直、交流發(fā)電機(jī)的工作原理詳解

直、交流發(fā)電機(jī)的工作原理發(fā)電機(jī)的發(fā)電過(guò)程是一種能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，例如，水流動(dòng)的能量帶動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即將水庫(kù)中水流的能量轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機(jī)基本的工作過(guò)程即為將各種帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，通過(guò)電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程。1.直流發(fā)電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)工作時(shí)，外部機(jī)械力的作用帶動(dòng)導(dǎo)體線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，并不斷切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。圖1所示為典型直流發(fā)電機(jī)的工作原理示意圖。圖1典型直流發(fā)電機(jī)的工作原理示意圖

圖2所示為直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)始旋轉(zhuǎn)瞬間的工作過(guò)程。當(dāng)外部機(jī)械力帶動(dòng)繞組轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈ab和cd分別做切割磁感線動(dòng)作，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，繞組內(nèi)部產(chǎn)生電流，電流的方向由右手定則可判斷為：感應(yīng)電流經(jīng)線圈dcTcbTba、換向器1、電刷A、電流表、電刷B、換向器2形成回路。b■—逹向黑I換向器2幵的施轉(zhuǎn)MthJab線閽的詒動(dòng)方網(wǎng)畀迪錠然WJ問(wèn)L71理西b■—逹向黑I換向器2幵的施轉(zhuǎn)MthJab線閽的詒動(dòng)方網(wǎng)畀迪錠然WJ問(wèn)L71理西惱込和方呦陰電機(jī)枠f繞鍥逆肘帥方陰甕力丹謝曙宜?井且晶錐字學(xué)在一個(gè)平窗內(nèi)，杷麻千禺人盛爲(wèi)申?4雄或線曜人芽入辛七,尢博村蠱向規(guī)H5EC運(yùn)動(dòng)的耳賈川:么其余4個(gè)丁刪無(wú)描的對(duì)向親址鵝應(yīng)血掘M牙問(wèn)” 4弄鶯t追殷礙叫啊j圖2直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)始旋轉(zhuǎn)瞬間工作過(guò)程圖3所示為直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)過(guò)90°后的工作過(guò)程。當(dāng)繞組轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，兩個(gè)繞組邊處于磁場(chǎng)物理中性面，且電刷不與換向片接觸，繞組中沒(méi)有電流流過(guò)，F(xiàn)=0,轉(zhuǎn)矩消失。

電酗st1戟討師時(shí)的詰動(dòng)方向換時(shí)陽(yáng).廠弋^搔向黔IL腿痢估換向片用總,繼檢無(wú)暮出41魂"圖3直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)過(guò)90°報(bào)細(xì)轉(zhuǎn)世仙I乩些亂邊業(yè)F雄城舸理中性祈，繞縱的適胡方I電酗st1戟討師時(shí)的詰動(dòng)方向換時(shí)陽(yáng).廠弋^搔向黔IL腿痢估換向片用總,繼檢無(wú)暮出41魂"圖3直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)過(guò)90°圖4所示為直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組再經(jīng)90°旋轉(zhuǎn)后的工作過(guò)程。受外部機(jī)械力作用，轉(zhuǎn)子繞組繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，這時(shí)繞組繼續(xù)做切割磁感線動(dòng)作，繞組中又可產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流經(jīng)繞組abTbcTcd、換向器2、電刷A、電流表、電刷B、換向器1形成回路。

右手定卿d電刷電創(chuàng)與換i旬片惱社燦圈中刊電擬輸出方向—■=b^~按向黯i電斗怕右手定卿d電刷電創(chuàng)與換i旬片惱社燦圈中刊電擬輸出方向—■=b^~按向黯i電斗怕伸斤右T-,女拇4H打加余』牛爭(zhēng)常：；町［?并幾備亂產(chǎn)韋征-亍平曲內(nèi)，杷初下啟入?yún)^(qū)場(chǎng)中.讓班感就睛《穿丸乎屯,大抑陽(yáng)用向規(guī)BS端適汨制方1訊?斗個(gè)卞折所折訥方向就輕惑應(yīng)也刪肓向 妙侶F全掘電氣粒禹!影血電逍鮭繪厲恥亠誕―兇、展陽(yáng)揣弗電啊t腮就盤(pán)，電熾氐撤冋船；形成回堺.?._—iI轉(zhuǎn)了辭it犠過(guò)帕TH,■減純崗的蜒動(dòng)肘何轉(zhuǎn)產(chǎn)曉蛆轉(zhuǎn)換過(guò)用中嶇譙滋捋什櫛示方時(shí)未蚩化,輸出電妙脫圖4直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組再經(jīng)90°旋轉(zhuǎn)從圖4中可以看到，轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是一種交變電動(dòng)勢(shì)，而在電刷AB端的電動(dòng)勢(shì)卻是直流電動(dòng)勢(shì)，即通過(guò)換向器配合電刷，使轉(zhuǎn)子繞組輸出的電流始終是一個(gè)方向，即為直流發(fā)電機(jī)的工作原理。值得注意的是，在實(shí)際直流發(fā)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子繞組并不是單線圈，而是由許多線圈組成的，繞組中的這些線圈均勻地分布在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽內(nèi)，線圈的端點(diǎn)接到換向器的相應(yīng)滑片上。換向器實(shí)際上由許多弧形導(dǎo)電滑片組成，彼此用云母片相互絕緣。線圈和換向器的滑片數(shù)目越多，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的直流電脈動(dòng)就越小。一般中小型直流發(fā)電機(jī)輸出的電壓有115V、230V、460V,大型直流發(fā)電機(jī)輸出電壓為800V左右。屯唸衣悔計(jì)遼時(shí)

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州黑!■r斑￡i逆時(shí)針h削啼Ji貝殆 開(kāi)推權(quán)垃黑間cdHi題的濟(jì)動(dòng)方向斛子楫射iiV總?cè)鐒リ剺掇D(zhuǎn)朗遠(yuǎn)坳.便定『燒舉做剛亂能悟程追初?達(dá)出乳tm剛円世溝進(jìn)廂才南一宜，繪逍覺(jué)特加削確捲班遼別”J1M故轉(zhuǎn)瞬間,維澗db問(wèn)痊.切削選心規(guī)’取泄電沆方問(wèn)溝h-^ttftHcd^/i削割卓條陀，些“電誕山向?yàn)椤皑D■￡-2.交流同步發(fā)電機(jī)的工作原理交流同步發(fā)電機(jī)的工作過(guò)程可以簡(jiǎn)單看作為取消直流發(fā)電機(jī)中的換向器裝置后的工作過(guò)程，即在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組旋轉(zhuǎn)過(guò)程中無(wú)換向過(guò)程，電流輸出方向發(fā)生變化的過(guò)程。另外，在交流同步發(fā)電機(jī)中，并不是由轉(zhuǎn)子繞組做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，而是由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)（勵(lì)磁裝置為勵(lì)磁繞組通入電流），使定子繞組做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并通過(guò)接線端子引出。圖5所示為交流發(fā)電機(jī)的工作過(guò)程示意圖。熟位I札曲邸蚪湖血-*出小』.謝壞2、電旺&、洋陽(yáng)；I心也冋紳

「班電逆對(duì)計(jì)JjJ'J剩強(qiáng)址間"ifi,喪總汕i打itt弼績(jī)聘跌，必「班電逆對(duì)計(jì)JjJ'J剩強(qiáng)址間"ifi,喪總汕i打itt弼績(jī)聘跌，必M電流方內(nèi)為魅as刨岡左址劉整糕述"慮說(shuō)觀祐勵(lì)電址經(jīng)拽眇b+扯-rd.Jtt環(huán)Uitlilt燼?EJi?^*￡MHMrI沁薊子堆血靜建強(qiáng)'時(shí).北線曲的込動(dòng)方N電放表悔針瓶旳W二 ■匸專 匚■ J-入爲(wèi)呆囑敷護(hù)擁氣命圖5交流發(fā)電機(jī)的工作過(guò)程示意圖

交流同步發(fā)電機(jī)根據(jù)定子繞組輸出相數(shù)，可以設(shè)計(jì)成產(chǎn)生單相或多相交流電壓的發(fā)電機(jī)。圖6為產(chǎn)生單相、兩相和三相交流電壓的基本設(shè)置。

(a)嚴(yán)住單相illIE產(chǎn)生兩郴電廂圖6(a)嚴(yán)住單相illIE產(chǎn)生兩郴電廂圖6單相、兩相和三相交流電壓的基本設(shè)置圖7所示為單相交流發(fā)電機(jī)工作原理示意圖。磁鐵旋轉(zhuǎn)后，在兩個(gè)定子繞組A、B中產(chǎn)生正弦波交流電動(dòng)勢(shì)e。將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的電源稱為相，這種發(fā)電機(jī)使用由單相和兩根電線供給的交流，稱為單相交流，這種配電方式稱為單相二線制。

R旄轉(zhuǎn)角度電動(dòng)勢(shì)E（a）交梳發(fā)屯楓的構(gòu)造 5）電路圖R旄轉(zhuǎn)角度電動(dòng)勢(shì)E圖7單相交流發(fā)電機(jī)工作原理示意圖（C）電動(dòng)勢(shì)的監(jiān)衫；在該類發(fā)電機(jī)中，定子槽內(nèi)放置著3個(gè)結(jié)構(gòu)相同的定子繞組AX、BY、CZ,其中A、B、C稱為繞組的始端，X、Y、Z稱為繞組的末端，這些繞組在空間互隔1