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圖1.1 電磁感應

1.1 直流發電機的原理




1.1.2 感應電勢的方向―弗萊明右手定則（參看圖 1 . 2 )

1.1.3 電勢

干電池是靠化學作用而產生電勢的；而發電機是靠電磁感應作用產生電勢的。電勢是使電流流通的力，電壓的單位是 [V(

伏)]

直流發電機的結構





靜止部分有：主磁極、勵磁燒組、電刷、軸承、磁軛和電刷裝里等。

旋轉部分（稱為電樞）有：電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、軸等（參看圖1.3）。

1.2 直流發電機的構造

1.2.1 磁路（磁通的通路）（參看圖 1 . 4 ，圖 1 .5 )



1 . 2 . 2 靜止部分的繞組

( 1 ）串勵繞組以產生磁通為目的，它繞在主磁極上，并與電樞繞組串聯連接。

( 2 ）并勵繞組以產生磁通為目的，它繞在主磁極上，并與電樞繞組并聯連接。

( 3 ）附加磁極繞組以防止電樞反應為目的，它繞在附加磁極上．并與電樞繞組爭聯連接。

( 4 ）補償繞組以防止電樞反應為目的，它繞在主磁極頂端（磁掌上），并與電樞繞組辛聯連接，只用于大型發電機。

l.2.3 旋轉部分（電樞）和電樞繞組

（參看圖 1 . 6 、圖 1 . 7 ) 電樞電樞是產生電壓的重要部分，它以軸為中心安裝上電樞鐵芯、電樞繞組和換向器等部件。



( l ）電樞鐵芯使定子勵磁后產生的磁通容易通過電樞，并使繞組線圈每邊能切割磁通；鐵芯表面部分設有槽，嵌放電樞繞組。

( 2 ）電樞繞組的繞制方法有盛繞和波繞兩種。



疊繞就像屋頂瓦片那樣將繞組線圈一個個疊起來。每個線圈出線端立即與相鄰的線圈相連。從取出電勢的電刷來看，并聯支路數與極數相等，若為四極發電機，則有四個由電勢而定的電流流通電路。

極數越多，并聯支路數也越多，因而疊繞適用于低電壓大電流的發電機。波繞是出線端要跨過兩極位置與另一線圈連接起來。從正負兩端看過去，與極數無關，并聯支路數皆為 2 。

由此可以說，波繞為串聯繞組，電刷兩個即可，它適用于高電壓發電機。總槽數與繞組繞制方法的關系：總槽數被極數整除時可用疊繞，而當除不盡時可用波繞。

1.2.4電樞與定子電氣連接的部分

( 1 ）電流在電勢作用下流出

( a ）換向器換向器的作用是將因電樞繞組線圈感應電勢而產生的電流，經過換向片表面送給靜止部分的電刷；因為根據感應電壓而生的電流是交流性質的，故換向器的另一作用是將該電流整流為流向一定的直流。

( b ）電刷和刷握電刷和刷握的作用是：換向器流出的電流由電刷接收后送給輸出端子，另外還可調整電刷和換向器表面的接觸力。

電刷種類包括小型電機用的炭刷，大電流用的有金屬石墨電刷，還廣泛應用電化石墨電刷。

1.3.1發電電壓的大小

磁場、導體和移動三者方向相互垂直作用時，該導體的感應電勢e=Blv因旋轉線速度＝（圓周） x （每秒轉速），即



旋轉中的電樞感應的電勢可從正負兩端子間串聯連接的導體數和一根導體感應的電勢 e 之積求出。串聯連接的導體數即為每一并聯支路中導體總數，疊繞時并聯支路與極數相同；波繞時與極數無關，等于 2 。因此，



1.3.2 電樞反應

( l ）電樞反應發電機接上負荷后，電樞中有電流流通，該電流就產生磁場。此磁場將使主極磁場的分布發生畸變。電刷位置處各換流片間將產生較大的電位差(參看圖 1 . 16 ）。



( 2 ）電樞反應的影晌電刷使有電位差的換向片間短路，將產生火花，換向變壞，端電壓下降（參看圖 1 . 17 ）。

( a ）并勵發電機由與電樞并聯連接的并勵繞組勵磁。經磁化過的主磁極因磁滯特性而留有剩磁。由此剩磁產生的電勢，使勵磁電流流通，只要勵磁繞組的接法正確，從而產生更高的電勢。圖 1 . 23 ( b ）中的 oP 直線稱為勵磁電阻線，表示勵磁電路的電阻大小。這種發電機的電壓變化也小，故也可叫恒壓發電機。



[用途］電池充電用、作為他勵電動機調速的同步發電機勵磁、電化學用電源以及控制電壓。

( b ）串勵發電機由與電樞串聯的串聯繞組勵磁。因勵磁電流等于負載電流，故空載時無勵磁電流。把串勵繞組中的電流看作為他勵電流，就可做出相應的空載飽和曲線。



這一空載飽和曲線和外特性曲線上端電壓的差=由電樞繞組和串勵繞組電阻引起的電壓降＋電刷電壓降＋電樞反應電壓降：實用部分為外特性，即電壓上升的部分。這種發電機應用不多.

[用途]升壓機

c ）復勵發電機由并勵繞組和串勵繞組勵磁短復勵和長復勵是以并勵繞組連接點不同而分類的，發電機多用短復勵。復勵發電機的空載飽和特性和并勵發電機相同。

積復勵和差復勵這是以串勵繞組和并勵繞組的磁通為同方向還是反方向來定義的。積復勵中又有過復勵和平復勵兩種。過復勵的特性表現為：由串勵繞組得到的勵磁強，且如串勵發電機那樣，端電壓隨負荷電流增加而升高。平復勵的特性表現為：適當選擇串勵繞組的勵磁，可使空載端電壓和額定負荷電流時的端電壓相同。差復勵時串勵繞組和并勵繞組產生的磁通方向相反，負荷增加將引起電壓下降。

[用途］過復勵發電機用得不太多，通常用于需要補償發電機與負荷間電壓降的場合。

平復勵發電機同步發電機的勵磁機、船舶電源。

差復勵發電機焊接用（恒流電源）.