應(yīng)的電勢(shì)分別寫成Ead=-jIdXad和Eaq=-jIqXaq，式中Xad.Xaq分別是直軸及交軸電樞反應(yīng)電抗。Xad+Xσ=Xd.Xaq+Xσ=Xq,Xd和Xq分別為直軸同步電抗和交交軸同步電抗。Xσ為漏磁通引起的電抗 。同步電抗是決定同步電機(jī)性能的一個(gè)重要參數(shù)，通個(gè)開路實(shí)驗(yàn)和穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)就可求取。
同步發(fā)電機(jī)的空載特性是一個(gè)很重要的特性，它直接影響著電機(jī)的其它特性，通個(gè)開路實(shí)驗(yàn)還可以發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁系統(tǒng)的故障。態(tài)短路特性和零功率因數(shù)特性也都屬于同步電機(jī)的重要特性，和空載特性配合，可以求出同步發(fā)電機(jī)的態(tài)參數(shù)及確定出補(bǔ)償電樞的勵(lì)磁電流。
同步發(fā)電機(jī)的外特性曲線用來求取電機(jī)運(yùn)行時(shí)的重要指標(biāo)之一及電壓調(diào)整率。
同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性可使運(yùn)行人員知道在功率因數(shù)一定時(shí)，不改變端電壓值.負(fù)載電流到多小而不使勵(lì)磁電流超過規(guī)定值。
國家標(biāo)準(zhǔn)"GB1029" 對(duì)三相同步電機(jī)的實(shí)驗(yàn)方法作了具體規(guī)定，適用于普通三相同步發(fā)電機(jī)的型式實(shí)驗(yàn)或檢查實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)可以確定該電機(jī)各性 能指標(biāo)。各種電機(jī)的效率和電壓調(diào)整率均在部頒標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)技術(shù)條件中有具體規(guī)定，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)據(jù)比較即可確定某同步發(fā)電機(jī)的質(zhì)量和性能了。
若求取額定勵(lì)磁電流和電壓變化率，一般用做圖法，跟國家標(biāo)準(zhǔn)GB1029介紹，其具體步驟如下：
（1） 如圖1上繪制開路特性曲線，并沿縱軸額定相電壓相量UN.
（2）自原點(diǎn)O作額定電樞電流相量IN，與縱軸成ΦN角（cosΦN 為額定功率因數(shù)）。
（3）從相量UN終端作出電樞繞組電阻壓降INRa平行與相量 ，IN,Ra為基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的繞組電阻（對(duì)大型電機(jī)的Ra可忽略不計(jì)，對(duì)小型電機(jī)可進(jìn)可行實(shí)際測(cè)量），從INRa終端作一垂直于相量IN的保梯電抗壓降相
量INXp（Xp的保梯電抗壓降相量INXp（Xp的求法見下（5），UN和INRa及
和INRa及INXp的相量和為相量Ep,Ep和UN的夾角δ。
（4）由開路特性確定的對(duì)應(yīng)于Ep的勵(lì)磁電流為Ifp在相量終端上與縱
與縱軸成δ+ΦN角做相量Ifa
（5）額定電樞電流時(shí)電樞反應(yīng)的勵(lì)磁電流Ifa和保梯電抗Xp的確定：
如右下圖上的開路特性曲線，并在圖上作F點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)的縱坐標(biāo)為額定電壓，橫坐標(biāo)為零功率因數(shù)特性上對(duì)應(yīng)于于額定電樞電壓.額定電樞電流的勵(lì)磁電流通過通過F點(diǎn)作平行于橫軸的直線CF，取CF的長度等于三相穩(wěn)態(tài)短特性曲線上對(duì)應(yīng)于額定樞電流的勵(lì)磁電流Ifk，自點(diǎn)C作直線平行于開路特性的直線部分于開路特性交于H，自CF作的垂線HK交CF于K，線段
HK的長度即為額定電樞電流時(shí)在保梯電流電抗Xp上的壓降△Up，則保梯
電抗Xp，可按下式計(jì)算。
Xp＝△Up／IN
若用標(biāo)么值繪制開路特性曲線時(shí),則,即可直接得出.線段的長度代表對(duì)應(yīng)于時(shí)的勵(lì)磁電流.
?(6)與的向量和即為額定勵(lì)磁電流。
（7）由開路特性曲線求出對(duì)應(yīng)與開路電壓。電壓變化率按下式機(jī)算
△U=（U0-UN)/UN*100
注：實(shí)驗(yàn)室里為教學(xué)實(shí)驗(yàn)用的同步電機(jī)通常是小型的。

一> 發(fā)電機(jī)概述

發(fā)電機(jī)是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備，它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，國防，科技及日常生活中有廣泛的用途。

發(fā)電機(jī)的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。

發(fā)電機(jī)已實(shí)施出口產(chǎn)品質(zhì)量許可制度，未取得出口質(zhì)量許可證的產(chǎn)品不準(zhǔn)出口。

二>發(fā)電機(jī)的分類可歸納如下：

發(fā)電機(jī)分：直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)

交流發(fā)電機(jī)分：同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)(很少采用)

交流發(fā)電機(jī)還可分為單相發(fā)電機(jī)與三相發(fā)電機(jī)。

三>發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。

定子由定子鐵芯、線包繞組、機(jī)座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。

轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。

由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。

柴油發(fā)電機(jī)工作原理

柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將柴油的能量轉(zhuǎn)化為電能。

在柴油機(jī)汽缸內(nèi)，經(jīng)過空氣濾清器過濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油 充分混合，在活塞上行的擠壓下，體積縮小，溫度迅速升高，達(dá)到柴油的燃點(diǎn)。柴油被點(diǎn)燃，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動(dòng)活塞下行，稱為‘作功’。各汽缸按一定順序依次作功，作用在活塞上的推力經(jīng)過連桿變成了推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量，從而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。

將無刷同步交流發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，利用‘電磁感應(yīng)’原理，發(fā)電機(jī)就會(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。

這里只描述發(fā)電機(jī)組最基本的工作原理。要想得到可使用的、穩(wěn)定的電力輸出，還需要一系列的柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)控制、保護(hù)器件和回路。 詳細(xì)請(qǐng)進(jìn)>>> 汽油發(fā)電機(jī)原理

汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將汽油的能量轉(zhuǎn)化為電能。

在汽油機(jī)汽缸內(nèi)，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動(dòng)活塞下行作功。各汽缸按一定順序依次作功，作用在活塞上的推力經(jīng)過連桿變成了推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量，從而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。將無刷同步交流發(fā)電機(jī)與汽油機(jī)曲軸同軸安裝，就可以利用汽油機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，利用‘電磁感應(yīng)’原理，發(fā)電機(jī)就會(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。