電機(jī)的發(fā)電過程是一種能量轉(zhuǎn)換過程
發(fā)電機(jī)基本的工作過程即為將各種帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能
,通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換為電能的過程。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)體線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)
,并不斷切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。圖1所示為典型直流發(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)子繞組開始旋轉(zhuǎn)瞬間的工作過程
。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dc→cb→ba、換向器1、電刷A、電流表、電刷B、換向器2形成回路。
圖3所示為直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)過90°后的工作過程。當(dāng)繞組轉(zhuǎn)過90°時(shí)
,兩個(gè)繞組邊處于磁場物理中性面,且電刷不與換向片接觸,繞組中沒有電流流過,F(xiàn)=0,轉(zhuǎn)矩消失。
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ab→bc→cd、換向器2、電刷A、電流表、電刷B、換向器1形成回路
從圖5中可以看到,轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢是一種交變電動(dòng)勢
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。2.交流同步發(fā)電機(jī)的工作原理
交流同步發(fā)電機(jī)的工作過程可以簡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程
,即在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組旋轉(zhuǎn)過程中無換向過程,電流輸出方向發(fā)生變化的過程。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(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,并通過接線端子引出。圖6所示為交流發(fā)電機(jī)的工作過程示意圖。
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7為產(chǎn)生單相、兩相和三相交流電壓的基本設(shè)置。
圖8所示為單相交流發(fā)電機(jī)工作原理示意圖
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
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