【圖】直流發(fā)電機原理(圖解)
(2011/11/6 9:11:00)
直流發(fā)電機原理(圖解)
直流發(fā)電機原理(圖解)
1 . 1 . 1 電磁感應(yīng)橫穿導(dǎo)體的磁通發(fā)生變化時，該導(dǎo)體將產(chǎn)生電勢。這一現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)作用。這樣產(chǎn)生的電壓稱為感應(yīng)電勢（參看圖 1.1）。
直流發(fā)電機原理(圖解)
1 . 1 . 1 電磁感應(yīng)橫穿導(dǎo)體的磁通發(fā)生變化時，該導(dǎo)體將產(chǎn)生電勢。這一現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)作用。這樣產(chǎn)生的電壓稱為感應(yīng)電勢（參看圖 1.1）。
圖1.1 電磁感應(yīng)
1.1 直流發(fā)電機的原理
1.1.2 感應(yīng)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(xué)作用而產(chǎn)生電勢的；而發(fā)電機是靠電磁感應(yīng)作用產(chǎn)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(fā)電機的結(jié)構(gòu)
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(zhuǎn)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(fā)電機的構(gòu)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(chǎn)生磁通為目的，它繞在主磁極上，并與電樞繞組串聯(lián)連接。
( 2 ）并勵繞組以產(chǎn)生磁通為目的，它繞在主磁極上，并與電樞繞組并聯(lián)連接。
( 3 ）附加磁極繞組以防止電樞反應(yīng)為目的，它繞在附加磁極上．并與電樞繞組爭聯(lián)連接。
( 4 ）補償繞組以防止電樞反應(yīng)為目的，它繞在主磁極頂端（磁掌上），并與電樞繞組辛聯(lián)連接，只用于大型發(fā)電機。
l.2.3 旋轉(zhuǎn)部分（電樞）和電樞繞組
（參看圖 1 . 6 、圖 1 . 7 ) 電樞電樞是產(chǎn)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(chǎn)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(shè)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(lián)支路數(shù)與極數(shù)相等，若為四極發(fā)電機，則有四個由電勢而定的電流流通電路。
極數(shù)越多，并聯(lián)支路數(shù)也越多，因而疊繞適用于低電壓大電流的發(fā)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(shù)無關(guān)，并聯(lián)支路數(shù)皆為 2 。
由此可以說，波繞為串聯(lián)繞組，電刷兩個即可，它適用于高電壓發(fā)電機。總槽數(shù)與繞組繞制方法的關(guān)系：總槽數(shù)被極數(shù)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(yīng)電勢而產(chǎn)生的電流，經(jīng)過換向片表面送給靜止部分的電刷；因為根據(jù)感應(yīng)電壓而生的電流是交流性質(zhì)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(diào)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(yīng)用電化石墨電刷。
1.3.1發(fā)電電壓的大小
磁場、導(dǎo)體和移動三者方向相互垂直作用時，該導(dǎo)體的感應(yīng)電勢e=Blv因旋轉(zhuǎn)線速度＝（圓周） x （每秒轉(zhuǎn)速），即
旋轉(zhuǎn)中的電樞感應(yīng)的電勢可從正負兩端子間串聯(lián)連接的導(dǎo)體數(shù)和一根導(dǎo)體感應(yīng)的電勢 e 之積求出。串聯(lián)連接的導(dǎo)體數(shù)即為每一并聯(lián)支路中導(dǎo)體總數(shù)，疊繞時并聯(lián)支路與極數(shù)相同；波繞時與極數(shù)無關(guān)，等于 2 。因此，
1.3.2 電樞反應(yīng)
( l ）電樞反應(yīng)發(fā)電機接上負荷后，電樞中有電流流通，該電流就產(chǎn)生磁場。此磁場將使主極磁場的分布發(fā)生畸變。電刷位置處各換流片間將產(chǎn)生較大的電位差(參看圖 1 . 16 ）。
( 2 ）電樞反應(yīng)的影晌電刷使有電位差的換向片間短路，將產(chǎn)生火花，換向變壞，端電壓下降（參看圖 1 . 17 ）。
( a ）并勵發(fā)電機由與電樞并聯(lián)連接的并勵繞組勵磁。經(jīng)磁化過的主磁極因磁滯特性而留有剩磁。由此剩磁產(chǎn)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(chǎn)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(fā)電機的電壓變化也小，故也可叫恒壓發(fā)電機。
[用途］電池充電用、作為他勵電動機調(diào)速的同步發(fā)電機勵磁、電化學(xué)用電源以及控制電壓。
( b ）串勵發(fā)電機由與電樞串聯(lián)的串聯(lián)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(yīng)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(yīng)電壓降：實用部分為外特性，即電壓上升的部分。這種發(fā)電機應(yīng)用不多.
[用途]升壓機
c ）復(fù)勵發(fā)電機由并勵繞組和串勵繞組勵磁短復(fù)勵和長復(fù)勵是以并勵繞組連接點不同而分類的，發(fā)電機多用短復(fù)勵。復(fù)勵發(fā)電機的空載飽和特性和并勵發(fā)電機相同。
積復(fù)勵和差復(fù)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(fù)勵中又有過復(fù)勵和平復(fù)勵兩種。過復(fù)勵的特性表現(xiàn)為：由串勵繞組得到的勵磁強，且如串勵發(fā)電機那樣，端電壓隨負荷電流增加而升高。平復(fù)勵的特性表現(xiàn)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(fù)勵時串勵繞組和并勵繞組產(chǎn)生的磁通方向相反，負荷增加將引起電壓下降。
[用途］過復(fù)勵發(fā)電機用得不太多，通常用于需要補償發(fā)電機與負荷間電壓降的場合。
平復(fù)勵發(fā)電機同步發(fā)電機的勵磁機、船舶電源。
差復(fù)勵發(fā)電機焊接用（恒流電源）.
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