發(fā)電機

發(fā)電機是指將其他形式的能量轉化為電能的機械設備，由水輪機組成、汽輪機、在柴油機或其他動力機械的驅動下，將水流氣流燃料燃燒或核裂變產生的能量轉化為機械能，傳遞給發(fā)電機，發(fā)電機再將其轉化為電能。

發(fā)電機

工農業(yè)生產中的發(fā)電機、國防、技術和日常生活有著廣泛的用途。發(fā)電機的形式有很多種，但它們的工作原理都是基于電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構造的一般原則是：磁路和相互電磁感應的電路由合適的磁性和導電材料組成，產生電磁能，達到能量轉換的目的。

1832年，法國人畢克韋斯特發(fā)明了手搖DC發(fā)電機原理是通過旋轉永磁體改變磁通量，在線圈中產生感應電動勢，這個電動勢以DC電壓的形式輸出；

1866年，德國西門子公司發(fā)明了自勵DC發(fā)電機；

1869年，比利時的克制作了環(huán)形電樞，發(fā)明了環(huán)形電樞發(fā)電機。這種發(fā)電機利用水力來轉動發(fā)電機的轉子經過反復改進，于1875年獲得.2KW輸出功率；

1882年，美國的戈登制造了一臺輸出功率為447千瓦高3米重22噸的兩相巨型發(fā)電機；

1896年，特斯拉 s的兩相交流發(fā)電機開始在尼亞拉發(fā)電廠運行，3750KW5000V的交流電被送到40公里外的布法羅。

發(fā)電機的分類包括：

發(fā)電機分：DC和交流發(fā)電機；

交流發(fā)電機分：同步發(fā)電機和異步發(fā)電機（很少采用）

交流發(fā)電機也可分為單相發(fā)電機和三相發(fā)電機。

發(fā)電機有很多種。原則上，它可以分為同步發(fā)電機、異步發(fā)電機、單相發(fā)電機、三相發(fā)電機。從生產方式上，可分為汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機、柴油發(fā)電機、汽油發(fā)電機等。從能量的角度來看，它可以分為熱發(fā)電機、水力發(fā)電機等。 

發(fā)電機通常由定子組成、轉子、

端蓋和軸承等部件。

定子由定子鐵芯、線包繞組、用于固定這些部件的框架和其他結構件。

轉子由轉子鐵芯（或磁極、磁扼）繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風扇和轉軸等。

發(fā)電機的定子和轉子通過軸承和端蓋連接裝配，使轉子在定子內轉動，做切割磁力線的運動，產生感應電勢，通過端子引出，接入回路，產生電流。 

柴油發(fā)電機

柴油機帶動發(fā)電機運轉，

將柴油的能量轉化為電能。

在柴油機的氣缸內，經過空氣濾清器過濾的潔凈空氣與噴油嘴噴出的高壓霧化柴油 充分混合在活塞向上的擠壓下，體積減小，溫度迅速上升，達到柴油的燃點。柴油被點燃，混合氣劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動活塞向下運動，稱為‘作功’

汽油發(fā)電機

汽油發(fā)動機帶動發(fā)電機運轉，將汽油的能量轉化為電能。

在汽油機氣缸內，混合氣劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動活塞向下做功。

無論是柴油發(fā)電機還是汽油發(fā)電機，每個氣缸都是按照一定的順序依次做功，作用在活塞上的推力通過連桿變成推動曲軸轉動的力，從而帶動曲軸轉動。當無刷同步交流發(fā)電機與動力機的曲軸同軸安裝時，發(fā)電機的轉子可由動力機的旋轉驅動，轉子可由動力機的旋轉驅動‘電磁感應’原理，發(fā)電機會輸出感應電動勢，閉合的負載回路會產生電流。

安裝規(guī)程

機組啟動前的準備工作：

1.檢查潤滑油的油位、冷卻液液位、燃油量；

2.檢查柴油機的燃料供應、潤滑、冷卻系統(tǒng)各管路和接頭是否漏油或漏水；

3.檢查電氣線路有無破皮等漏電隱患，接地線電氣線路是否松動，機組與基礎連接是否牢固；

4.如果環(huán)境溫度低于零度，必須在散熱器中加入一定比例的防凍液；

5.柴油發(fā)電機組第一次啟動或長時間停止后再啟動時，應先用手泵將燃油系統(tǒng)中的空氣排出。

啟動：

1.關閉控制箱內的保險后，按下啟動按鈕3~5s如果啟動不成功，應等待20秒后再次啟動。如果多次啟動不成功，應停止啟動操作，消除電池電壓或油路后再啟動；

2.啟動時，觀察油壓如果油壓不顯示或很低，立即停車檢查。

運行：

1.機組啟動后，檢查控制箱模塊的參數；機油壓力、

水溫、電壓、頻率等；

2.正常情況下，機組啟動后轉速直接達到額定轉速；有怠速要求的機組怠速時間一般為3~5min，不容易保持怠速時間過長，否則可能燒壞發(fā)電機相關部件；

3.檢查機組油路、水路和電器的泄漏；

4.檢查機組各連接處的緊固情況，有無松動和劇烈振動；

5.觀察機組的各種保護和監(jiān)視裝置是否正常；

6.當轉數達到額定轉速，空載運行參數穩(wěn)定后，接通電源；

7.檢查控制面板參數是否在允許范圍內，再次檢查機組振動是否有三漏等故障；

8.機組運行時嚴禁超載。

正常停機：

停車前，必須打開制動器

一般卸載后需要運行3~5min才能停止。

緊急停機：

1.發(fā)電機組運行異常時，必須立即停機；

2.緊急停止時，按下緊急停止按鈕或快速按下噴油泵停止控制手柄至停車位置。

保養(yǎng)事項：

1.柴油機濾芯的更換時間為300小時；空氣濾芯的更換時間為每400小時；機油濾芯的首次更換時間為50小時，之后為250小時。

2.第一次換油時間為50H，之后正常換油時間為每250H。

操作規(guī)程

1.啟動前，檢查油箱是否加滿油，各油管和接頭無漏油現象；冷卻系統(tǒng)是否有足夠的水、清潔、無泄漏，風扇皮帶是否張緊。檢查內燃機和發(fā)電機傳動部分應連接可靠，輸出線的導線絕緣良好，所有儀表齊全、有效。

2.啟動后，應低速運轉3 ~ 5分鐘，待溫度和油壓輥正常后，方可開始運轉。發(fā)電機在提速過程中應無異常聲音，滑環(huán)和換向器上的電刷應接觸良好，無跳動和打火現象。當運行穩(wěn)定時，頻率、電壓達到額定值后，即可對外供電。

3.運行中出現異響、異味、當水溫急劇上升，油壓急劇下降時，應立即停機檢查，排除故障。

4.發(fā)電機的功率因數不得超過后期（滯后）95。頻率值的變化范圍不應超過0.5HZ。

5.停機前，先切斷各電源分路總開關，使負荷逐漸降低，再切斷發(fā)電機電源總開關，將勵磁變阻器恢復到電阻最大的位置，將電壓降至最低，再切斷勵磁開關和中性點接地開關，最后停止內燃機運轉。

1、機房操作人員應遵守安全操作規(guī)程

穿工作服和絕緣鞋，船員要分工明確；

2、檢查飛輪和發(fā)電機的護欄蓋是否完好；

3、檢查各變速箱、離合器、調速器、油位、所有緊固件等，確認狀態(tài)良好，油水溫度不低于20度方可啟動；

4、將每個系統(tǒng)的管道閘門設置為“工作”位置；

5、檢查傳動機構的連接螺栓并擰緊；

6、檢查離合器手柄壓力是否正常，超速安全裝置是否到位；

7、檢查氣瓶壓力是否正常，超速安全裝置是否到位；

8、打開氣泵的排水閥；

9、檢查循環(huán)水泵、機油泵、燃油泵是否正常；

10、將激勵電阻置于最大電阻位置，關閉電源開關。

起動和運行操作：

1、對于停機超過24小時的機組，必須首先打開試驗閥，并啟動啟動油泵。

對于停運7天以上的機組，應測量勵磁機和運行回路的絕緣電阻，必須符合要求；

2、啟動燃油泵，放出管路中的空氣，觀察電壓是否在規(guī)定范圍內。如果正常，就可以正式開始了；

3、檢查啟動電源的電壓是否符合要求。如果電壓正常，按下啟動按鈕，待柴油機運轉正常后松開；

4、當柴油機運轉時，觀察油壓表的指示值當高于規(guī)定值時，停止油泵，關閉掃油泵的排污閥，裝上前離合器螺釘；

5、發(fā)電機啟動時，認為發(fā)電機及所有電氣設備帶電，不允許人體接觸帶電部分；

6、發(fā)電機啟動后，應逐漸提高柴油機轉速，并進行送電前的檢查；

7、逐漸調整柴油機轉速，但在調整過程中要注意觀察發(fā)電機運轉是否正常。在正常情況下，滑環(huán)和換向器上的電刷不應跳動、無冒火花現象、無異常響聲；

8、調節(jié)發(fā)電機的輸出電壓和頻率，其電壓值應穩(wěn)定并達到380v V-10v，頻率應達到50Hz-5Hz。

工作特性：

同步發(fā)電機的性能主要由空載特性和負載運行特性來表征。

這些特性是用戶選擇發(fā)電機的重要依據。

空載特性：

發(fā)電機不接負載時，電樞電流為零，稱為空載運行。此時，電機定子的三相繞組僅具有由勵磁電流If感應的空載電動勢E0（三相對稱）它的大小隨著If的增加而增加。但是因為電機的磁芯是飽和的，所以兩者不成正比。反映空載電動勢E0與勵磁電流If關系的曲線稱為同步發(fā)電機空載特性。

電樞反應：

當發(fā)電機接入對稱負載時，電樞繞組中的三相電流會產生另一個旋轉磁場，稱為電樞反應磁場。它的轉速剛好等于轉子的轉速，兩者同步旋轉。

同步發(fā)電機電樞反應磁場和轉子勵磁磁場都可以近似認為是正弦分布。它們之間的空間相位差取決于空載電動勢E0和電樞電流I之間的時間相位差。電樞反應磁場也與負載條件有關。當發(fā)電機負載為感性時，電樞反應磁場會退磁，導致發(fā)電機電壓降低；當負載為容性時，電樞反應磁場起助磁作用，會提高發(fā)電機的輸出電壓。

負載運行特性：

主要指外在特征和調節(jié)特征。外特性是額定轉速時、勵磁電流和負載功率因數一定時，發(fā)電機端電壓u與負載電流I的關系。調節(jié)特性是速度和端電壓為額定值、負載功率因數不變時勵磁電流If與負載電流I的關系。

同步發(fā)電機的電壓變化率約為20 ~ 40%一般工業(yè)和生活負荷要求電壓基本保持不變。因此，隨著負載電流的增加，勵磁電流必須相應調整。雖然調節(jié)特性的變化趨勢與外部特性相反，但對于感性和純阻性負載，調節(jié)特性會上升，但對于容性負載，調節(jié)特性一般會下降。

風力發(fā)電機

作為一種低價、運行可靠、一種無溫室氣體排放的新型發(fā)電系統(tǒng)，

風力發(fā)電系統(tǒng)的裝機容量每年超過30臺%增長率在世界范圍內被廣泛使用，已經形成了年產值超過50億美元的全球性產業(yè)。然而，用于偏遠地區(qū)獨立供電的小型風力發(fā)電系統(tǒng)需要克服許多技術困難才能得到廣泛應用。隨著我國對“三農”投資增加，經濟持續(xù)快速發(fā)展，廣大農民、牧、漁民迫切需要改善生活環(huán)境，提高生活質量，解決生活用電問題利用小型風力發(fā)電系統(tǒng)為當地負荷提供電力，不僅可以減少一次性巨額投資，還可以避免火力發(fā)電系統(tǒng)的溫室氣體排放，改善農村地區(qū)的環(huán)境和能源結構，有利于可持續(xù)發(fā)展。

風力渦輪機將風能轉化為機械功、并驅動發(fā)電機運轉發(fā)電。從廣義上講，它是以太陽為熱源，以大氣為工質的熱能利用發(fā)動機。風力發(fā)電使用自然能源。比柴油發(fā)電好多了。但如果在緊急情況下使用，還不如柴油發(fā)電機。風力發(fā)電不能算備用電源，但可以長期使用。

運行管理：

風力發(fā)電機的控制系統(tǒng)由工業(yè)微處理器控制，

一般多CPU并行運行，抗干擾能力強，通過通信線路與電腦連接即可遠程控制，大大減少了操作的工作量。因此，風機的運行就是進行遠程故障排除運行數據統(tǒng)計分析和故障原因分析。

遠程故障排除：

風機的大部分故障都可以遠程復位和自動復位。風機的運行與電網的質量密切相關為了進行雙向保護，風機配有多重保護故障，如電網電壓高、低，電網頻率高、低，這些故障可以自動復位。由于風能的不可控性，過大風速的極限值也可以自動復位。還有可以自動重置的溫度限制，例如發(fā)電機溫度高和齒輪箱溫度高、環(huán)境溫度低等。風扇的過載故障也可以自動復位。

除了自動復位失敗外，其他遠程復位控制失敗是由以下原因引起的：

1、風扇控制器誤報警故障；

2、檢測每個傳感器的誤操作；

3、控制器認為風扇不可靠。

運營數據的統(tǒng)計分析：

對風電場設備運行情況進行詳細的統(tǒng)計分析是風電場管理的重要內容。通過對運行數據的統(tǒng)計分析，可以對運行維護工作進行評估和量化，也可以為風電場的設計風資源評估和設備選型提供有效的理論依據。

發(fā)電統(tǒng)計月報是運行的重要內容之一，其真實可靠性直接與經濟效益掛鉤。其主要內容有：月發(fā)電量現場用電量正常工作時間故障時間標準利用小時電網停電故障時間等風扇設備。

風電機組功率曲線數據的統(tǒng)計和分析可以為提高風電機組的出力和風能利用率提供實踐依據。通過對風況數據的統(tǒng)計和分析，可以掌握各類風機隨季節(jié)變化的出力規(guī)律，制定合理的定期維護計劃，減少風資源的浪費。

小型風力發(fā)電機：

風力渦輪機是一種將風能轉化為電能的機器。從能量轉換的角度來看，風力發(fā)電機由兩部分組成：一個是風力渦輪機，其功能是將風能轉化為機械能；第二個是發(fā)電機，它的作用是將機械能轉化為電能。

小型風力發(fā)電系統(tǒng)的結構一般由風輪組成、發(fā)電機、尾舵和電控部分。

傳統(tǒng)的小型風力發(fā)電機多由感應發(fā)電機或永磁同步發(fā)電機加交流電組成/DC變換器、蓄電池、逆變器組成。在風的吹動下，風輪旋轉，將空氣動力轉化為機械能（轉速+扭矩）風輪的輪轂固定在發(fā)電機軸上，風輪的轉動帶動發(fā)電機軸轉動，帶動永磁三相發(fā)電機產生三相交流電。風速的不斷變化、無論大小，發(fā)電機的電流和電壓也會變化。產生的電經過控制器整流，由交流電變?yōu)榫哂幸欢妷旱闹绷麟姡o蓄電池充電。電池組輸出的直流電經過逆變器后轉換成220伏交流電，提供給用戶家用電器。

風力發(fā)電機根據應用場合的不同分為并網型風力發(fā)電機和離網型風力發(fā)電機。離網型風力發(fā)電機又稱獨立運行風力發(fā)電機，是應用在無電網地區(qū)的風力發(fā)電機，功率一般較低。一般情況下，獨立的風力發(fā)電機需要與蓄電池和其他控制裝置相結合，形成獨立的風力發(fā)電機組發(fā)電系統(tǒng)。這個獨立運行的系統(tǒng)可以是幾千瓦甚至幾十千瓦解決一個村子的供電系統(tǒng)，也可以是幾十到幾百瓦的小型風力發(fā)電機解決一戶人家的供電。

由于風能的隨機性，發(fā)電機發(fā)出的電能頻率和電壓不穩(wěn)定，蓄電池只能儲存直流電能，不能直接給交流負載供電。因此，為了給負載提供穩(wěn)定性、高質量的電能和滿足交流負載的需要需要在發(fā)電機和負載之間增加一個功率變換裝置，它主要由整流器組成、逆變器、控制器、蓄電池等組成。

作為農村能源的組成部分，小型風力發(fā)電系統(tǒng)的推廣應用可以改善用電結構，特別是偏遠山區(qū)的生產、生活能源的發(fā)展和促進生態(tài)環(huán)境建設將發(fā)揮積極作用，因此它具有廣闊的市場前景。風能具有隨機性和不確定性，風力發(fā)電系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)。簡化小型風力發(fā)電系統(tǒng)的結構、降低成本、提高系統(tǒng)的可靠性，實現系統(tǒng)的優(yōu)化運行，對于小型風力發(fā)電系統(tǒng)的推廣具有重要意義。

風力發(fā)電機維護：

風力渦輪機是一個收集器、機械、集空氣動力學和其他學科于一體的綜合性產品，

各部分環(huán)環(huán)相扣，密切相關。風力發(fā)電機組的維護直接影響發(fā)電量和經濟效益；風力渦輪機本身的性能也應該通過維護來保持及時有效的維護可以發(fā)現隱患，減少故障的發(fā)生，提高風力發(fā)電機的效率。

風機維護可分為定期維護和日常故障排除維護。

1、風扇的定期維護

定期維護可以使設備保持最佳狀態(tài)，延長風機的使用壽命。定期維護工作的主要內容包括：風扇連接器之間的螺栓扭矩檢查（包括電氣連接）傳動部件之間的潤滑和各種功能測試。

風機正常運轉時，由于長時間各種振動的合力，各連接部位的螺栓容易松動為了不造成局部螺栓松動后受力不均和剪切，必須定期檢查螺栓扭矩。在環(huán)境溫度低于-在5℃時，扭矩應降低到額定扭矩的80%緊固，當溫度高于-5℃后進行復查。螺栓的緊固檢查一般安排在無風或小風的夏季，以避開風機的大功率季節(jié)。

風機的潤滑系統(tǒng)主要包括稀油潤滑（或稱礦物油潤滑）和干油潤滑（或稱潤滑脂潤滑）兩種方式。風機齒輪箱和偏航減速齒輪箱采用稀油潤滑，其維護方式為補充和取樣如果測試結果顯示潤滑油不能再使用，則應更換。干油潤滑部件包括發(fā)電機軸承偏航軸承偏航齒輪等。因為工作溫度高，這些零件容易變質，導致軸承磨損，所以在定期保養(yǎng)時每次都要補充。另外，發(fā)電機軸承的補充劑量一定要按需要量添加，不能太多，防止過多擠入電機繞組燒壞電機。

定期維護的功能試驗主要包括超速試驗緊急停機試驗液壓系統(tǒng)元件的定值試驗振動開關試驗和絞線開關試驗。還可以對控制器的極限值做一些常規(guī)測試。

除了以上三項，定期保養(yǎng)還應檢查液壓油位傳感器是否損壞傳感器電源工作是否可靠剎車片和剎車盤的磨損情況。

2、日常排故維護

風機在運行過程中，也會出現一些必須現場處理的故障。

首先仔細觀察風機內的安全平臺和梯子是否牢固，連接螺栓是否松動

控制柜內是否有焦味，電纜是否移位，夾板是否松動，絞線傳感器拉環(huán)是否磨損斷裂，偏航齒輪潤滑是否干燥變質，偏航齒輪箱是否、液壓油和齒輪箱的油位是否正常，液壓站的表壓是否正常，轉動部件之間是否有磨損，油管接頭是否有泄漏，齒輪油和液壓油過濾器的指示是否在正常位置等。

二是聽控制柜內是否有放電聲如果有聲音，可能是端子松動或接觸不良聽偏航時要仔細檢查聲音是否正常，有無干磨聲，發(fā)電機軸承有無異響，變速箱有無異響，剎車盤和剎車片之間有無異響，葉片的風切聲是否正常。

第三，清理好自己的工作現場，擦拭液壓站的所有部件和管接頭，以便日后觀察有無泄漏。

水力發(fā)電機

水力發(fā)電機是將水的動能和重力勢能轉化為機械功的動力機（如：中國的三峽）核能發(fā)電是發(fā)電中最好的，但比核電污染更大。因此，煤在中國被廣泛用于發(fā)電。中國煤炭資源緊張，煤炭價格一直在上漲，這也是出現電荒的主要原因。

同步發(fā)電機

同步電機作為發(fā)電機運行。它是最常用的交流發(fā)電機。在現代電力工業(yè)中，廣泛應用于水力發(fā)電、火力發(fā)電、核能發(fā)電和柴油發(fā)電。由于同步發(fā)電機一般采用DC勵磁，當它們獨立運行時，通過調節(jié)勵磁電流可以很容易地調節(jié)發(fā)電機的電壓。如果接入電網，電壓由電網決定，不可更改此時調節(jié)勵磁電流的結果就是調節(jié)電機的功率因數和無功功率。

同步發(fā)電機定子、轉子結構與同步電機相同，一般采用三相形式只有在一些小型同步發(fā)電機中，電樞繞組采用單相。

高速同步發(fā)電機：

由于大多數發(fā)電機和原動機是同軸聯(lián)動的，火力發(fā)電廠采用高速汽輪機作為原動機，所以汽輪發(fā)電機通常采用轉速為3000轉分的高速二極電機/分（當電網頻率為60 Hz時，為3600 rpm/分）核電站使用轉速為1500轉分的4極電機/分（當電網頻率為60 Hz時，為1800 rpm/分）為適應高速、對于高功率要求，高速同步發(fā)電機在結構上配備了隱極轉子和特殊的冷卻系統(tǒng)。

隱極式轉子：外表面為圓柱面，圓柱面開槽放置DC勵磁繞組，用金屬槽楔緊固，使電機具有均勻的氣隙。由于高速旋轉時離心力巨大，要求轉子具有較高的機械強度。隱極轉子一般由高強度合金鋼一體鍛造而成，槽形一般為開口形，以便安裝勵磁繞組。每個極距大約有1/3部分不開槽，形成大齒；其余牙齒較窄，稱為小齒。大齒中心是轉子磁極的中心。有時大齒也有一些較小的通風槽，但繞組沒有嵌入；有時在槽底銑一個窄而淺的槽作為通風槽。隱極轉子在轉子體的軸向兩端還設有金屬擋圈和中心環(huán)。擋圈是由高強度合金制成的厚壁圓筒，用于保護勵磁繞組端部不被巨大的離心力甩出；中心環(huán)用于防止繞組端部的軸向移動，并支撐擋圈。此外，為了使勵磁電流流入勵磁繞組，集電環(huán)和電刷也安裝在電機軸上。

冷卻系統(tǒng)：因為電機中的能量損耗與電機的體積成正比，其大小與電機線性度級的三次方成正比，電機散熱面的大小只是電機線性度級的二次方。因此，當電機的尺寸增大時（受材料限制，增加電機容量需要增加其尺寸）電機單位面積需要散發(fā)的熱量會增加，電機的溫升也會增加。在高速汽輪發(fā)電機中，離心力會在轉子表面和轉子中心孔表面產生很大的切向應力，轉子直徑越大，應力越大。因此，在鍛造材料的許用應力極限范圍內，2極汽輪發(fā)電機轉子體的直徑不應超過1250 mm。增加大型渦輪發(fā)電機容量的唯一方法是增加轉子體的長度（即用細長的轉子）并改善電磁負載。旋翼長度可以達到8米，已經接近極限。要繼續(xù)提高單機容量，唯一的辦法就是增加電機的電磁負載。這使得大型汽輪發(fā)電機的加熱和冷卻問題尤為突出。對于5萬千瓦以下的汽輪發(fā)電機，往往采用閉路空冷系統(tǒng)，電機中的風扇對發(fā)熱部件進行吹風降溫。50 ~ 60萬千瓦發(fā)電機廣泛采用氫冷。氫氣（純度99%其散熱性能優(yōu)于空氣用它代替空氣不僅散熱效果好，還能大大降低電機的通風摩擦損耗，從而顯著提高發(fā)電機的效率。但采用氫冷卻時必須采取防爆防漏措施，使得電機結構更加復雜，增加了電極材料的消耗和成本。此外，液體介質也可用于冷卻比如水的相對制冷量是空氣的50倍，帶走同樣的熱量，需要的水的流量比空氣小很多。因此，在線圈中使用一部分空心導線，用水冷卻導線，可以大大降低電機的溫升，延緩絕緣老化，延長電機壽命。

低速同步發(fā)電機：

大部分由低速水輪機或柴油機驅動。電機的極數從4到60不等，甚至更多。對應的轉速是1500 ~ 100轉/分及以下。由于轉速低，一般采用對材料和制造工藝要求不高的凸極轉子。

凸極轉子的每個磁極通常由1 ~ 2 mm厚的鋼板制成，用鉚釘組裝成一個整體，磁極上套有勵磁繞組。勵磁繞組通常由扁平銅線制成。阻尼繞組通常安裝在磁極的極靴上。是極靴阻尼槽內的裸銅條和兩端焊接的銅環(huán)形成的短路。磁極固定在轉子軛上，轉子軛由鑄鋼制成。凸極轉子可分為臥式和立式。大多數同步電機、同步攝像機和由內燃機或沖擊式渦輪驅動的發(fā)電機都采用臥式結構；低速、大容量水輪發(fā)電機采用立式結構。

臥式同步電動機的轉子主要由主磁極組成、磁軛、勵磁繞組、集電環(huán)和旋轉軸等。其定子結構類似于異步電機。垂直結構必須承受機組旋轉部分的重力和推力軸承承受的水的向下壓力。在大容量水輪發(fā)電機中，這個力可以高達4、五十兆牛（約相當于四、5000噸物體的重力）因此，這種推力軸承結構復雜，加工工藝和安裝要求很高。根據推力軸承的放置位置，立式水輪發(fā)電機分為懸掛式和傘式。懸浮推力軸承置于上機架的上部或中部，轉速較高、當轉子直徑與鐵芯長度的比值較小時，機械運行是穩(wěn)定的。傘狀推力軸承放在轉子下部的下機架上，或者放在汽輪機的頂蓋上。承重框架是較小的下框架，可以節(jié)省大量鋼材，降低發(fā)電機和廠房離框架底座的高度。

同步發(fā)電機的并聯(lián)運行 大部分同步發(fā)電機并聯(lián)運行，并網發(fā)電。同步發(fā)電機并聯(lián)運行的必要頻率、電壓的幅度和相位是一致的。否則，在并聯(lián)切換的瞬間，發(fā)電機之間會產生內環(huán)流，造成擾動，嚴重時甚至損壞發(fā)電機。但兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行前，一般來說，其頻率和電壓的大小和相位并不完全相同。為了使同步發(fā)電機并聯(lián)運行，首先必須有一個同步并聯(lián)過程。同步和并置方法可分為準同步和自同步。同步發(fā)電機投入并聯(lián)運行后，各發(fā)電機的負荷分配取決于發(fā)電機的速度特性。通過調節(jié)原動機的調速器，改變發(fā)電機組的速度特性，可以改變每臺發(fā)電機的負荷分配，控制每臺發(fā)電機的發(fā)電量。通過調節(jié)每臺發(fā)電機的勵磁電流，可以改變每臺發(fā)電機的無功分布，調節(jié)電網電壓。

永磁同步風力發(fā)電機：

由于機械損耗小，永磁同步風力發(fā)電機、運行效率高、維護成本低的優(yōu)勢成為繼雙饋感應風力發(fā)電機組之后的又一重要風力發(fā)電模式，受到廣泛關注并逐步投入使用。永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)的基本結構如圖1所示，主要由風力發(fā)電機組組成、永磁同步發(fā)動機、變頻器和變壓器。

永磁同步風力發(fā)電的基本原理是利用風力驅動風力發(fā)電機的葉片旋轉，拖動永磁同步發(fā)電機的轉子旋轉實現發(fā)電。永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)類似于籠型變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)，只是使用的發(fā)電機為永磁發(fā)電機，轉子為永磁結構，不需要提供外部勵磁功率，提高了效率。它的變頻恒速控制是在定子回路中實現的，永磁同步發(fā)電機的變頻交流電通過變頻器轉換成電網中同頻率的交流電，從而實現風力發(fā)電的并網，所以變頻器的容量與系統(tǒng)的額定容量相同。

在過去的幾十年里，隨著永磁材料和電力電子器件的發(fā)展，永磁同步發(fā)電機越來越受到人們的關注。帶有永磁同步發(fā)電機的風力發(fā)電系統(tǒng)具有以下特點：

1、永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)不需要勵磁裝置，重量輕、效率高、功率因數高、可靠性好等優(yōu)點；

2、變速運行范圍廣，既可以超同步，也可以次同步；

3、轉子無勵磁繞組，磁極結構簡單、變頻器容量小，可以做成多極電機；

4、同步轉速降低，使得風力發(fā)電機和永磁發(fā)電機可以直接耦合，省去了風力發(fā)電系統(tǒng)中的齒輪箱，減少了發(fā)電機的維護工作，降低了噪音。

適用場合

1、在電力設施匱乏、交通不便、在缺乏常規(guī)燃料但風能資源豐富的地區(qū)，可以解決一些用電問題，比如為高速公路照明設備提供電力；

2、在單機容量較小的風電場，永磁同步發(fā)電系統(tǒng)可以高效并網；

3、為農村、牧區(qū)、邊防哨所、氣象臺站等偏遠、輕負荷用戶提供交流或DC電源。

交流發(fā)電機

在日常生活中，當交流發(fā)電機用來給電氣設備供電時，經常會發(fā)生電氣設備不能正常工作的情況不能正常工作原因是發(fā)電機輸出的交流電不夠穩(wěn)定這時候就需要一個電源穩(wěn)壓器來穩(wěn)壓，也就是日常生活中常用的交流穩(wěn)壓電源交流穩(wěn)壓電源能將發(fā)電機的輸出電壓精度穩(wěn)定在電氣設備正常運行所允許的范圍內。

交流發(fā)電機構造

交流發(fā)電機的結構有點復雜。但無論是單相還是三相，都是由以下幾個主要部分組成的：

⑴激磁部分：包括激勵器和磁場部分。

⑵電樞部分。

⑶機殼部分：包括鐵架和設備備件底座。

異步發(fā)電機

異步發(fā)電機又稱“感應發(fā)電機”一種交流發(fā)電機，利用定子和轉子之間氣隙的旋轉磁場和轉子繞組中的感應電流之間的相互作用。轉子的旋轉方向與旋轉磁場的旋轉方向相同，但轉速略高于旋轉磁場的同步轉速。常用作小功率水輪發(fā)電機。

交流勵磁發(fā)電機由于轉子側采用交流電壓勵磁，運行方式靈活，可以解決電站連續(xù)工頻過電壓問題、變速恒頻發(fā)電、抽水蓄能電站電氣-發(fā)電機組的調速具有傳統(tǒng)同步發(fā)電機不可比擬的優(yōu)勢。交流勵磁發(fā)電機的主要運行模式如下：

1）以變速恒頻模式運行；

2）以大范圍無功調節(jié)方式運行；

3）運行于發(fā)電-電動方式。

隨著電力系統(tǒng)傳輸電壓的提高和線路的增長，當線路的傳輸功率低于自然功率時，線路和電站就會出現持續(xù)的工頻過電壓。為了改善系統(tǒng)的運行特性，許多技術先進的國家，在6'世紀A'20世紀90年代初，對異步發(fā)電機在大電力系統(tǒng)中的應用進行了研究，認為在大電力系統(tǒng)中采用異步發(fā)電機后可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性可靠性和運行經濟性.

異步發(fā)電機因其維護方便穩(wěn)定性好，常作為小功率水輪發(fā)電機并網運行。當異步電動機的轉子被原動機沿著磁場的旋轉方向拖動，其轉速超過同步轉速時，電動機進入發(fā)電機，將原動機輸入的機械能轉化為電能送入電網。此時電機的勵磁電流取自電網。

異步發(fā)電機也可以與電容器并聯(lián)，由自身剩磁激勵，獨立發(fā)電（見圖）此時，發(fā)電機的電壓和頻率由電容值決定、原動機轉速和負荷大小等因素。當負載發(fā)生變化時，一般需要相應調整并聯(lián)電容值，以保持電壓穩(wěn)定。由于異步電動機在并聯(lián)電容器時可以不需要外部勵磁電源而獨立發(fā)電，因此在負載相對穩(wěn)定的情況下具有一定的優(yōu)點。比如可以作為農村簡易電站的照明電源，也可以作為備用電源。

測速發(fā)電機

測速發(fā)電機是一種測量轉速的微型發(fā)電機它將輸入的機械轉速轉換成電壓信號輸出，要求輸出的電壓信號與轉速成正比。

測速發(fā)電機的分類：測速發(fā)電機可分為DC測速發(fā)電機和交流測速發(fā)電機。

直流測速發(fā)電機：DC測速發(fā)電機本質上是一種微型DC發(fā)電機，根據定子磁極的勵磁方式可分為電磁式和永磁式。DC測速發(fā)電機的工作原理與一般的DC發(fā)電機相同。

交流測速發(fā)電機：交流異步測速發(fā)電機的轉子結構有籠式和杯形，控制系統(tǒng)中常采用空心杯轉子異步測速發(fā)電機。空心杯轉子異步測速發(fā)電機的定子上有兩個繞組，一個是勵磁繞組，一個是輸出繞組，它們在空間上相差90度。

交流異步測速發(fā)電機的誤差主要包括：

非線性誤差：由于直軸磁通的變化，測速發(fā)電機產生非線性誤差；

剩余電壓：在實際操作中，當轉子靜止時，測速發(fā)電機輸出小電壓；

相位誤差：由于勵磁繞組的漏電抗、空心杯轉子的漏抗使輸出電壓和勵磁電壓的相位不同。

交流同步測速發(fā)電機分為：永磁式、感應式和脈沖式。

柴油發(fā)電機

柴油發(fā)電機組是一種獨立的發(fā)電設備，是指以柴油為燃料，以柴油機為原動機，帶動發(fā)電機發(fā)電的動力機械。整個機組一般由柴油機組成、發(fā)電機、控制箱、燃油箱、起動和控制用蓄電池、保護裝置、應急機柜和其他組件。整體可以固定在基礎上定位使用，也可以安裝在拖車上移動使用。柴油發(fā)電機組屬于間斷運行發(fā)電設備如果連續(xù)運行12小時以上，其輸出功率將比額定功率低90左右%。