· 主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。
　 · 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。
　 · 切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。
　 · 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。
　 · 感应电势 有效值：每相感应电势的有效值为E₀=4.44fNΦK_w

　 · 感应电势 频率：感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和极对数p ，即 f=pn/60 

　 · 交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。

二、同步发电机工作原理动画展示

同步发电机工作原理动画展示1

同步发电机工作原理动画展示2

三、同步发电机结构模型

　 ·同步发电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。
　 ·下图给出了最常用的转场式同步发电机的结构模型，其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。
　 ·转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也称主磁场、转子磁场)。
　 ·气隙处于电枢内圆和转子磁极之间，气隙层的厚度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性能有重大影响。
　 · 除了转场式同步电机外,还有转枢式同步电机，其磁极安装于定子上，而交流绕组分布于转子表面的槽内，这种同步电机的转子充当了电枢。图中用AX、BY、CZ三个在空间错开120电角度分布的线圈代表三相对称交流绕组。

四、同步发电机同步转速

　 ·同步转速从供电品质考虑，由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国电网的频率为50Hz ，故有：n=60f/p=3000/p

　 ·要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步转速。例如2极电机的同步转速为3000r/min，4极电机的同步转速为1500r/min，依次类推。只有运行于同步转速，同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称的由来。

五、同步发电机运行方式

　 ·同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。

部分图片来自西安交通大学电机教研室 http://unit.xjtu.edu.cn/

From: http://blog.sina.com.cn/s/blog_56260f43010007lv.html

     大唐安阳发电有限责任公司八期改扩建共安装两台300mw燃煤机组，机组采用单元布置。#9、10汽轮机为东方汽轮机厂生产的亚临界300mw高中压合缸、一次中间再热、双缸双排汽单轴冲动凝汽式汽轮机。汽轮机型号：n300－16.7／537／537－3。每台机组配置两台凝结水泵，一台运行一台备用。机组负荷正常在150mw—300mw之间随系统负荷变化，而凝结水泵的流量调节依靠调节调门开度，电机耗能较大，在负荷较低时凝结水泵有较大的节流损失，因而有较大的节能空间。为了节能降耗，提高经济效益，利用机组大修机会进行了凝结水泵的变频改造。

2 凝结水泵技术数据

    凝结水泵的技术数据如表1所示。

3 ＃9机凝结水泵变频设备

3.1变频设备组成
#9机凝结水泵变频设备分别由一台控制柜、1台变频单元柜、1台变压器柜、2台旁路刀闸柜组成。

3.2 变频设备的安装
＃9机凝结水泵变频设备放置于＃9机厂用6kv工作段东头。
＃9机凝结水泵变频器采用“一拖二”具体接线布置如图1所示。

图1 凝结水泵变频器采用“一拖二”具体接线布置

3.3 系统参数
（1） 产品代码：jd-bp37-1000f；
（2） jd-bp:异步电动机变频器；
（3） 输入电压为三相ac；
（4） 输入电压为6kv；
（5） 1000:适用电动机功率:1000kw；
（6） f:用途为水泵类；
（7） 额定电流：125a；
（8） 生产厂家：山东新风光电子科技发展有限公司。

3.4 变压器参数
（1） 额定容量：1250kva，50hz， 三相；
（2） 额定电压：6.3±15.0%kv/ 0.39kv×8组×3区；
（3） 额定电流：120.5a/92.5a 负载性质：整流；
（4） 阻抗电压：3%～6%；
（5） 冷却方式：风冷；
使用条件：户内式；
（6） 绝缘等级：h级；
联接组标号：y、z、y。

3.5 jd-bp高压变频器基本规格和主要参数 
jd-bp高压变频器基本规格和主要参数如表2所示。

4 变频器控制电源和变频室空调电源
（1） 交流380v，分别三相四线分别取自＃9机照明段、＃9机热工ib段，两路电源进入空调电源控制柜
（2） 变频器控制电源，分别由空调控制箱开关上侧并接到变频器控制电源箱。正常时一路运行，一路备用，当工作电源故障或其他原因相电压低于260v（70％额定），备用电源自动投入（切换）；
（3）控制电源供电容量：5kva；
（4） 空调电源供电容量：10kw；
（5）变频控制柜内小开关qf1：220v控制电源开关。

5 旁路柜刀闸互锁说明
k1：与k2、k4互锁；
k2：与k1、k3互锁；
k3：与k2、k6互锁；
k4：与k1、k5互锁；
k5：与k4、k6互锁；
k6：与k3、k5互锁。

6 凝结水泵“一拖二”变频器的运行方式
     正常情况下，应采用一台变频器运行，另一台工频备用的运行方式；变频器变频运行：变频器的运行操作控制方式分为：就地控制和远程控制。运行人员可通过变频器控制柜上“就地/远程”切换开关进行切换。凝结水泵启动前，和原来工频启动的状态一样，注意出口门、调整门状态。控制柜低压送电。将控制柜内断路器合上，按住ups的开机按钮，ups启动，当显示面板显示4321时，说明控制电源已送上。同时，人机界面启动，自动进入监控程序。将变频器控制柜上“就地/远程”选择开关切换到需要的位置。
6.1 ＃1凝结水泵变频运行，＃2凝结水泵工频备用的操作：
（1） 合上k1刀闸；
（2） 合上k3刀闸；
（3） 合上k5刀闸；
（4） 查看旁路柜面板上刀闸位置指示灯显示正确；
（5） 两台凝结水泵6kv电源小车开关送电。
6.2 “＃1凝结水泵变频运行，＃2凝结水泵工频备用”倒为“＃2凝结水泵变频运行，＃1凝结水泵工频备用操作” 
（1） 工频启动＃2凝结水泵运行；
（2） 停＃1凝结水泵变频器，断开＃1凝结水泵6kv电源小车开关；
（3） 断开k1刀闸；
（4） 断开k3刀闸；
（5） 合上k2刀闸；
（6） ＃1凝结水泵6kv电源小车开关送电，工频启动＃1凝结水泵运行；
（7） 停＃2凝结水泵，＃2凝结水泵6kv电源小车开关停电；
（8） 断开k5刀闸；
（9） 合上k4刀闸；
（10） 合上k6刀闸；
（11）＃2凝结水泵6kv电源小车开关送电，变频启动＃2凝结水泵运行；
（12）＃2凝结水泵变频启动后，断开＃1凝结水泵开关，＃1凝结水泵工频备用；
（13）注意事项：注意倒换过程中，变频运行靠改变电机转速调节，工频运行靠调整门开度调节。

7 结束语
     电厂发电的同时又消耗大量的能源，通过技术改造有较大的节能降耗空间，2台凝结水泵公用1台变频器节省了投资成本，但是2台凝结水泵在切换变频方式运行操作较复杂，通过对凝结水泵的变频改造，避免了机组负荷较低时凝结水泵较大的节流损失，既节能降耗，又提高了机组经济效益。

作者简介
     田忠文 男 工程师/技师 从事300mw机组运行工作。

参考文献
[1] 安阳电厂300mw机组运行规程

来源：http://www.chuandong.com/publish/tech/application/2008/11/tech_3_16_11682.html

　　水电机组运行参数的调节、控制和状态的监视，是通过电气二次设备实现的。当机组主设备运行稳定后，二次设备运行状况的优劣，是亘接影响电厂的安全、高效发、供电的关键因素。假如机组的励磁装置可控硅阻容保护回路击穿导致拆柜检修，假如顶盖浮子或水位传感器故障，导致淹水导，则该电厂的机组安装生产和安全记录将受到极大的威胁。

　　葛洲坝电厂作为三峡工程的实战演习，在已过去的20年中，经历了机组安装、调试、投运，机组大、小修和设备改造后的调试投运，尤其是完成了机组控制设备从以晶体管集成电路为主的控制到计算机局域网（LAN）的实时控制的改造。在二次设备施工改造过程中，处理过很多技术隐患。在此，通过几个实例力求概括二次设备安装调试质量应控制的几个关键环节，以供三峡左岸电厂二次设备安装调试时质量控制参考。

　　2二次设备配置特点

　　三峡左岸电厂二次设备是基于双冗余、全分布、全开放计算机网络配置，计算机监控系统（SCADA）可分为3层，它们分别是厂站层，主要由包括数据服务器、历史记录服务器、I/O接日的模拟返回屏、消防系统。工业电视系统、调度电话和行政电话服务器等组成，对厂内执行AVG、AVC和各类监视、告警、工业电视画面显示和编辑等功能，对外接受三峡梯调、华中、华东、重庆和国家等信息；现地控制单元（LCU）分布在各台机组、公用设备、GIS室等，LCU该受上位机的指令，执行开停机、I/O执行和数字信号反馈和事件记录、机组调试试验等功能；物理层设备包括发电机励磁装置、水轮机调速器、发变组保护设备、GIS保护设备、工业设备远程1/O或可编程控制器（PL以及各类基础自动化元件，如各类传感器、测温元件、继电器和接触器、浮子和压力接点等。

　　3 二次设备安装调试质量应控制的几个环节

　　三峡左岸电厂二次设备安装调试质量目标是应符合设备合同文件中的技术条款、安装试验规程和性能保证值的要求。

　　质量控制通常分为主动控制和被动控制，主动控制是在工程开工前的方案和图纸审核等；而被动控制是指正式施工过程中，监理和政府职能部门的质量监督机构通过诸如旁站监理、质量检查等发现问题，纠正质量偏差。基于第2节中的配置方式，三峡左岸电厂二次设备安装时质量控制重点应放在以下几个环节。

　　3.1图纸审核应注意原理的正确性和控制过程的完备性

　　审查二次设备的原理图、配线图和程序框图时，首先应验证图纸的正确性，但原理正确并不等于控制过程是完备的，尤其是用计算机控制。

　　例如，葛洲坝电厂发电机组为自动准同期方式。励磁装置中功率柜采用负压风冷方式，两台风机互为备用。风机设有机组LCU自动开启、自动停止，风机控制把手上有“自动、手动、停止”3个位置。同时机组LCU和上位机可以单独启、停风机。在控制原理上，当发电机空载升压后，如果LCU开机流程中设置的1台励磁风机未启动，则自动准同期后，由断路器辅助接点通过重复继电器作为备用回路启动励磁风机。这样设计，原理上无疑是正确的，但不是完备的。就风机备用启动回路本身而言，在现场的实际运行中，由于断路器中问重复继电器的两对常开接点分别接入两台励磁风机，因此出现两台风机同时启动。就开机流程而言，诸如机组LCU励磁风机启动开出令的维持时问，风机接触器的动作特性，以及数字反馈信号采集的原因等，将导致风机在开机过程中启动失败。机组LCU做断路器位置开出试验时，如果风机电源投入，励磁风机两台也会同时启动。

　　解诀的方法是将1台风机接触器的辅助常闭接点串在另1台风机的自保持回路中即可。

　　由此可见图纸资料审查作为质量控制中主动控制的重要性，它不仅可以影响工程建设的质量和进度，更主要在于为设备投产后长期安全、稳定运行打好了良好的基础。

　　3.2 基础自动化元件校验

　　基础自动化元件校验是电气二次设备安装质量控制的另一个重要环节。它直接关系到机组调试是否顺利完成，各种开关电器设备能否正确动作，各辅机设备能否正常投入和退出。

　　水电站基础自动化元件可分为以下几类：

　　继电器类：从用途上分，包括中间继电器、时间继电器、交流接触器、直流接触器、信号继电器、转速继电器、示流器、热耦继电器等；接点类：压力接点、水位油位常规接点、水位油位磁性接点、行程和限位接点、风压接点等；传感器类（包括电流源和电压源）：位移传感器、压力传感器、压差传感器、水位油位传感器、温度传感器等；

　　电磁阀：如过速电磁铁、技术供水系统的各电磁阀、排污阀等；

　　变送器类：包括CT、PT及其二次仪表和采样回路，P、Q变送器或直接差行交流采样的回路；测温电阻类：三部轴承测温系统、定于测温系统、各变压器测温系统等；

　　表计类：如电压、电流、功率、压力表以及分流器等。

　　基础自动化元件的校验应严格遵循设备采购合同中的技术规范条款和指定的校验规程进行；在无上述标准时，应按厂家说明书中的性能保证值进行校验。在校验过程中，应结合元件所在的原理图和实际接线的电气距离，校核动作的正确性和准确级是否符合技术规范要求。

　　例如，某新装机组灭磁开关合闸线圈直流电阻力4.4Ω，动作电压值为183 V，设计操作电源为DC 220 V；由于灭磁开关的操作按开关电器设备的规定，必须设置专用合闸电源，同时合闸线圈只能短时通电（通过时间继电器实现），按设计的电源电缆线径和直流母线至灭磁开关安装地点的距离，计算电阻值为3．8Ω，合闸线圈上的电压力12lV。合闸线圈校验和电源电缆的计算结果送交业主和监理单位后，批准通电试验，实际测量合闸线圈上的电压为123V，合灭磁开关时，合闸力不够，开关发生往复操作。后从该机组动力盘取交流，加装单相桥式整流电路，直流输出电压为197 V，满足合闸线圈动作值要求，开关一次会闭成功。

　　因基础自动化元件校验不合格而导致工期拖延的现场实例不胜枚举，建议基础自动化元件校验时，应有现场试验经验的技术人员和电厂维护人员参与。

　　3.3 配线和复查

　　配线工作不单指芯线上端子排，应该是电缆敷设完毕后，包括开电缆、做电缆头、做电缆屏蔽地线、号头编写、对线、上端子。配线时，应特别注意芯线的预留长度（裕度）、各类插头和电缆接地线的连接应符合技术规范要求。配线时经常犯的错误是，用烙铁焊接芯线时，焊渣或造成虚地、虚焊、假焊，短路等；对称回路配反，如电动阀的开启与关闭、电磁铁的开启与关闭、直流元件有正负极要求的极性接反等等。

　　例如，某机组励磁装置同步变压器一次测取自阳极刀闸的进线侧，同步变压器一次侧和二次侧的引出线焊接在变压器两侧的抽头上。小电流试验时，各通道调整正常，励磁工作面报完工。当发电机空载升流至0.7Ie时，监护人员听到励磁功率柜有放电声音。采取逆变和跳开灭磁开关后，检查发现同步变压器一次侧有一相的焊点在焊接端子时有一节焊锡丝与变压器铁芯有虚接触而形成放电间隙，清除焊锡丝后，放电现象消失。其他诸如传感器有正负极要求的将线配反，烧坏传感器；电磁阀、电动阀配反而导致相反操作的技术隐患均有发生。

　　因此复查工作是保证配线质量的重要环节，复查时，应确认接线的正确性和接线可靠性（尤其是CT口路、计算机等）。

　　3.4 试验

　　试验是直接考核设备综合性能的关键环节。因此设备试验，应注意以下几个方面：

　　(1)试验前的准备工作：包括试验仪器、仪表，试验记录表格，试验原理分析，试验人员职责分工，熟悉试验大纲，安全措施等；

　　(2)试验开始前，应检查消防、安全应急措施是否落实；

　　(3)试验应由有经验的技术人员统一协调、指挥各工作面的试验工作；

　　(4)试验时，设专人监护，防止误合试验电源或试验人员误入带电间隔；

　　(5)试验开始后，应严格按照试验大纲进行各项试验，并做好原始记录；

　　(6)新技术试验（由于现行的试验规程相对滞后，有些最新发展的技术的试验应根据厂家的技术资料进行，如励磁、电调给定按钮的防粘连试验）；

　　(7)试验完工后，应及时整理试验记录、试验报告，以利于标准化管理。

　　本文强调上述几个环节，是因为这几个环节出现技术隐思和事故的机率高于其它环节，同时在施工过程中容易疏忽。

　　作者简介：许承庆，葛洲坝电厂原副总工程师，教授级高级工程师。

来源：http://www.wzjzw.com/e/DoPrint/?classid=85&id=17616