發(fā)電機原理課件

發(fā)電機原理課件第1頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)電機是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備，它由汽輪機、水輪機、柴油機或其他動力機械驅動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉換為電能。

發(fā)電機動力設備第2頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都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：用適當的導磁和導電材料構成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產生電磁功率，達到能量轉換的目的。發(fā)電機原理第3頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)電機工作示意圖（若果外動力使得轉子線圈轉動，切割磁場，轉子線圈中就生產了電流定子磁場轉子線圈滑環(huán)第4頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)電機是由定子、轉子、勵磁機等部分組成定子鐵心的內圓均勻分布著定子槽，槽內嵌放著按一定規(guī)律排列的三相對稱交流繞組。這種同步電機的定子又稱為電樞，定子鐵心和繞組又稱為電樞鐵心和電樞繞組。

第5頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

轉子鐵心上裝有制成一定形狀的成對磁極，磁極上繞有勵磁繞組，通以直流電流時，將會在電機的氣隙中形成極性相間的分布磁場，稱為勵磁磁場(也稱主磁場、轉子磁場)。第6頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。轉子磁場第7頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

載流導體：三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應電流的載體。定子線圈一般為短接距疊繞線圈。線圈為雙層單線圈。

第8頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月切割運動：原動機拖動轉子旋轉（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉并順次切割定子各相繞組（相當于繞組的導體反向切割勵磁磁場）。交變電勢的產生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。

第9頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

感應電勢有效值：由第11章可知，每相感應電勢的有效值為：

感應電勢頻率：感應電勢的頻率決定于同步電機的轉速n和極對數p，即：第10頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月交變性與對稱性：由于旋轉磁場極性相間，使得感應電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應電勢的三相對稱性。第11頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月同步轉速◆同步轉速從供電品質考慮，由眾多同步發(fā)電機并聯構成的交流電網的頻率應該是一個不變的值，這就要求發(fā)電機的頻率應該和電網的頻率一致。我國電網的頻率為50Hz，故有：

(15.3)◆要使得發(fā)電機供給電網50Hz的工頻電能，發(fā)電機的轉速必須為某些固定值，這些固定值稱為同步轉速。例如2極電機的同步轉速為3000r/min，4極電機的同步轉速為1500r/min，依次類推。只有運行于同步轉速，同步電機才能正常運行，這也是同步電機名稱的由來。第12頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

電磁感應定律

磁鐵（或通電線圈）與線圈有相對運動時，線圈中產生了電流。

電流的方向，總是阻止磁場變化的方向。第13頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月電流導線磁場通電導線周圍產生磁場，磁場的方向是阻止電流發(fā)生變化的方向通電線圈周圍磁場第14頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)電機通常由定子、轉子、端蓋.機座及軸承等部件構成。

定子由機座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結構件組成。

轉子由轉子鐵芯(有磁扼.磁極繞組)滑環(huán)、(又稱銅環(huán).集電環(huán)).風扇及轉軸等部件組成。

由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子，轉子連接組裝起來，使轉子能在定[1]子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產生了電流。第15頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月電磁感應定律當穿過閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時，不論這種變化是什么原因引起的，回路中都會建立起感應電動勢，且此感應電動勢正比于磁通量對時間變化率的負值。數學表達式：當采用國際單位制時，比例系數為1，數學表達式為：第16頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

行方向成右手螺旋關系的磁通量為正，反之為負。如果回路由N匝密繞線圈組成，則通過線圈的磁通用磁鏈表示:

Ψ＝ΝΦ第17頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月感應電流和感應電量：

（1）感應電流:回路中的總電阻為R，則回路中的感應電流為:.

（2）感應電量:在時間內，通過回路截面的感應電量為:.感應電量僅與回路中磁通量的變化量有關，而與磁通量變化的快慢無關；磁通計及其應用。第18頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月四、楞次定律

閉合回路中感應電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場來阻止引起感應電流的磁通量的變化。

第19頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種表述:第20頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月用楞次定律判斷感應電流方向的步驟:（1）判斷穿過閉合回路的磁通沿什么方向，發(fā)生什么變化（增加或減少）；

（2）根據楞次定律來確定感應電流所激發(fā)的磁場沿什么方向（與原來的磁場反向還是同向）；

（3）根據右手螺旋法則從感應電流產生的磁場方向確定感應電流的方向。

第21頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)電機的分類發(fā)電機分：直流發(fā)電機和交流發(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)電機還可分為單相發(fā)電機與三相發(fā)電機。第23頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

發(fā)電機結構及工作原理

發(fā)電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成。

定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結構件組成。

轉子由轉子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風扇及轉軸等部件組成。

由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子，轉子連接組裝起來，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產生了電流。

第24頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月同步發(fā)電機工作原理

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主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。

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載流導體：三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應電流的載體。

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切割運動：原動機拖動轉子旋轉（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉并順次切割定子各相繞組（相當于繞組的導體反向切割勵磁磁場）。

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交變電勢的產生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源

第25頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

蒸汽輪機是用蒸汽來推動輪機轉動的，它運轉的基本原理和常見的風車