发电机怎么加大电流电压

问题描述

精选答案

我想通过这个答案让你彻底明白这其中的道理。

先说一下结论：

电感消耗无功功率

，

无功功率不足

会导致同步发电机中发生

直轴去磁电枢

反应，去磁电枢反应就是把

气隙磁通减小

了，减小磁通导致

感应电动势下降

，感应电动势下降自然会导致

电压下降

。如果要想保持电压不变，就必需去加大因为去磁电枢反应减小的那一部分磁通，怎么增大呢

加大励磁电流即可

。

而于此相反的是，

电容

不仅不消耗无功功率反而会

发出无功功率

，无功功率过多对导致同步发电机发生

直轴助磁电枢反应

，助磁的意思是

增大了气隙磁场

，会导致

感应电动势增大

，进而导致电压升高。同样，为了保持电压不上升，要去

减小励磁电流

从而减小磁通。

电阻会消耗有功功率

，

有功功率

造成的是同步电机内的

交轴电枢反应

，交轴电枢反应会在发电机轴上产生一个

制动性质的电磁转矩

，这就会导致

发电机的转速下降

，同步发电机发出的电的频率和同步转速是有着严格的关系的，

转速下降必然导致频率的下降

。为了不让频率下降怎么办呢？那就只有

加大原动机的输入转矩

来抵消交轴电枢反应产生的制动电磁转矩。

其实上面的文字我已经描述的非常的详细了，如果你对同步发电机的电枢反应比较熟悉的话应该能够理解了，如果你不太熟悉，没关系，我接下来详细的来说一下这其中的道理。

同步电机的简单模型如上图所示，内部转子是一个电磁铁，有励磁绕组，外部定子有三相对称绕组，转子在原动机的拖动下切割定子绕组产生感应电动势，同步发电机工作原理很简单。

同步电机气隙内的磁通主要是由转子绕组建立的，在同步发电机空载情况下，定子线圈是没有电流的（有感应电动势，回路不通没有电流），但是当发电机带上负载以后，定子线圈内开始通过电流，电流流过定子线圈必然会建立定子（定子为电枢）磁场，这个磁场必然会干扰原来的转子磁场，这种干扰就叫

电枢反应

。

但是到底会产生什么样的电枢反应和发电机带的负载性质有很大的关系。

最简单的情况，负载是纯阻性的，就是只有电阻。

这个时候，电枢感应电动势和负载电流是同相位的（我们把转子磁动势的方向叫做直轴d轴，和它垂直的方向叫做交轴q轴），从下图可以看出来，这个时候电枢磁动势和转子磁动势是相互垂直的，所产生的电枢反应叫做交轴电枢反应，你可以用左手定则判断一下这个时候转子绕组会受到一个制动性质的电磁转矩，这个制动性质的电磁转矩会使得电机转速下降，从而导致频率下降。

第二种情况，发电机负载是纯感性负载的时候

这个时候，电枢电流会滞后于感应电动势90°，消耗无功功率，就会出现下图的情况。注意和上图相比较，感应电动势相位没有变，但是电流滞后了90°，那么电枢电流建立的电枢磁场也滞后90°，这个时候电枢磁场刚好和励磁磁场刚好方向相反，这时候叠加的话就是典型的去磁电枢反应，叫做：

直轴去磁电枢反应

。去磁，就会使得感应电动势降低，没什么好说的，电压下降。你要注意，这个时候，转子绕组依旧受到电磁力，但是不能形成转矩，所以就不会干扰发电机的转速和频率，要想改善这种情况直接加大转子绕组上的励磁电流就可以了。

第三种情况，这个时候负载是纯容性的。

这个时候呢，电流超前于电压90°，发出无功功率，如下图所示。感应电动势的方向依旧不变，但是电流方向超前90°，那么电枢磁动势就变成了下面这样的情况，电枢磁动势和励磁磁动势同相位了，这必然导致磁通变大，磁通变大感应电动势升高，电压升高，没什么好说的，要想不让电压升高，那就降低励磁电流好了！

你现在应该明白了为什么无功影响电压，有功影响频率了吧！没有讲明白的地方可以告诉我，我可以修改。

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其他回答

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想靠高中知识完全理解这个问题有点难。尽量通俗的解释一下：发电机的原理是电磁感应，感应电压，也就是磁通的变化速度决定了电压。想改变发电机的输出电压，确实可以通过加大转速来实现。同样的磁通变化幅度，由于变化周期缩短，变化速度变高，感应电压升高。但是也要意识到，对交流发电机来说，转速提高、输出电压提高的同时，输出电压的频率也提高了，而在电力系统中，有很多发电机同时在工作，这些发电机能够协同供电的前提条件就是输出电压的频率要一致。所以，改变转速来调压是有问题的。再看公式，有三个变量，匝数n取决于发电机物理结构，不好改；改变转速已经讨论过了不行；那就剩磁通可以改了。通过改变发电机中磁场的强度，显然是可以改变输出电压的。这也正是

发电厂用来调节发电机工作状态的方法：励磁调节。

但是，虽然励磁调节可以调节发电机输出电压（还可以调节发电机的无功），但是并不能调节发电机的输出有功功率。

考虑一下能量守恒，能够提高发电机输出有功功率的唯一方法是提高带动发电机转动的原动机的功率——也就是让热电厂多烧煤，水电厂多放水。

再多说一些：对电力系统来说，有功功率不足的表现不是电压下降而是频率下降；无功功率不足的表现才是电压下降；电力系统通过无功调节来调压，对发电机来说手段励磁调节，对输配电网来说手段是无功补偿；电力系统通过控制发电量和负荷的匹配来稳定频率。介绍这些内容的教材有《电机学》《电力系统分析》等，要看懂这些教材，需要先学一部分高等数学和电磁场理论。加油吧少年。。。