同步發電機

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同步發電機

轉子轉速與定子旋轉磁場的轉速相同的交流發電機。

按結構可分為旋轉電樞和旋轉磁場兩種。

A: 直流馬達→旋轉電樞(B不變，電樞面切割 )   旋轉磁場→同步發電機 (電樞面不變，B切割)

當它的磁極對數為p、轉子轉速為n時，輸出電流頻率f=np/60(赫)。

A:

1.兩極的定子，旋轉一圈切割磁場，可產生一個弦波。假設n=3600 rpm =60轉/s，對兩極而言，每秒可以產生60個下列的弦波。所以，f=np/60。

由於同步發電機一般採用直流勵磁，當其單機獨立運行時，通過調節勵磁電流，能方便地調節發電機的電壓。

A:If 影響磁場，直接影響E0

若併入電網運行，因電壓由電網決定，不能改變，此時調節勵磁電流的結果是調節了電機的功率因數和無功功率。

A:等效電路有R+jX為點感性，當末端電壓固定時，調整If控E0，進而調整虛功，控制pf

     同步發電機 -工作特性

表徵同步發電機性能的主要是空載特性和負載運行特性。這些特性是用戶選用發電機的重要依據。

    同步發電機 -空載特性

此時電機定子的三相繞組只有勵磁電流If感生出的空載電動勢E0（三相對稱），其大小隨If的增大而增加。但是，由於電機磁路鐵心有飽和現象，所以兩者不成正比

   同步發電機 -電樞反應

當發電機接上對稱負載后，電樞繞組中的三相電流會產生另一個旋轉磁場，稱電樞反應磁場。電樞反應磁場還與負載情況有關。當發電機的負載為電感性時，電樞反應磁場起去磁作用，會導致發電機的電壓降低；當負載呈電容性時,電樞反應磁場起助磁作用,會使發電機的輸出電壓升高。

→負載電流越大，電樞效應明顯，電樞磁通會對主極磁通造成干擾

   同步發電機 -負載運行特性

外特性

定w n  pf If 看Ia 端電壓 U →等效模型可理解

。

調整特性

定w n  pf U 看If 端電壓 Ia 

一般工業和家用負載都要求電壓保持基本不變。為此，隨著負載電流的增大,必須相應地調整勵磁電流。→ 定端電壓，Ia增大，U下降，所以增加If才行(電感性)。

    同步發電機 -工作原理

◆主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。
◆ 載流導體：成為感應電勢或者感應電流的載體。
◆ 切割運動：原動機拖動轉子旋轉（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉並順次切割定子各相繞組（相當於繞組的導體反向切割勵磁磁場）。

◆ 交變電勢的產生：由於電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。
◆ 感應電勢 頻率： 感應電勢的頻率決定於同步電機的轉速n 和極對數p
◆ 交變性與對稱性：由於旋轉磁場極性相間，使得感應電勢的極性交變；由於電樞繞組的對稱性，保證了感應電勢的三相對稱性。
◆同步轉速 從供電品質考慮，由眾多同步發電機並聯構成的交流電網的頻率應該是一個不變的值，這就要求發電機的頻率應該和電網的頻率一致。