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磁极是啥？就是是中间旋转的那个。可以是永磁，也可以是励磁。外面的定子绕线，无论接的有多复杂，其目的，只是为了输出三相电。

中间旋转的，可以是1对磁极（2极，一个N，一个S），可以是2对、三对、很多对……

磁极对数p与转子转速n的关系如下，其中，f为电网工频。对于我国，f为50Hz。

n=60f/p

汽轮发电机，磁极对数很少，一般为1、2对，所以它的转速很高，为3000r/min或1500r/min。

风机的磁极对数相当多，所以他的转速很低，每分钟十几转。

汽轮发电机可以降低转速吗？转那么快干啥，多危险。答案是不行。因为锅炉产生的高温高压蒸汽，流速远高于自然界的风速，且能量大（水蒸气焓值高）。因此原动机（汽轮机）必须用高转速来适应高流速、高能量的蒸汽（汽轮机原理）。

风电的原动机是风机叶轮，原动力是自然界的风，它就是想快点转，也不可能。

以上介绍的，全是同步发电机。或者说，我们在高中阶段学的交流电原理，是按照同步发电机的原理论述的。所谓“同步”（synchronous），指的是“转子的转速n”和“对电网输出的电力的频率f”之间，存在一个明确的、锁定的关系，也即上文“3. 磁极对数”中的公式：

n=60f/p

同步发电机的励磁方式主要有：

（1）永磁同步发电机。转子是一块永磁铁，不需要励磁，直接发电就行了。缺点是什么？先看一下高中感应电动势的公式： e=nBSωsinωt 。如果励磁，那磁场强度B就是励磁电流I的函数 B=f(I) 。随励磁电流的变化，B的大小可调，因而感应电动势可调。然而，永磁铁的磁场强度B很难调整，因而在运行过程中调节困难。

（2）直流励磁。用“滑环”和“碳刷”将外部直流电接入转子上的励磁绕组（绕组就是线圈）进行励磁。优点是成本低，缺点是维护工作量大。因此，小型同步发电机中采用的较多。

（3）无刷励磁。为了取消滑环和碳刷，必须将电流在定子侧接通。将励磁机和同步发电机放在一根转轴上。首先，向位于励磁机定子侧的励磁绕组通入小电流三相电，励磁机电枢（电枢就是导线）随主轴转动切割磁感线，产生感应交流电；经整流器变为直流电；直流电再对同步发电机的励磁绕组励磁；后完成对外发电。转子侧的设备都安装在同一根转轴上，没有相对运动，交流和直流线路直接与相应的设备相连即可。

（4）带副励磁机的无刷励磁。传统的无刷励磁还需要外界输入三相电。副励磁机的存在，可以使发电机励磁彻底摆脱外电源。所谓副励磁机（pilot exciter），就是一个小型永磁发电机。

（5）静止励磁（static excitation）。励磁功率取自发电机出口的交流电，经静止换流器整流为直流后，再通过滑环和电刷输入到发电机转子励磁绕组的励磁方式。

风电中常见的异步发电机有两种：双馈异步发电机（DFIG，Double-Fed Induction Generator，转子为绕线型）、鼠笼异步发电机（笼式异步发电机，SCIG，S Induction Generator，转子为鼠笼结构）

那何为异步（asynchronous）呢？回顾一下高中物理，问自己这样一个问题：对于一个“被缠绕了线圈的铁芯”（也就是转子），有几种办法让它变成一块磁铁（完成励磁）？

方法一：通电。也就是上述同步发电机的做法。

方法二：电磁感应（Electromagnetic induction）。

下图是金属探测器的工作原理，利用高中电磁感应定律就能看明白。异步发电机的转子，就是通过电磁感应的方式进行励磁。

换成一个“被缠绕了线圈的铁芯”（也就是转子）。

首先，发电机的定子与电网相连，通入50Hz的三相交变电流，感应出变化的磁场B1；

其次，转子线圈中就会像上图中的金属块一样，感应出磁场B2，也即完成了对转子的励磁；

后，励磁后的转子旋转，使得定子线圈切割B2磁场的磁感线，产生感应电流，对外发电。

有两个小问题：①转子电路要闭合，不然不会有感应电流；②转子铁芯不能浑然一块，而是要用彼此绝缘的、薄薄的硅钢片叠成，降低因电涡流导致的铁芯发热损失。定子铁芯同理。

下图是笼式异步发电机的工作步骤。

步，对定子通入三相交流电（来自电网），定子会形成一个等效的旋转磁场。

第二步，由于定子磁场不断旋转，因而被风机驱动的转子内的磁通量发生了变化，从而产生了感应电流，并进一步生成了感应磁场。

第三步，定子绕组切割转子感应出的磁感线，对外发电。

需要说明的是：

（1）定子绕组，在启动时引入三相电，通过电磁感应的方式对转子励磁。发电状态下，通过定子绕组再对外输出电能。由于输出的也是三相电，因此定子绕组时刻会形成一个旋转的磁场。同时，这也表明，如果转子的转速与旋转磁场的转速相同（同步），则转子内磁通量不变，就不会有感应电流了。因此，二者转速必须不一致，也就是“异步”。

（2）启动不一定需要外电网，也可以接电容器。

（3）如果转子转速低于同步转速，则会处于电动机状态，风力发电系统经适当延时后会脱网。

（4）应当深入学习，分析异步发电机的电磁转矩-转速特性曲线。

（5）鼠笼式异步发电机，不能产生无功，而是要时刻消耗无功，以维持其定子磁场。