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法律同步发电机 – 结构和工作原理
同步发电机是一种通过电磁感应将机械能转换为交流电能的同步电机。
同步发电机也称为交流发电机或交流电机。“交流发电机”一词的使用是因为它产生交流电。它被称为同步发电机，因为它必须以同步速度运行才能产生所需频率的交流电。
同步发电机可以是单相或多相（通常为三相）。
同步发电机或交流发电机的结构
交流发电机主要由两部分组成：
定子 – 定子是交流发电机的静止部分。它承载着产生电压的电枢绕组。交流发电机的输出是从定子获取的。
转子 – 转子是交流发电机的旋转部分。转子产生主磁场。
交流发电机的定子结构
交流发电机的定子包括几个部分，即机架、定子铁芯、定子或电枢绕组以及冷却装置。
定子机架对于小型机器可以使用铸铁制成，对于大型机器可以使用焊接钢制成。
定子铁芯由高等级硅钢片叠装而成。这些硅钢片可以减少定子铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗。
定子铁芯的内圆周上切割出槽。三相电枢绕组置于这些槽内。
交流发电机的电枢绕组采用星形连接。每个相位的绕组分布在多个槽中。当电流流过分布式电枢绕组时，它会产生必要的正弦空间分布的电动势。
交流发电机的转子结构
交流发电机的转子承载着励磁绕组，励磁绕组通过两个滑环由一个独立的直流电源（也称为励磁机）供电。励磁机通常是一个安装在交流发电机轴上的小型直流分励发电机。
对于交流发电机，有两种类型的转子结构：突极式和圆柱式。
突极式转子
术语突极表示突出。因此，突极式转子由从转子铁芯表面突出的磁极组成。整个装置固定在交流发电机的轴上，如图所示。各个励磁绕组串联连接，以便当励磁绕组由直流励磁机通电时，相邻磁极具有相反的极性。
突极式转子用于低速和中速（120至400 RPM）交流发电机，例如由柴油机或水轮机驱动的交流发电机，原因如下：
突极式转子的结构强度不足以承受高速运行时可能承受的机械应力。
如果突极式转子以高速运行，则会导致风损并产生噪音。
交流发电机的低速转子具有较大的直径以提供必要的磁极空间。因此，突极式转子具有较大的直径和较短的轴向长度。
圆柱式转子
圆柱式转子由高等级镍铬钼钢的整体锻造而成。
圆柱式转子的结构使得没有像突极式转子那样可以看到的物理磁极。
在圆柱式转子外圆周的大约三分之二处，以规则的间隔和平行于转子轴线的方向切出槽。
励磁绕组置于这些槽中，并由直流电源供电。励磁绕组为分布式。
转子的未开槽部分形成磁极面。
从圆柱式转子的图中可以清楚地看出，形成的磁极是非突出的，即它们没有从转子表面突出。
圆柱式转子结构用于高速（1500至3000 RPM）交流发电机，例如由蒸汽轮机驱动的交流发电机，原因如下：
圆柱式转子结构提供了更大的机械强度，并允许更精确的动态平衡。
由于气隙均匀，因此在高速下可以实现无噪音运行。
转子周围的磁通分布近似于正弦波，因此可以获得更好的电动势波形。
圆柱式转子交流发电机具有相对较小的直径和较长的轴向长度。圆柱式转子交流发电机称为透平发电机或透平式发电机。带有圆柱式转子的交流发电机始终采用水平配置安装。
交流发电机的原理和工作过程
交流发电机或同步发电机的工作原理是电磁感应，即当穿过导体的磁通量发生变化时，导体中就会感应出电动势。当交流发电机的电枢绕组受到旋转磁场的作用时，电枢绕组中就会产生电压。
当交流发电机的转子励磁绕组由直流励磁机通电时，转子上就会产生交替的N极和S极。当转子由原动机逆时针旋转时，位于定子上的电枢导体被转子磁极的磁场切割。结果，由于电磁感应，电枢导体中感应出电动势。这个感应电动势是交变的，因为转子的N极和S极交替地经过电枢导体。
产生的电动势的方向可以通过弗莱明右手定则确定，其频率由下式给出：
$$\mathrm{𝑓 =\frac{𝑁_{𝑠}𝑃}{120}}$$
其中，
$N_{s}$ 是以 RP 表示的同步速度
P 是转子磁极数。
产生的电压的大小取决于转子的旋转速度和直流励磁电流。在平衡状态下，绕组每个相位的产生电压相同，但相位相差120°电角度。
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