发电机原理介绍

水力发电的基本流程及发电系统设备简介

水力发电的基本流程

1、什么是水电站？水电站枢纽的组成。

水电站是将水能转变为电能的水力装置，它由各种水工建筑物，以及发电、变电、配电等机械、电气设备，组成为一个有机的综合体，互相配合，协同工作，这种水力装置，就是水电站枢纽或者水力枢纽，简称水电站。它由挡水建筑物、泄水建筑物、进水建筑物、引水建筑物、平水建筑物及水电站厂房等水工建筑物共7个部分组成，机电设备则安装在各种建筑物上，主要是在厂房内及其附近。

（1）挡水建筑物。是拦截水流、雍高水位、形成水库，以集中落差、调节流量的建筑物，例如坝和闸。

（2）泄水建筑物。其作用主要是泄放水库容纳不了的来水，防止洪水漫过坝顶，确保水库安全运用，因而是水库中必不可少的建筑物，例如溢流坝、河岸溢洪道、坝下泄水管及隧洞、引水明渠溢水道等。

（3）进水建筑物。使水轮机从河流或水库取得所需的流量，如进水口。

（4）引水建筑物。引水建筑物是引水式或混合式水电站中，用来集中落差（对混合式水电站而言，则只是集中总会落差）和输送流量的工程设施，如明渠、隧洞等。有时水轮机管道也被称为引水建筑物，但严格说来，由于它主要是输送流量的，所以与同时具有集中落差和输送流量双重作用的引水建筑物并不完全相同。有些水电站具有较长的尾水隧洞及尾水渠道，这也属于引水建筑物。

（5）平水建筑物。其作用是当负荷突然变化引起引水系统中流量和压力剧烈波动时，借以调整供水流量及压力，保证引水建筑物、水轮机管道的安全和水轮发电机组的稳定运行。如引水式或混合式水电站的引水系统中设置的平水建筑物如压力池或高压池。

（6）厂区建筑物。包括厂房、变电站和开关站。厂房是水电站枢纽中最重要的建筑物之一，它不同于一般的工业厂房，而是是水力机械、电气设备等有机地结合在一起的特殊的水工建筑物；变电站是安装升压变压器的场所；而开关站则是安装各种高压配电装置的地方，故也称高压配电场。

（7）枢纽中的其它建筑物。此类建筑物指对于将水能转变为电能这个生产过程没有直接作用的船闸或升船机、筏道、鱼道或鱼闸以及为灌溉或城市供水而设的取水设施等。为了综合利用水资源，它们在整个水电站枢纽中也是不可分割的一部分，对枢纽的布置和运用也有重要的影响。

将水能转变成电能的生产全过程是在整个水电站枢纽中进行的，而不仅仅是在厂房中进行的。

2、水电站的基本类型。

水电站是借助于建筑物和机电设备将水能转变为电能的企业。水电站包括哪些建筑物以及它们之间的相互关系，主要取决于集中水头的方式。所以按集中水头的方式来对水电站进行分类，最能反映出水电站建筑物的组成和布置特点。

（1）按集中水头的方式对水电站进行分类，水电站可分为：坝式、引水式和混合式。

坝式水电站。它的水头是由坝抬高上游水位而形成。分为坝后式和河床式。

坝后式水电站：厂房建在坝的后面，上游水压力由坝承受，不传到厂房上来。1 对于水头较高的坝式水电站，为了不使厂房承受上游的水压力，一般常采用这种布置方式。这时厂房设在坝后，水流经由埋藏于坝体内的或绕过坝端的水轮机管道（埋藏于坝体内的常采用钢管，绕过坝端的常采用隧洞）进入厂房。

河床式水电站：水电站厂房代替一部分坝体作为抬高水位的建筑物，直接承受着上游水压力，它没有专门的水轮机管道，水流由上游进入厂房转动水轮机后泄回下游。这类水电站水头较低，一般不超过30米。

引水式水电站。水头由引水道形成。这类水电站在布置上的特点是具有较长的引水道，水电站建筑物比较分散。

混合式水电站。它的水头一部分由坝集中，一部分由引水道集中。这类水电站的建筑物组成和布置除其中的坝以具有一定的高度为其特点外，其余与引水式水电站大体相似。

（2）按运行方式水电站可以分为：无调节水电站、有调节水电站和抽水蓄能电站等类型。

无调节水电站：它没有水库，不能对径流进行调节，只能直接引用河中径流进行发电，所以又称为径流式水电站。无调节式水电站的运行方式，以尽可能多利用河中径流为原则。

有调节水电站：它借助于水库，能在某种限度内按照用电负荷对径流进行调节，把超过发电所需的多余来水蓄入水库，供来水不足时增大发电流量之用。有调节水电站也称为蓄水式水电站，它的运行方式可以在一定程度上适应用电负荷情况，按照调节径流的周期长短，有调节水电站又可分为日调节水电站、年调节水电站和多年调节水电站，视水库的大小而定。

坝后式和混合式水电站一般都是有调节的；河床式水电站和引水式水电站则较多是无调节的。

抽水蓄能电站。它以运行方式主要取决于负荷情况为其特点。电力系统的负荷，在一日过程中和一年过程中都是很不均匀的。抽水蓄能电站的作用，是在电力系统供低负荷时利用其它电站多生产的电能，通过抽水机组把水提送到高处，即把这些多余电能转变为水能的形式贮蓄起来，待到电力系统高负荷时，再把高处的水通过水轮发电机组放下来发电，使贮蓄起来的水能重新转变为电能，满足电力系统负荷需要。所以建造抽水蓄能电站并不是为了水能资源的开发，只是达到贮蓄和调节电能的目的。

在较大的电力系统中，特别是在水电站比重很小或者水电站比重很大的电力系统中，建造抽水蓄能电站有重要意义，因为这样可以使电力系统的其它电站在一日和一年过程中承担比较均匀的负荷，提高设备利用率和减低火电厂的单位煤耗量，并改善供电质量。这类电站要安装用于抽水和用于发电的两套机组设备，以及修建高、低两个水库；同时由于能量转变经历了电能到水能再到电能的往复过程，损失增大，所以建设投资和能量损失都比一般水电站大些。但是由于这种电站能提高整个电力系统的运行效益，加以它可以建在系统用电中心附近，既省输电线路又供电灵活，因此最近国内国外很多电力系统，都很重视抽水蓄能电站的建设。近年来由于机电设备制造水平的提高，已成功地制造出既可抽水又能发电的可逆式两用机组，不必分别设置用于抽水和用于发电的两套机组，从而节约了设备投资和提高了机组效率。

3、水力发电的基本流程。

具有水头的水力——经压力管道或压力隧洞（或直接进入水轮机）进入水轮机转

轮流道——水轮机转轮在水力作用下旋转（水能转变为机械能）——同时带 2

动同轴的发电机旋转——发电机定子绕组切割转子绕组产生的磁场磁力线（根据电磁感应定理，发出电来，完成机械能到电能的转换）——发出来的电经升降压变压器后与电力系统联网。

发电系统设备简介

一、水轮发电机组及辅助设备简介

1、水轮机

水轮机是将水能转换为机械能的水力机械，利用水能机带动发电机将旋转机械能变为电能的设备，称为水能发电机组。

按水流能量转换特征，可将水轮机分为：反击式和冲击式。

（1）反击式水轮机的转轮在工作过程中全部浸在水中，压力水流流经转轮叶片时，受叶片的作用而改变压力、流速的大小和方向，同时水流对转轮产生反作用力，形成旋转力矩使转轮转动。反击式水轮机按水流流经转轮的方向不同，又分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种类型。

①混流式水轮机。水流流经转轮时是辐向流进而轴向流出。其结构简单，运行可靠，效率较高，是现代应用最广泛的水轮机。适用水头范围一般为20～450米，目前最高已达800米，最大机组容量已达100万KW。

②轴流式水轮机。水流流经转轮时是轴向流进而又轴向流出。按其叶片在运行时能否转动又分为定浆式和转浆式两种。

轴流定浆式水轮机的叶片固定在轮毂上，制造简单，但当水头和流量变化时，效率变化不大。因此，它适用于负荷变化不大，水头变幅较小的水电站。适用水头范围一般为3～50米，最大机级容量已达13万KW。

轴流转浆式水轮机在运行时其叶片可以转动，能在水头和流量变化时保持较高效率工作。目前适用水头已达88米，最大机组容量已达25万KW。

③斜流式水轮机。水流进出转轮叶片都是斜向的，叶片转动轴线与与水轮机轴线成一夹角，高效率区较宽，因而适用于水头和流量变化较大的水电站。适用水头在20～200米之间，最大机组容量达25万KW。当做成水泵水轮机时，可用在抽水蓄能电站上。

④贯流式水轮机。其转轮与轴流式相似，水流基本上沿轴向流过转轮，因而有良好的过流条件，提高了水轮机效率。贯流式水轮机一般为卧式，可降低和简化厂房结构，土建工程量小，适用于25米以下的低水头水电站。目前最大机组容量达5.5万KW。

（2）冲击式水轮机的特征是：有压水流从喷嘴射出后全部转换为动能冲击转轮旋转；在同一时间水流只冲击部分斗叶而不充满全部流道，转轮在大气压下工作。

常用的冲击式水轮机有切击式（水斗式）和斜击式两种。

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①切击式水轮机：其特点为喷嘴射流沿转轮圆周切线方向冲击斗叶，是应用最广泛的冲击式水轮机。它适用于高水头（1000～2000米）小流量的水电站，目前世界上最高水头已应用到1767米，最大机组容量达31.5万KW。

②斜击式水轮机：其特点是喷嘴射流方向与转轮轮旋转平面成一夹角（约

25.5°），从转轮一侧进入斗叶，从另一侧流出适用水头为25～300米。

（3）水轮机按主轴的装置方式不同，又分为立式和卧式两种。主轴竖向装置者称立式，发电机位于水轮机上部，其位置较高，不易受潮，所占厂房面积较小，但厂房高度大。立式装置多用于大中型水电站。主轴横向装置者称卧式，发电机和水轮机布置在同一高程上，可减小厂房高度，但发电机易受潮，厂房面积较大，多用于小型水电站。

（4）水轮机的铭牌参数

水轮机的铭牌参数由三部分组成，第一部分之间用短横线隔开。第一部分由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成，前者表示水轮机型式，后者表示转轮型号（入型谱者采用该转轮的比转速作为代号）。第二部分由两个汉语拼音字母组成，前一人表示主轴装置方式，后一个表示引水室特征。第三部分是以厘米为单位的转轮标称直径D1。对冲击式水轮机，第三部分表示为：水轮机转轮标称直径/（作用在每一个转轮上的喷嘴数×射流直径）。

各种类型水轮机转轮的标称直径D1规定如下：

①混流式水轮机是指转轮叶片进口边的最大直径。

②轴流式水轮机是指转轮室的最大内径。

③斜流式水轮机是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室内径。

④冲击式水轮机是指转轮与射流中心线相切处的节圆直径。

各型水轮机第一、二部分的代表符号见下表：

水轮机型式主轴装置方式引水室特征

混流式HL 立轴L 金属蜗壳J

轴流转浆式ZZ 卧轴W 混凝土蜗壳H

轴流定浆式ZD 斜轴X 明槽M

斜流式XL 罐式G

贯流转浆式GZ 灯泡式P

贯流定浆式GD 竖井式S

切击式QJ（也有称水斗式者，代号为CJ）虹吸式X

斜击式XJ 轴伸式Z

双击式SJ

注：可逆式水轮机在水轮机型式代号后加“N”（逆）。

水轮机牌号示例：

HL220-LJ-550，表示混流式水轮机，转轮型号为220，立轴，金属蜗壳，转轮直径为550cm。

ZZ560-LH-800，表示轴流转浆式水轮机，转轮型号为560，立轴，混凝土蜗壳，转轮直径为800cm。

XLN200-LJ-300，表示斜流可逆式水轮机，转轮型号为200，立轴，金属蜗壳，转轮直径为300cm。

GD600-WP-250，表示贯流定浆式水轮机，转轮型号为600，卧轴，灯泡式引 4

水室，转轮直径为250cm。

2QJ30-W-120/（2×10），表示一根轴上具有两个转轮的切击式水轮机，转轮型号为30，卧轴，转轮直径为120cm，每个转轮有两个喷嘴，射流直径为10 cm。

2、发电机。

发电机分为汽轮发电机和水轮发电机。

水轮发电机是水电站最重要的两大主机设备之一，它的作用是把机械能转变为电能。

（1）主要组成和结构特点

水轮发电机一般由转子、定子、上机架、下机架、推力轴承、导轴承、空气冷却器、励磁机和永磁机等主要部件组成。其中转子和定子是产生电磁作用的主要部件，其他部件仅起到支持和辅助作用。转子由主轴、转子支架、磁轭（轮环）和磁极等部件组成；定子由机座、铁芯和绕组等部件组成。

由于水电站的水头有限，水压力小，故转速不可能很高，一般在100～1000r/min。与汽轮发电机相比，转速较低，要获得50Hz频率的电能，发电机转子的磁极也较多。

同时，为了避免产生几倍于正常水压的水击现象而要求导叶的关闭时间比较长，但又要防止机组转速上长过高，因此要求转子具有较大的重量和结构尺寸，使之有较大的惯性。

此外，为了减少占地面积，降低厂房造价，大中型水轮发电机一般采用立轴。总之，水轮发电机的特点是转速低、磁极多、转子为凸极式，结构尺寸和重量都较大，大中型机组多采用立式。

（2）同步发电机的工作原理

转子转动——转子中由励磁电流产生的按正弦分布的旋转磁场切割定子三相对称绕组——定子三相绕组中产生三相正弦交变电动势——定子三相绕组与负载连通后，电路在电动势的作用下有电流通过——向负载输出电能。

（3）水轮发电机的铭牌参数

水轮发电机铭牌上标示的主要参数有型号、容量、电压、电流、转速各温升。标示的型号以定子铁芯外径、磁极个数及额定容量等用一定的格式排列表示的；而标示的容量、电压、电流、转速和温升等都是该台发电机的额定值。即能保证发电机正常连续运行的最大限值。

型号：国产发电机型号的含义是

□□□□-□/□

其中：第1、2、3个框为型式（SF为立式空冷，SFS为立式水内冷，SFW为卧式，SFG为贯流式水轮发电机，SFD为水轮机-电动机）；

第4个框为额定容量（MW）；

第5个框为磁极个数；

第6个框为定子铁芯外径（cm）。

额定电压：常用符号Ue表示，系指发电机正常运行时长期安全工作的最高定子绕组线电压，单位是KV。

额定电流：常用符号Ie表示，系指发电机正常工作连续运行的最大工作电流，

即指额定情况下发电机以此电流运行其温升不会超过允许范围，其单位是A或KA。

额定功率：常用符号Pe表示，指发电机在额定运行情况下输出的有功功率， 5 单位是KW。

额定转速：常用符号Ne表示，转子正常运行时的转速，单位为r/min。

额定温升：常用符号T表示，指发电机某部分的最高温度与额定冷却介质温度差值，额定温升的确定与发电机绝缘的等级以及测量温度的方法有关，我国规定的额定冷却介质温度为40℃。

额定频率：我国规定的额定频率为50Hz。

3、调速器

国民经济各部门对电能生产的要求：（1）供电可靠性；（2）保证电能质量（电能质量的指标频率和电压）。

调速器的主要作用是调节发电机频率和有功负荷。具体说，水轮机调节的基本任务，就是根据电网负荷的变化，不断地相应调节水轮发电机组有功功率的输出，以维持机组转速或频率在规定范围内。

水轮机调速器的类型：

根据水轮机类型的不同，有单调和双调两种。（1）混流式、轴流定浆式、和贯流定浆式都是靠导水机构调节进入水轮机的流量，为单调。（2）转浆式、斜流式机组，除有除有调节流量的导水机构外，还有按导叶开度和水头变化而改变转轮叶片转角的调节机构，可使水轮按最优效率运行。有两套调节机构，为双调。（3）冲击式的流量调节不是采用导叶式，而是利用喷嘴和喷针相对位置的改变，以调节冲向水轮机转轮射流的大小。为了防止高水头、长管道在调节时引起的管道水锤，喷针的关闭速度不能太快，为此在喷嘴出口处装有可改变射流方向的折向器。当线路或设备发生故障，发电机需甩掉部分和全部负荷而要快速调节流量时，折向器可快速改变射流方向，从而使冲射到轮上的射流减小，喷嘴内的喷针便按规定的速度移到相应的位置，避免产生过大水锤压力。这类水轮机也有两套调节机构，为双调。

按操作方式不同分，有（1）人工调节方式；（2）半自动调节方式；（3）自动调节方式。人工或半自动调节的方式，多用于农村小型水轮发电机组。大中型水轮发电机组，由于工业用电负荷变化迅速而且频繁，电能质量要求也高，依靠人工或半自动调节，无法满足要求，通常应设置自动调速器。

4、励磁系统

供给发电机励磁电流的直流电源及其附属部件，统称为水轮发电机的励磁系统。6

励磁系统是水轮发电机的重要组成部分，它的特性好坏直接影响到同步发电机运行的可靠性和稳定性。其主要作用是调节发电机电压和无功功率。

具体说，在电力系统中，自动调节励磁装置的主要作用有以下几种：

※保持电压恒定；

※实现并列运行机组间无功功率的合理分配；

※提高电力系统工作的稳定性及输电线路的输电能力；

※提高带时限继电保护装置的灵敏性和可靠性；

※限制水轮发电机突然甩负荷时电压上升；

※根据电力系统需要，实现对同步发电机不同的励磁控制方式。

5、油、水、气系统

（1）油系统

油系统是水电站必不可少的辅助系统之一，它分为透平油和绝缘油。油系统的配置视水电站的规模而有不同，在一般的小型水电站中，它的作用是：绝缘、冷却、润滑，调速系统液压操作及立式机组的电站中还有开机前顶转子之用。

具体讲在水电站中油的作用如下：

※透平油：润滑、散热和液压操作。

◎润滑作用：在轴瓦与转动部分之间形成油膜，以润滑油内部摩擦代替固体干摩擦、从而大大减小摩擦系数、减少设备的摩擦功率损失和磨损。据估算，全世界

消耗于摩擦损失的能量，约占全部产生的动力能的1/3，因而改善润滑以减受腐蚀，延长设备寿小摩擦阻力是具有重大意义的。润滑油还能保证机械不命，保证设备的功能和安全。

◎散热作用：设备转动部件因摩擦所消耗的功以热能形势表现出来，促使轴承温度升高，这对设备和润滑油本身的寿命和功能都有很大影响，因此必须设法散出其热量。根据润滑理论，润滑油在对流作用下将热量传出，再通过冷却器将热量传给冷却水（水冷式），从而使油和设备的温度升高不致辞超过规定值，保证设备安全运行。

◎液压操作：水电站的调速系统以及绝大多数的主阀、液压阀和立式机组的顶转子操作，都是用高油压来操作，常用透平油作传递能量的工作介质。

※绝缘油：绝缘、散热和消弧。

各种发电机的工作原理

?各种发电机的工作原理 <一> 发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。 <二>发电机的分类可归纳如下： 发电机分：直流发电机和交流发电机 交流发电机分：同步发电机和异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 <三>发电机结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 柴油发电机工作原理 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。 汽油机驱动发电机运转，将汽油的能量转化为电能。 在汽油机汽缸内，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行作功。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装，就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 ·主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。

发电机结构及原理

**电站发电机结构及原理 一、**水电站发电机为三相凸极同步发电机，布置方式采用立轴全伞式、密闭自循环通风空气冷却的形式。 二、发电机主要由定子、转子、下机架、推力轴承及下导轴承、上机架及空气冷却系统、制动和顶起系统、灭火系统、自动化系统等零件组成。 1、三相凸极同步发电机：因转子绕组布置方式（48个磁极） 布置在转子机械体周围（对称挂在转子圆柱上），叫凸极，最重 要的一个原因，机组转速（低转速）的原因。 2、立轴全伞式：机组整体布置卧式或者立式（大中型机组一般 采用立式布置，卧式布置通常用于小型水轮发电机型机组和贯 流式机组。立式水轮发电机按导轴承支持方式又分为悬式和伞 式两种。伞式水轮发电机按导轴承位于上下机架的不同位置又 分为普通伞式、半伞式和全伞式，因酉酬电站机组是立式布置，发电机没有上导，因此为全伞式，所以为立轴全伞式。 3、密闭双路径无风扇自循环通风空气冷却的形式：发电机外部 及定转子端部全部密闭，由上下挡风板及风罩，组成上下对称 的风道，冷却空气由圆盘支架、磁轭、磁极转动时的离心力的 作用形成。由转子中心机械空洞上、下进入转子铁芯，再由转 子进入定子铁芯，带走热量后，经空气冷却器冷却，冷风再由 转子中心机械空洞上、下进入转子铁芯，如此循环，所以叫密 闭自循环通风空气冷却的形式。循环路径为：圆盘支架→磁轭

→磁极→定子→空气冷却器→机坑→圆盘支架。 三、发电机的主要技术参数： 1.发电机型号：SF60-48/9120(水轮发电机组、额定容量60MW、 磁极个数48、定子(焊接正十六边形)外接圆直径9120mm 2.额定容量：60MW/70.59MV A 3.额定定子电压：10.5kV 4.额定定子电流：3881.3A 5.额定励磁电压：340V 6.额定励磁电流：820A 7.额定功率因数：0.85滞后 8.额定频率：50Hz 9.额定转速：125r/min 10.飞翼转速：250r/min 11.绝缘等级：F/F 12.冷却方式：密闭双路径无风扇自循环通风空气冷却系统 13.励磁方式：静止可控硅 14.旋转方向：俯视顺时针 15.定子接线：2Y 四、原理：在水轮机中，水流通过蜗壳的导流作用径向流入导水机构， 将液体动能转化为静压能，再通过叶片将静压能转换为转子的动能，转轮通过主轴与发电机转子联轴，带动转子旋转并切割发电机定子磁力线圈，利用电磁感应原理在发电机线圈中产生高压电，再经过变压

发电机原理图解

固定磁场交流发电机原理模型 发电机是根据电磁感应原理来发电的，发电机首先要有磁 场，现在用一对磁铁来产生发电机的磁场，磁力线从北极到南 极。 在磁场内放入矩形线圈，线圈两端通向两个滑环，滑环通过 电刷连接到输出线上，输出线端连有负载电阻。 当线圈旋转时，根据电磁感应原理，线圈两端将会产生感应 电动势，当磁场是均匀的，矩形线圈作匀速旋转时，感应电势 按正弦规律变化，在负载电阻上有正弦交流电通过。动画中绿 色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应 电流的大小。 旋转磁场交流发电机原理模型 在这个模型中磁场是不动的，线圈在磁场中旋转产生感应电 势。在实际发电机中产生感应电势的线圈是不运动的，运动的 是磁场。产生磁场的是一个可旋转的磁铁，也就是转子，线圈 在磁铁外围，与磁铁转轴同一平面。当磁铁旋转时产生旋转磁 场，线圈切割磁力线产生感应电动势。 由于空气的磁导率太低，在旋转磁铁的外围安上环型铁芯， 也就是定子，可大大加强磁铁的磁感应强度。在定子铁芯的内 圆有一对槽，线圈嵌装在槽内。为了看清线圈电流与转子的运 动关系，把定子变成半透明的。当磁铁旋转时，线圈切割磁力 线感生交流电流。 真正发电机的转子是电磁铁，转子上绕有励磁线圈，通过滑 环向励磁线圈供电来产生磁场。把定子与线圈安在转子外围， 一个单相交流发电机原理模型就组成了。 转子作匀速旋转时，线圈就感生交流电流，画面中绿色小球 运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的 大小。 三相交流发电机原理模型

实际应用的都是三相交流发电机，其定子铁芯的内圆均匀分布着6个槽，嵌装着三个相互间隔120度的同样线圈，分别称之为A相线圈、B相线圈、C相线圈。装上转子就组成了一台三相交流发电机原理模型。 画面中的三相交流发电机采用星形接法，三个线圈的公共点引出线是中性线，每个线圈的引出线是相线。 当转子匀速旋转时三个线圈顺序切割磁力线，都会感生交流电动势，其幅度与频率相同。由于三个线圈相互间隔120度，它们感应电势的相位也相差120度。在画面上有每根相线的输出电势波形。 汽轮发电机的构造 这里介绍汽轮发电机的构造，是由蒸汽轮机或燃气轮机推动的发电机。发电机主要由转子与定子组成，由于汽轮机的转速很高，故汽轮发电机的转子是两极的，额定转速每分钟3000转，输出50赫兹的三相交流电。 这是转子铁芯构造示意图，在铁芯圆周上开有一些槽，嵌有励磁绕组，在圆周两侧各有一段槽距大的面称为大齿，就是磁极（图1所示）。励磁绕组两端通过集电环（滑环）接到励磁电源，在转子圆周两侧就形成北极与南极，旋转时就产生旋转磁场。 由于转子圆周上没有凸出的磁极（不像原理模型中的转子），称之为隐极式转子。 图2为嵌有励磁绕组的转子模型，为降低发电机的温度，在转子两端还装有风扇。 定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀分布着许多槽（图3所示）。 在槽内嵌放定子的三相绕组。每相绕组由多个线圈组成，按一定规律对称排列。（图4所示）。使定子铁芯透明可看清绕组的分布（图4所示）。 转子插在定子内部，定子与转子的相对位置如图5所示。 定子固定在发电机的机座（外壳）内，转子由机座两端的轴承支撑，可在定子内自由旋转。集电环在机壳外侧，和碳刷架一同装在隔音罩内。在发电机外壳下方有发电机出线盒，发出的三相交流电从这里引出（图6所示）图7是发电机外观图 下载动画可观看发电机结构动画。 多磁极发电机原理模型 多磁极发电机的转子有多对磁极， 图1是有3对磁极的转子模型。由于每个磁极都是从转子上明显凸起，称之为凸极式转子。每个磁极上都 绕有励磁线圈，形成南北相间的6个磁极，励磁电源通过滑环向励磁线圈供电。 该模型的转子有3对磁极，旋转一周磁场将循环3个周期，每旋转120度磁场变化1个周期。定子内园周有 18个槽

发电机励磁原理及构造

发电机原理及构造——发电机的励磁系统 众所周知，同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电，由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用，在电刷上获得了直流电，再通过另一套电刷，滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子，励磁绕组去励磁，因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器，显然可以用一组硅二节管取代，而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动，则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。 下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统，介绍它的工作原理。 一、相复励励磁原理 左图为常用的电抗移相相复励励磁系统线路图。由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器LH提供的电压几何叠加，经过桥式整流器ZL整流，供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗器DK 移相进行相位补偿。 二、三次谐波原理 左图为三次谐波原理图，对一般发电机来源，我们需要的是工频正弦波，称为基波，比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发电机定子槽中，安放有主绕组和谐波励磁绕组（s1、s2），而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应出来，经过ZL桥式整流器整流，送到主发电机转子绕组LE中进行励磁。 三、可控硅直接励磁原理 由左图可以看出，可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量，经整流后送入励磁绕组去的励磁方式，它是由自动电压调节器（A VR），控制可控硅的导通角来调节励磁电流大小而维持发电机端电压的稳定。 四、无刷励磁原理 无刷励磁主要用于西门子、斯坦福、利莱等无刷发电机。它是利用交流励磁机，其定子上的剩磁或永久磁铁（带永磁机）建立电压，该交流电压经旋转整流起整流后，送入主发电机的励磁绕组，使发电机建压。自动电压调节器（A VR）能根据输出电压的微小偏差迅速地减小或增加励磁电流，维持发电机的所设定电压近似不变。 中小型三相同步发电机的技术发展概况 一．概述 中小型同步发电机是中小型电机的主要产品之一，广泛应用于小型水电站、船舶电站、移动电站、固定电站、应急备用电站、正弦波试验电源、变频电源、计算机电源及新能源――风力发电、地热发电、潮汐发电、余热发电等。它对边（疆）老（区）贫（穷）地区实现电气化，提高该地区经济发展水平和人民的生活水平有着重要的作用，中小型发电机在船舶、现代电气化火车内燃机车等运输设备中也是一个关键设备。移动电站对国防设施、工程建设、海上石油平台、陆上电驱动石油钻机、野外勘探等也是不可缺少的关键装备之一。应急备用电站在突发事件中的防灾、救护保障人民的生命和财产的安全有着不可替代的作用。开发绿色能源、可再生能源、减少大气二氧化碳的含量，小水电、风力发电、地热发电和余热发电是重要的组成部分。 我国小型同步发电机的第一代产品是1956年电工局在上海组织的统一设计并于1957年完成的TSN、TSWN系列农用水轮发电机。第二代产品是在进行了大量试验研究和调查研究的基础上于1965年开始的T2系列小型三相同步发电机统一设计，该水平达到六十年代国际先进水平，为B级绝缘的有刷三相同步发电机。在这段时间还开发了ST系列有刷单相同

大型发电机结构说 图解

一、发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机可分为直流发电机和交流发电机，交流发电机又可分为同步发电机和异步发电机(很少采用) ，还可分为单相发电机与三相发电机。 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 二、发电机的工作原理 按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。图1为同步发电机的工作原理图。发电机转子与汽轮机转子为同轴连接，当蒸汽推动汽轮机高速旋转时，发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电源后，便建立了一个磁场，这个磁场有一对主磁极，它随着汽轮机发电机转子旋转。磁通自转子的一个极（N级）出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙，进入转子另一个极（S极）构成回路。 图1 同步发电机工作原理图2 发电机出线的接线发电机转子具有一对磁极，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极是，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次。这样，发电机转子以每秒50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若

交流发电机地结构及工作原理

交流发电机的结构 一、6管交流发电机的结构 交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。JF132型交流发电机组件图见图2-5a JF132型交流发电机结构图见图2-5b JF132型交流发电机结构图见图2-5c

（一）转子 转子的功用是产生旋转磁场。 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图2-6 转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔装有磁场绕组(转子线圈)和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。 当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。 交流发电机的磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S 极→磁轭。见图2-7。

2．整流管的安装 将正极管安装在一块铝制散热板上，称为正整流板；将负极管安装另一块铝制散热板上，称为负整流板，也可用发电机后盖代替负整流板。见图2-10。 在正整流板上有一个输出接线柱B（发电机的输出端）。负整流板上直接搭铁。负整流板上一定和壳体相联接。整流板的形状各异，有马蹄形、长方形、半圆形等见图2-11

二、8管交流发电机 8管交流发电机（如夏利车用）和6管交流发电机的基本机构是相同的，所不同的是整流器有 8只硅整流二极管，其中6只组成三相全波桥式整流电路，还有2只是中性点二极管，1只正 极管接在中性点和正极之间，1只负极管接在中性点和负极之间。对中性点电压进行全波整流。（见图2-14） 试验表明：加装中性点二极管的交流发电机在结构不变的情况下可以提高发电机的功率10%～15%。 中性点二极管提高发电机功率的原理： 交流发电机中性点电压为三次谐波，随着发电机转速的提高，中性点三次谐波电压也升高。见图2-15

汽轮发电机结构与原理

第四节汽轮发电机 汽轮发电机是同步发电机的一种，它是由汽轮机作原动机拖动转子旋转，利用电磁感应原理把机械能转换成电能的设备。 汽轮发电机包括发电机本体、励磁系统及其冷却系统等。 一、汽轮发电机的工作原理 按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。汽轮发电机转子与汽轮机转子高速旋转时，发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电流后，便建立一个磁场，这个磁场称主磁极，它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个极出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙、进入转子另一个极构成回路。 根据电磁感应定律，发电机磁极旋转一周，主磁极的磁力线北装在定子铁芯内的U、V、W三相绕组（导线）依次切割，在定子绕组内感应的电动势正好变化一次，亦即感应电动势每秒钟变化的次数，恰好等于磁极每秒钟的旋转次数。 汽轮发电机转子具有一对磁极（即1个N极、一个S极），转子旋转一周，定子绕组中的感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次，这样发电机转子以每秒钟50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端（即中性点）连在一起。绕组的首端引出线与用电设备连接，就会有电流流过，这个过程即为汽

轮机转子输入的机械能转换为电能的过程。 二、汽轮发电机的结构 火力发电厂的汽轮机发电机皆采用二极、转速为3000r/min的卧式结构。发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组。 发电机最基本的组成部件是定子和转子。 为监视发电机定子绕组、铁芯、轴承及冷却器等各重要部位的运行温度，在这些部位埋置了多只测温元件，通过导线连接到温度巡检装置，在运行中进行监控，并通过微机进行显示和打印。 在发电机本体醒目的位置装设有铭牌，标出发电机的主要技术参数，作为发电机运行的技术指标。 （一）定子 发电机的定子由定子铁芯、定子绕组、机座、端盖及轴承等部件组成。 1.定子铁芯 定子铁芯是构成磁路并固定定子绕组的重要部件，通常由0.5mm或0.35mm厚，导磁性能良好的冷轧硅钢片叠装而成。大型汽轮发电机的定子铁芯尺寸很大，硅钢片冲成扇形，再用多片拼装成圆形。 2.定子绕组 定子绕组嵌放在定子铁芯内圆的定子槽中，分三相布置，互成120°电角度，以保证转子旋转时在三相定子绕组中产生互成120°相位差的电动势。每个槽内放有上下两组绝缘导体（亦称线棒），每个线棒分为直线部分（置于铁芯槽内）和两个端接部分。直线部分是切割磁力线并产生感应电动势的有效边，端接部分起连接作用，把各线棒按一定的规律连接起来，构成发电机的定子绕

发电机原理概述

1.概述 电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下： 直流发电机、交流发电机；同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 2.结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。 3.水轮发电机 由水轮机驱动的发电机。由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，而大、中型代速发电机多采用立式结构(见图)。由于水电站多数处在远离城市的地方，通常需要经过较长输电线路向负载供电，因此，电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了较高的要求：电机参数需要仔细选择；对转子的转动惯量要求较大。所以，水轮发电机的外型与汽轮发电机不同，它的转子直径大而长度短。水轮发电机组起动、并网所需时间较短,运行调度灵活,它除了一般发电以外，特别适宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已达70万千瓦。 柴油发电机由内燃机驱动的发电机。它起动迅速，操作方便。但内燃机发电成本较高，所以柴油发电机组主要用作应急备用电源，或在流动电站和一些大电网还没有到达的地区使用。柴油发电机转速通常在1000转/分以下,容量在几千瓦到几千千瓦之间，尤以200千瓦以下的机组应用较多。它制造比较简单。柴油机轴上输出的转矩呈周期性脉动，所以发电机是在剧烈振动的条件下工作。因此,柴油发电机的结构部件,特别是转轴要有足够的强度和刚度，以防止这些部件因振动而断裂。此外，为防止因转矩脉动而引起发电机旋转角速度不均匀，造成电压波动,引起灯光闪烁,柴油发电机的转子也要求有较大的转动惯量，而且应使轴系的固有扭振频率与柴油机的转矩脉动中任一交变分量的频率相差20％以上，以免发生共振，造成断轴事故。 柴油发电机组主要由柴油机、发电机和控制系统组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前使用刚性连接比较多一些，柴油机和发电机连接好后安装在公共底架上，然后配上各种传感器，如水温传感器，通过这些传感器，把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器，就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值时控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是机组本身的控制系统。 4.风力发电机原理 是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。

详细解析汽车发电机工作原理

详细解析汽车发电机工作原理Time:2010-12-24 13:54:53 Author: Source:中电网交流发电机的结构 一、6管交流发电机的结构 交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。 JF132型交流发电机组件图见图2-5a JF132型交流发电机结构图见图2-5b JF132型交流发电机结构图见图2-5c （一）转子 转子的功用是产生旋转磁场。 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图2-6

转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。 当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。 交流发电机的磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S极→磁轭。见图2-7。 （二）定子 定子的功用是产生交流电。定子由定子铁心和定子绕组成。见图2-8A 定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。 三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。 1．每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。

2．每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。 3．三相绕组的始边应相互间隔2π+120o电角度（一对磁极占有的空间为360o电角度） 例：国产JF13系列交流发电机三相绕组绕制见图2-8B 结构参数如下： 磁极对数p6对 定子槽数z36槽 定子绕组相数m3相 每个线圈匝数N13匝 绕组联结方法Y型联结 在国产JF13系列交流发电机中，一对磁极占6个槽的空间位置（每槽60o电角度），一个磁极占3个槽的空间位置，所以每个线圈两条有效边的位置间隔是3个槽，每相绕组相邻线圈始边之间的距离6个槽，三相绕组的始边的相互间隔可以是2个槽，8个槽，14个槽等。 （三）整流器 交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电，6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路，6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。 1．汽车用硅整流二极管特点 （1）工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A； （2）反向电压高，反向重复峰值电压270V，反向不重复峰值电压300V；

发电机概述

发电机概述、结构和工作原理及分类 1.概述 电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下： 直流发电机、交流发电机；同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 2.结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。 3.水轮发电机 由水轮机驱动的发电机。由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，

电机学 第11章_同步发电机的基本工作原理和结构

第11章 思考题与习题参考答案 11.1 同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系? 在频率为50H Z 时，极数和转速有什么关系？ 答:频率与转速的关系为：60 pn f = 当频率为Hz 50时，30005060=×=pn 。 11.2 为什么汽轮发电机采用隐极式转子，水轮发电机采用凸极式转子？ 答：汽轮发电机磁极对数少（通常p =1），转速高，为了提高转子机械强度，降低转子离心力，所以采用细而长的隐极式转子；水轮发电机磁极对数多,转速低，所以采用短而粗的凸极式转子。 11.3 试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。 答：同步发电机和异步电动机的定子结构相同，都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等主要部件组成。但这两种电机的转子结构却不同，同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成，励磁绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。异步电动机的转子分为笼型和绕线型两种结构形式，转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的，故也称为感应电动机。 11.4 一台汽轮发电机，极数22=p ， MW 300=N P ，kV 18=N U ，85.0cos =N ?，Hz 50=N f ，试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率。 解：（1）A U P I N N N N 6.1132085.010********cos 336=××××==? （2）MW P N 300= MVA P S N N N 94.35285.0/300cos /===? var 186527.094.352sin M S Q N N N =×==? 11.5一台水轮发电机，极数402=p ，MW 100=N P ，kV 813.U N =，9.0cos =N ?，Hz 50=N f ，求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速。 解：（1）A U P I N N N N 553.46489.0108.13310100cos 336=××××==? （2）MW P N 100= MVA P S N N N 11.1119.0/100cos /===? var 44.48436.011.111sin M S Q N N N =×==?

柴油发电机概述、结构、原理

柴油发电机概述、结构、原理 1.概述 电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下： 直流发电机、交流发电机；同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 2.结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。

发电机的结构和发电原理

充电系统（二）发电机的结构和发电原理 1 交流发电机的组成： 一般由转子总成、定子总成、整流器总成、端盖、皮带轮、风扇等组成。 1－后端盖2、3、4－碳刷及碳刷架5－整流板6－二极管 7－转子8－定子总成9－前端盖10－风扇11－皮带轮（1）转子总成：转子的功用是产生旋转磁场。 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、导电滑环、转子轴组成： 1－导电滑环2－转子轴3－爪极4－磁轭5－磁场绕组

转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和磁轭。 导电滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，导电滑环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个导电滑环分别与磁场绕组的两端相连。 当两导电滑环通过碳刷通入直流电时，磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁场，当发电机转子轴在发动机的驱动下旋转时，即磁场同步旋转。 （2）定子：定子的功用是产生三相交流电。 定子由定子铁心和定子绕组成： 定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。 定子绕组有三个线圈，又称为三相绕组。三个线圈的连接方式有星形接法（Y 接）或三角形接法，都能产生三相交流电。 三相绕组的星形接法：

星形接法 星形接法应用于汽车大部分的发电机，三个线圈的公共端称为中性点，用N 表示，中性点N常用于控制充电指示系统。 三相绕组的三角形接法： 三角形接法 三角形接法用利于提高发电机的输出功率。 三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。 （3）整流器：发电机的三相绕组输出的是三相交流电，而汽车用电系统采用的直流电，在发电机内部设有整流器，用于将交流电转变为直流输出。关于整流器原理和结构将在下面的章节中详细介绍。

交流发电机机结构和原理-一体化教(学)案

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化，发电机配有调节电压的电压调节器，以保持发电机输出的电压基本稳定，满足汽车用电设备对电压的要求。 3、充电状态指示装置 充电状态指示装置用于指示充电系统的工作情况，反应蓄电池是处于充电还是放电状态。 二、交流发电机的结构组成及原理 硅整流发电机的全称是硅整流交流发电机，俗称交流发电机。 普通硅整流发电机的构造一般由三相同步交流发电机和硅二极管整流器两部分组成。 三相同步交流发电机主要由转子、定子、前后端盖、电刷 和电刷架以及皮带轮、风扇等部件组成。 图1 交流发电机的结构图 1、转子 转子的功用是建立磁场。主要由爪极、磁轭、滑环、转子轴等组成。讲授 实物展示 记笔记 听讲 观察

图2 转子总成 两块爪极交错压装在转子轴上（两块爪极各具有数目相等的鸟嘴型磁极，一般为六对）中间的空腔装有导磁用的铁芯称为磁轭，其上绕有励磁绕组，绕组用高强度的漆包线绕制。 滑环（集电环）由两个彼此绝缘的铜环组成，压装在转子轴上并与轴绝缘，励磁绕组的两端分别焊在两道彼此绝缘的铜质滑环上，滑环与装在后端盖的两个电刷相接触，当电刷与直流电接通时，便有电流通过励磁绕组，产生磁场，使爪极一块磁极磁化为N极，另一块磁化为S极，从而在圆周上形成6对（或8对）互相交错间隔排列的N、S磁极。当转子转动时，便形成了旋转的磁场。 1、转子 转子的功用是产生交流电，安装在转子的外面，与发电机

的前后端盖固定在一起。当转子在其部转动，定子绕组线圈切 割磁场磁感线，从而产生交变的感应电动势，即交流电。 定子由定子铁心和定子绕组（线圈）组成。 三相绕组的连接方法星形和三角形两种。 三角形接法和星形接法Y形接法是将三相绕组的三个端子 X、Y、Z接在一起，将三相绕组的首段A、B、C作为交流发 电机的交流输出端，三角形接法是将每相绕组的首端和另一相 末端依次连接，因而有三个接点，这三个接点即为交流大电机 的交流输出端，汽车用交流发电子大都采用Y形接法，美国通 用汽车公司等交流发电机采用的是的、三角形接法。 为了在三相绕组中产生大小相等，频率相同、且相位相差 120度的对称电动势，三相绕组的接法应该遵循以下原则： （1）每相绕组的线圈个数及每个线圈的匝数相 （2）每个线圈的节距相等 （3）三相绕组的首端A、B、C在定子槽的排列需要间隔 120°的电度角。 3、整流器 讲授听讲

三相同步发电机的结构和工作原理

三相同步发电机结构及工作原理1 LEROYSOMER 电球侧视图 LEROYSOMER 电球分解图 1.定子 2.转子100.励磁电枢90.励磁定子34 3.旋转二极管桥架347.浪涌抑制器198.AVR70.轴承 meccaltespa 电球分解图 10．励磁定子143.励磁线柱19.轴承11.旋转二极管架13.励磁电枢14.转子40.固定环 绕组和AVR Kirloskar 电球分解图 1.定子 2.转子 3.励磁转子 4.励磁定子10.AVR11.轴承22.旋转整流集成 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势。 发电机曲轴带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。主磁场的建立：励磁绕组通入直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体（定子）。 切割运动：引擎曲轴拖动转子旋转（给电球输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 励磁机 整流器 转子 定子 AVR(自动电压调节器) 风扇 飞轮连接 盘 出线端子

柴油发电机工作原理

发电机 { 直流发电机、交流发电机 { 同步发电机、异步发电机(很少采用)交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 直流发电机的工作原理 直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。 电刷上不加直流电压，用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线，而在其中感应产生电动势，电动势方向按右手定则确定。这种电磁情况表示在图上。由于电枢连续地旋转，，因此，必须使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割N极和S极下的磁力线，虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的．线圈内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷A，B端的电动势却为直流电动势(说得确切一些，是一种方向不变的脉振电动势)。因为，电枢在转动过程中，无

论电枢转到什么位置，由于换向器配合电刷的换向作用，电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势，因此，电刷A始终有正极性。同样道理，电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如每极下的线圈数增多，可使脉振程度减小，就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。同时也说明子直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。 铁芯具有吸引磁力线的作用（因为其磁阻很小），发电机电枢线圈是放在定子铁芯槽中的，磁场N-S的磁力线将被吸引，穿过定子铁芯后闭合。磁场的磁力线转动时，也就被电枢线圈切割了，自然就产生了电动势和电流。 异步电机一般定子通电，转子有感应电势，所以我们也称异步电机为感应电机。转子的转速与同步转速总是有一定的差异，这才叫异步电机的。 同步电机是定转子都要通电，而且转子的转速与同步转速一直是一样的，所以叫同步电机。

发电机的组成及工作原理

发电机的组成及工作原理 <一> 发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。 <二>发电机的分类可归纳如下： 发电机分：直流发电机和交流发电机 交流发电机分：同步发电机和异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 <三>发电机结构及工作原理

发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 柴油发电机工作原理 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。