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同步发电机有功功率的输出当发电机空载时,定子绕组中的电流I=0,即电枢不会产生磁势。此时发电机中,只有由转子主磁的励磁磁势所建立的主磁场,如所示。这时发电机的端电压等于由主磁场产生的空载电势,原动机输给发电机的功率P1只要克服空载损耗就行了。同步发电机转子磁场与气隙磁场之间的夹角d(a)发电机空载时,d=0;(b)发电机带负荷时,d角的大小与负荷大小和性质有关当发电机定子绕组端接上负荷时(假定负荷是纯电阻性的),定子绕组中就出现了电流I,发电机向负荷输出有功功率,于是发电机转子受到一个制动转矩的作用
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隐式转子铁芯为圆柱形,表面开槽,槽内嵌入励磁绕组,与定子铁芯之间的气隙比较均匀。凸式转子的励磁绕组集中绕在两磁之间的铁芯柱上,与定子铁芯之间的气息不均匀。同步电动机的基本原理三相交流电源加在定子绕组上,通入三相对称交变电流,产生旋转速度为n0的旋转磁场;转子励磁绕组通入直流电流,产生性恒定的静止磁场。转子以某种方法启动后,转速n接近n0时,若转子磁场的磁对数与定子磁场的磁对数相等,根据磁异性相吸原理,定、转子磁场磁之间就会趋于对齐,同步电动机实际运行时,由于阻力的存在,转子的磁轴线总是要滞后旋转磁场轴线一个角度θ,便产生一个异性磁场拉力,即电磁转矩,促使转子跟随旋转磁场一起同步运动,即n=n0。这就是同步电动机的基本原理。
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其所标的量,如容量、电流、电压等都是额定值。所谓额定值,就是能电机正常连续运行的大限值,即在此额定数据的情况下运行,发电机寿命可以达到预期的年限。铭牌上标的主要项目有:额定电流额定电流是该台电机正常连续进行的大工作电流。额定电压额定电压是该台电机长期工作的高电压。发电机的额定电压指的是线电压。额定容量额定容量是指该台电机长期运行的大输出功率。有的制造厂用有功功率的千瓦数,也有的是用视在功率的千伏安数表示。额定功率因数cosw同步发电机的额定功率因数
直流(有刷)电机通过调节电压、串接电阻、改变励磁都可以调速,但是实际以调节电压最为方便也最为常用,目前主要使用PWM调速,PWM其实就是通过高速的开关来实现直流的调压,一个周期内,开的时间长,平均电压就高,关的时间长,平均电压就低,调起来很方便,只要开关速度够快,电网的谐波就少,且电流更为连续。
因此,现代大型发电机已经或正在普遍装设失磁保护与失磁失步保护。当发电机失去励磁时,励磁电流将逐渐衰减至零。由于发电机的感应电势Ed随着励磁电流的减小而减小,因此,其电磁转矩也将小于原动机的转矩,因而引起转子加速,使发电机的功角增大。当超过静态稳定限角时,发电机与系统失去同步。发电机失磁后将从并列运行的电力系统中吸取电感性无功功率供给转子励磁电流,在定子绕组中感应电势。在发电机超过同步转速后,转子回路中将感应出频率为(此处为对应发电机转速的频率,为系统的频率)的电流,此电流产生异步制动转矩,当异步转矩与原动机转矩达到新的平衡时,即进入稳定的异步运行。根据电机学的分析,异步发电机的等效电路与异步电动机的相似:X1为定子绕组漏抗;X2为转子绕组漏抗;R2为转子绕组电阻;