同步发电机工作原理

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同步发电机工作原理

同步电机是根据电磁感应原理工作的种交流电机。从原理上讲其工作是可逆的,它不仅可以作为发电机运行,也可以作为电动机运行。同步电机的另一种特殊运行方式为同步调相机,或称同步补偿机,专门用来向电网发送滞后无功功率,以改善电网的功率因数。

同步电机主要用作发电机,作为各种设备的交流电源,现在全世界的发电量主要由同步发电机发出。同步发电机是柴油发电机组的三大组成部分(柴油机、同步发电机和控制系统)之一,因此,学习并掌握同步发电机的结构及其工作原理至关重要。本节主要介绍同步发电机的工作原理、特点及其基本类型、基本结构、额定值及其型号。

电磁感应与右手定则
由《电工学》知识可知,当导体与磁场间有相对运动,而使两者相互切割时,就会在该导体内产生感应电动势,这种现象称为电磁感应。如果该导体是闭合的,在感应电动势的作用下,导体内就会产生电流,这个电流称为感应电流。如图2-7 所示,将根导线放在两个磁极的均匀磁场内,并在导线的两端接上-只电压表, 当导线在垂直于磁力线方向以一定速度移动时,电压表的指针就会发生偏转。以上现象说明导线与磁场发生相对运动和相互切割后,在其内部已产生出感应电动势和感应电流。

导线在磁场中产生感应电动势的方向可以用右手定则来确定。如图2-8所示。将右手平伸,掌心迎着磁极N,并使磁力线垂直穿过手掌,拇指和其余四指伸直。这时拇指所指的方向为导线的运动方向,其余四指的指向就是感应电动势方向。从上述实验可知,导线在均匀磁场内沿着与磁力线垂直的方向运动时,它所产生感应电动势的大小与导线在磁场中的有效长度l、磁场的磁通密度B以及导线在磁场中的运动速度U成正比,即

e= Blv

式中

感应电动势,V;

磁通密度,T;

导线在磁场中的有效长度,m;

导线垂直于磁力线方向上的运动速度,m/s。
如果导线运动方向与磁力线方向的夹角为任意角度α时,则e=Blvsinα。若将导线与外负载接成闭合回路,导线中就会产生电流并输出电功率,而同步发电机就是根据这一原理制造的。