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内容导航:1、发电机的工作原理是什么2、4/6极双凸极发电机原理,多图呈现直观易懂,快来学习1、发电机的工作原理是什么
发电机的基本工作原理基于电磁感应定律和电磁力定律,用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。
发电机是指将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。
发电机是由定子和转子2大基础元件组成的,其中定子里有3相绕组和3相对称绕组:A、B、C and X、Y、Z。还有定子铁芯。 转子由磁极和励磁绕组组成。 当励磁系统给转子的励磁绕组一个恒定的电流时(直流电),就在发电机的转子里形成了一个磁场。 在主轴的旋转下带动发电机的转子旋转。这样转子就形成了一个旋转的磁场。 每一个磁极的磁场和定子的3相绕组相互切割磁力线。 产生3相电动势。 如果在这个时候给发电机接上负载的话,那么发电机就有3相交流电通过。
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2、4/6极双凸极发电机原理,多图呈现直观易懂,快来学习
双凸极发电机由定子与转子组成,图1是双凸极发电机的定子,由硅钢片叠成,在定子的内周有定子极,该定子有4个极。
图1 双凸极发电机的定子
双凸极发电机的定子可以是电励磁或永磁励磁或混合励磁,该定子采用永磁励磁,定子分上下两部分,中间加有永磁体,在图2在表示了永磁体的极性与定子的磁力线走向,图中浅蓝色箭头线是磁力线。
图2 双凸极发电机定子的磁路
双凸极发电机的转子同样由硅钢片叠成,转子上有6个转子极,见图3。由于该电机有4个定子极与6个转子极,称这种结构为4/6结构双凸极电机。
图3双凸极发电机的转子
双凸极发电机的转子磁极与定子磁极间有很小缝隙,转子可在定子中间自由旋转,在电机的磁电分析中,转子转动的角度并不以机械角度度量,而以定子磁极磁通的变化周期作为转子转动的周期。在本例中,以定子极1与转子极(打红点)对齐为0度,此时定子极 1与定子极 3的磁通最大,见图4左;当转子逆时针旋转15度(机械角度)时其电角度为90度,定子极 1磁通减少近半,见图4右。
图4 双凸极发电机的电角度(0-90)
当转子逆时针旋转30度(机械角度)时其电角度为180度,此时定子极 1磁通最小,接近0,见图5左;当转子逆时针旋转45度(机械角度)时其电角度为270度,定子极 1磁通增大,见图5右。
图5 双凸极发电机的电角度(180-270)
当转子逆时针旋转60度(机械角度)时其电角度为360度,此时定子极 1磁通最大,一个电周期结束,见图6左。转子继续旋转,电角度周期重复开始,当转子逆时针旋转75度(机械角度)时其电角度为450度,定子极 1磁通减少近半,见图6右,如此继续下去。
图6 双凸极发电机的电角度(360-450)
当转子旋转时,定子极的磁通周期变化,在定子极上绕上线圈,就会在线圈感生电势。在4个定子极上绕上线圈,称之为电枢绕组,见图7。
图7 在双凸极发电机定子极绕上线圈
由于定子极 1与定子极 3的磁通变化是同步的,就把线圈1-1与线圈1-2组成电枢绕组1;定子极2与定子极4的磁通变化是同步的,就把线圈2-1与线圈2-2组成电枢绕组2,在本例中采用串连组合,见图8。
图8 双凸极发电机线圈连线
在图9表明电枢绕组的名称与输出端极性,注意:这里的极性符号仅是标明线圈组的同名端,给感生电势定个方向,以方便下面的波形分析,并不表明是直流输出。
图9 线圈组的名称与输出端极性
电枢绕组1与电枢绕组2反相串连起来,通过4个二极管组成的全桥整流器输出直流电到负载R。见图10。
图10 线圈组的连接与整流输出电路
图11的左上图与左中图是通过电枢绕组1的磁通与输出电动势的波形图;图11的右上图与右中图是通过电枢绕组2的磁通与输出电动势的波形图;可看出电枢绕组1的磁通与输出电动势变化与电枢绕组2的磁通与输出电动势变化相反,即电角度相差180度。通过图10所示电路整流后输出图11左下图所示在负载R上的电压波形图。
图11 定子极磁通变化与线圈组输出电压波形图
4/6极双凸极发电机虽然有两个电枢绕组,但两个绕组的电动势一致并同步,把两个绕组反向连接,两电动势叠加变成单相交流输出,故称4/6极双凸极发电机为单相双凸极发电机。
双凸极发电机输出的电压不是正弦波,接近方波,谐波成分很大,既不适于变压器变压,也不适于远距离输送与一般交流电机使用,通常是把它就近整流成直流电再输出,故称双凸极发电机为双凸极直流发电机。
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