如何划分发电机种类
发布时间：2023-10-13 点击：149
性能特点和作用说明
同步发电机的特点及分类
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。同步发电机是发电机组的三大组成部分（发动机、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特点及其类别区分方法至关重要。
一、同步发电机的特点
图1所示为同步发电机的构造原理图。通常单、三相同步发电机的定子是电枢，转子是磁极，当转子励磁绕组通以直流电后，即建立恒定的磁场。转子转动时，定子导体由于与此磁场有相对运动而感应交流电动势。电机具有p对磁极时，转子旋转一周，感应电动势变化p次。设转子每秒转速为n，则转子每秒旋转n/60转，因此感应电动势每秒变化pn/60次，即电动势的频率为
f＝pn/60(hz)
式中 f——电动势频率；
p——磁极对数；
n——发电机转速。
由此可见，当同步发电机的磁极对数p、转速n一定时，发电机的交流电动势的频率是一定的。也就是说，同步发电机的特点是：同步发电机具有转子转速和交流电频率之间保持严格不变的关系。在恒定频率下，转子转速恒定而与负载大小无关，发电机转子的转速恒等于发电机空气隙中（定子）旋转磁场的转速。同步电机即由此得名。
在我国的电力系统中，规定工频交流电的额定频率为50hz。因此，对某一台指定的同步发电机而言，其转速总为一固定值。例如：磁极对数为1对（二极）的同步发电机的转速为3000r/min；磁极对数为2对（四极）的同步发电机的转速为1500r/min；依此类推，同步发电机的转速还有1000r/min、750r/min、600r/min、500r/min和375r/min等。为了保持交流电动势的频率不变，拖动发电机转子旋转的原动机必须具有调速机构，使发电机在输出不同的有功功率时都能维持转速不变。
图1 同步发电机构造原理图
二、同步发电机的基本类型
同步发电机可按发电机的结构形式以及相数等进行分类。
（1）按发电机的结构形式分类
按发电机的结构特点进行区分，同步发电机可分为旋转电枢式（简称转枢式）和旋转磁极式（简称转磁式）两种形式。
① 旋转电枢式同步发电机
旋转电枢式同步发电机的结构如图2所示。其电枢是转动的，磁极是固定的，电枢电势通过集电环和电刷引出与外电路连接。旋转电枢式只适用于小容量的同步发电机，因为采用电刷和集电环引出大电流比较困难，容易产生火花和磨损；电机定子内腔的空间限制了电机的容量；发电机的结构复杂，成本较高；电机运行速度受到离心力及机械振动的限制。所以目前只有交流同步无刷发电机的励磁机使用旋转电枢结构的同步发电机。
图2 旋转电枢式同步发电机模型
② 旋转磁极式同步发电机
旋转磁极式同步发电机的结构如图3所示。其磁极是旋转的，电枢是固定的，电枢绕组的感应电势不通过集电环和电刷而直接送往外电路，所以其绝缘能力和机械强度好，且安全可靠。由于励磁电压和容量比电枢电压和容量小得多，所以电刷和集电环的负荷及工作条件就大为减轻和改善。这种结构形式广泛用于同步发电机，并成为同步发电机的基本结构形式。现代交流发电机常采用无刷结构的同步发电机，发电机省略了集电环和电刷，无滑动接触部分，维护简单，工作可靠性高。
在旋转磁极式同步发电机中，按磁极的形状又可分为凸极式同步发电机［如图3（a）所示］和隐极式同步发电机［如图3（b）所示］两种形式。由图3可以看出，凸极式转子的磁极是突出的，气隙不均匀，极弧顶部气隙较小，两极尖部分气隙较大。励磁绕组采用集中绕组套在磁极上。这种转子构造简单、制造方便，故内燃发电机组和水轮发电机组一般都采用凸极式。隐极式转子的气隙是均匀的，转子成圆柱形。励磁绕组分布在转子表面的铁芯槽中。
图3 旋转磁极式同步发电机模型
（2）按发电机的相数分类
按相数来区分，同步发电机又可分为单相同步发电机和三相同步发电机。单相同步发电机的功率不大，通常不大于6kw。而三相同步发电机的功率可达几万千瓦。
（3）永磁发电机
永磁式发电机是一种只有永磁体的发电机，也叫永磁同步发电机，它不需要外部电源来启动，而是利用磁铁和转子上的永磁体之间的磁力作用，使转子从停止状态迅速旋转起来，并产生电流。永磁式发电机由定子、转子和定转子之间的磁性材料（永磁体）组成。它的工作原理是，当定子产生交流电流时，定子线圈内的磁场随之改变，随即在转子上产生磁场，使转子产生转动，从而实现发电功能。
优点：
① 发电效率高，只要定子中的线圈被供电，就可以立即产生转动力；
② 安装维护简单，因为发电机内部没有滑动触头，所以维护保养成本比较低；
③ 转子旋转惰性小，可以很快响应负荷变化；
缺点：
① 由于其内部结构比较复杂，成本比较高；
② 转子的最大转速受限于永磁体的抗震力，所以转速较低；
③ 转子的转动方向受限于定子线圈方向，不能自由改变。
哪些因素会导致柴油发电机拉缸？
燃气发电机组对使用的燃气化合物成分有哪些要求？
各个国家对柴油发电机排放法规的不同规定
永磁发电机与励磁发电机区别在哪里？哪个优势更大？
康明斯柴油发电机组的日常保养办法
自备柴油发电机组有哪些设置原则？
玉柴发电机组共轨燃油系统的齿轮式输油泵是如何工作的？
解析康明斯柴油发电机组更换机油步骤及作用
同步发电机的特点及分类
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。同步发电机是发电机组的三大组成部分（发动机、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特点及其类别区分方法至关重要。
一、同步发电机的特点
图1所示为同步发电机的构造原理图。通常单、三相同步发电机的定子是电枢，转子是磁极，当转子励磁绕组通以直流电后，即建立恒定的磁场。转子转动时，定子导体由于与此磁场有相对运动而感应交流电动势。电机具有p对磁极时，转子旋转一周，感应电动势变化p次。设转子每秒转速为n，则转子每秒旋转n/60转，因此感应电动势每秒变化pn/60次，即电动势的频率为
f＝pn/60(hz)
式中 f——电动势频率；
p——磁极对数；
n——发电机转速。
由此可见，当同步发电机的磁极对数p、转速n一定时，发电机的交流电动势的频率是一定的。也就是说，同步发电机的特点是：同步发电机具有转子转速和交流电频率之间保持严格不变的关系。在恒定频率下，转子转速恒定而与负载大小无关，发电机转子的转速恒等于发电机空气隙中（定子）旋转磁场的转速。同步电机即由此得名。
在我国的电力系统中，规定工频交流电的额定频率为50hz。因此，对某一台指定的同步发电机而言，其转速总为一固定值。例如：磁极对数为1对（二极）的同步发电机的转速为3000r/min；磁极对数为2对（四极）的同步发电机的转速为1500r/min；依此类推，同步发电机的转速还有1000r/min、750r/min、600r/min、500r/min和375r/min等。为了保持交流电动势的频率不变，拖动发电机转子旋转的原动机必须具有调速机构，使发电机在输出不同的有功功率时都能维持转速不变。
图1 同步发电机构造原理图
二、同步发电机的基本类型
同步发电机可按发电机的结构形式以及相数等进行分类。
（1）按发电机的结构形式分类
按发电机的结构特点进行区分，同步发电机可分为旋转电枢式（简称转枢式）和旋转磁极式（简称转磁式）两种形式。
① 旋转电枢式同步发电机
旋转电枢式同步发电机的结构如图2所示。其电枢是转动的，磁极是固定的，电枢电势通过集电环和电刷引出与外电路连接。旋转电枢式只适用于小容量的同步发电机，因为采用电刷和集电环引出大电流比较困难，容易产生火花和磨损；电机定子内腔的空间限制了电机的容量；发电机的结构复杂，成本较高；电机运行速度受到离心力及机械振动的限制。所以目前只有交流同步无刷发电机的励磁机使用旋转电枢结构的同步发电机。
图2 旋转电枢式同步发电机模型
② 旋转磁极式同步发电机
旋转磁极式同步发电机的结构如图3所示。其磁极是旋转的，电枢是固定的，电枢绕组的感应电势不通过集电环和电刷而直接送往外电路，所以其绝缘能力和机械强度好，且安全可靠。由于励磁电压和容量比电枢电压和容量小得多，所以电刷和集电环的负荷及工作条件就大为减轻和改善。这种结构形式广泛用于同步发电机，并成为同步发电机的基本结构形式。现代交流发电机常采用无刷结构的同步发电机，发电机省略了集电环和电刷，无滑动接触部分，维护简单，工作可靠性高。
在旋转磁极式同步发电机中，按磁极的形状又可分为凸极式同步发电机［如图3（a）所示］和隐极式同步发电机［如图3（b）所示］两种形式。由图3可以看出，凸极式转子的磁极是突出的，气隙不均匀，极弧顶部气隙较小，两极尖部分气隙较大。励磁绕组采用集中绕组套在磁极上。这种转子构造简单、制造方便，故内燃发电机组和水轮发电机组一般都采用凸极式。隐极式转子的气隙是均匀的，转子成圆柱形。励磁绕组分布在转子表面的铁芯槽中。
图3 旋转磁极式同步发电机模型
（2）按发电机的相数分类
按相数来区分，同步发电机又可分为单相同步发电机和三相同步发电机。单相同步发电机的功率不大，通常不大于6kw。而三相同步发电机的功率可达几万千瓦。
（3）永磁发电机
永磁式发电机是一种只有永磁体的发电机，也叫永磁同步发电机，它不需要外部电源来启动，而是利用磁铁和转子上的永磁体之间的磁力作用，使转子从停止状态迅速旋转起来，并产生电流。永磁式发电机由定子、转子和定转子之间的磁性材料（永磁体）组成。它的工作原理是，当定子产生交流电流时，定子线圈内的磁场随之改变，随即在转子上产生磁场，使转子产生转动，从而实现发电功能。
优点：
① 发电效率高，只要定子中的线圈被供电，就可以立即产生转动力；
② 安装维护简单，因为发电机内部没有滑动触头，所以维护保养成本比较低；
③ 转子旋转惰性小，可以很快响应负荷变化；
缺点：
① 由于其内部结构比较复杂，成本比较高；
② 转子的最大转速受限于永磁体的抗震力，所以转速较低；
③ 转子的转动方向受限于定子线圈方向，不能自由改变。
哪些因素会导致柴油发电机拉缸？
燃气发电机组对使用的燃气化合物成分有哪些要求？
各个国家对柴油发电机排放法规的不同规定
永磁发电机与励磁发电机区别在哪里？哪个优势更大？
康明斯柴油发电机组的日常保养办法
自备柴油发电机组有哪些设置原则？
玉柴发电机组共轨燃油系统的齿轮式输油泵是如何工作的？
解析康明斯柴油发电机组更换机油步骤及作用