发电机工作原理图解
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发布时间：2024-09-27 01:55
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时间：2024-12-05 13:51
发电机是将其他形式的能量转换为电能的设备，典型的是水能。水流动时带动水轮机旋转，水轮机再驱动发电机，从而产生感应电动势，转换为电能。
发电机的基本工作原理是通过电磁感应将机械能转换为电能。具体而言，直流发电机工作时，通过机械力使导体线圈在磁场中旋转，切割磁感线，产生感应电动势。
图1描绘了典型直流发电机的工作原理。当线圈ab和cd切割磁感线时，根据电磁感应定律，线圈内产生电流。电流方向由右手定则确定，从线圈dc经cb、ba、电刷A、电流表、电刷B、换向器2形成回路。
图2展示了转子绕组开始旋转瞬间的工作过程。此时，ab和cd两个线圈切割磁感线，产生感应电流。电流沿线圈dc、cb、ba、电刷A、电流表、电刷B、换向器2形成闭合回路。
图3显示了转子绕组转过90°后的状态。此时，绕组边处于磁场的中性面，没有电流流过，F=0，转矩消失。
图4描绘了转子绕组再转过90°后的状态。外部机械力使绕组继续旋转，线圈再次切割磁感线，产生感应电流，电流方向沿线圈ab、bc、cd、换向器2、电刷A、电流表、电刷B、换向器1形成回路。
从图5可以看出，转子绕组内产生的电动势是交变的，而在电刷AB端输出的电动势是直流的，这是由于换向器配合电刷，保持电流方向不变。
实际的直流发电机中，转子绕组由多线圈组成，均匀分布于转子铁芯的槽内，线圈端点连接换向器的滑片。换向器由多个弧形导电滑片组成，相互绝缘。线圈和换向器滑片的数量越多，输出的直流电脉动越小。中型和大型直流发电机输出电压通常为115V、230V、460V或800V左右。
交流同步发电机的工作原理与直流发电机类似，但没有换向器装置，电流方向随时间变化。交流同步发电机通过转子磁场使定子绕组切割磁感线，产生感应电动势，通过接线端子输出。图6展示了交流发电机的工作过程。
交流同步发电机可以设计为产生单相或多相交流电压。图7说明了产生单相、两相和三相交流电压的基本设置。
图8展示了单相交流发电机的工作原理。磁铁旋转时，在定子绕组A、B中产生正弦波交流电动势e。使用单相和两根电线供电的交流称为单相交流，其配电方式为单相二线制。
单相交流发电机中，定子绕组AX、BY、CZ在空间互隔120°放置。转子磁场按正弦规律分布时，在绕组中产生频率相同、幅值相等、相位上互差120°的3个正弦电动势，从而形成对称的三相电动势。
