同步汽油发电机的工作原理

需要作汽油发电机运行时，原动机驱动同步汽油发电机转子以同步速n₁，旋转（即n-n₁），在气隙中形成旋转磁场，其磁动势为F_f，气隙磁通密度为B_f，与气隙磁通密度的基波对应的等效正弦波励磁磁动势可用空间矢量F_f表示。定子三相绕组切割该旋转磁场，感应空载电动势E₀，感应电动势的频率(Hz)为同步发电机负载后，定子三相交流绕组（亦称电枢绕组）出现电枢电流I，伴随产生电枢磁场，其磁动势为Fa。这时，空间矢量Ff在前，Fa在后。

    作电动机运行时，定子三相交流绕组（电枢绕组）接三相电源。如前所述，定子产生三相合成旋转磁场Fq，依靠磁拉力驱动直流励磁的转子同速同向旋转。这时，空间矢量Fa在前，Ff在后。由于无论何种运行状态，F_a与Ff始终是同速同向旋转，故F_a与Ff相对静止，形成气隙合成磁动势为F_a。由此可见，同步发电机空载时气隙磁场为Fa =Ff，负载后气隙磁场F_δ一F_r+F_a。电枢磁动势的基波F_δ对气隙磁动势基波F_a的影响称为电枢反应。  

 由于转子励磁绕组不切割磁场，故在绕组励磁绕组内不产生感应电动势。导体在磁场中做切割磁力线运动时，导体中将感应电动势。当导体接成闭合回路时，回路中就有

电流通过。同步发电机即是利用这个电磁感应原理制成的。

    图2-9所示为同步发电机工作原理示意图。定子上装有UIU2、Vl V2、WIW2三相对称定子绕组，它们在空间上互差120。电角度，分布放置在定子铁心

槽内，每相绕组的结构、参数都完全相同。转子具有p对磁极（图2-9中p=l），磁极上装有励磁绕组。当直流电源通过电刷和集电环接入转子绕组后，转子绕组中就有直流励磁电流通过，产生主磁通。主磁通的磁路如图2-9中虚线所示，由转子的N极经气隙、定子铁心，再经过气隙进入转子的S极。

    当原动机驱动发电机的转子以转速nl按图2-9所示方向做恒速旋转时，定子三相绕组依次切割磁力线，三相绕组分别感应出大小相等，时间上彼此相差120。电角度的交流电动势。若气隙磁通密度按正弦规律分布，则三相绕组的感应电动势也为正弦波，即

    三相交流电动势的波形如图2-10所示。

    交流感应电动势的频率与发电机的磁极对数p和转子的转速n有关。当转子为一对磁极，即p=l时，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势正好交变一次，即一个周期；当同步发电机转子有p对磁极时，转子旋转一周，定子绕组感应电动势就交变了p个周期；当转子的转速为每分钟n转时，则感应电动势每秒交变pn/60次，即感应电动势的频率为    式(2-9)表明，同步发电机极对数p、转速n-定时，则定子绕组感应电动势的频率一定，这是同步发电机的基本特点之一。

    我国电力系统的标准频率为50Hz。因此，当汽轮发电机的转速n一3000r／min时，极

对数为1；当水轮发电机的转速n一125 r／min时，则极对数p=24。

    当同步发电机三相定子绕组接上三相对称负载时，三相对称绕组中流过三相对称电流，

在气隙中产生一个旋转磁场，它的转速n，=60 f1／p，即定子旋转磁场的转速与同步发电机

转子的转速相等，所以称为同步发电机。