交流發(fā)電機(jī)工作原理

1、 交流發(fā)電機(jī)工作原理 2.1發(fā)電原理 2.2整流原理 2.3 交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁 2.1 2.1交流發(fā)電機(jī)發(fā)電原理交流發(fā)電機(jī)發(fā)電原理 如圖1所示，發(fā)電機(jī)定子的三相繞組按一定規(guī)律分布在發(fā)電機(jī)的定子槽中，內(nèi)部有一個(gè)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上安裝著爪極和勵(lì)磁繞組。 圖圖 1 交流發(fā)電機(jī)發(fā)電原理示意圖交流發(fā)電機(jī)發(fā)電原理示意圖1定子鐵心定子鐵心 2定子繞組定子繞組 3轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 4勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組 5整流二極管整流二極管 6電刷電刷 2 2. .1 1交流發(fā)電機(jī)發(fā)電原理交流發(fā)電機(jī)發(fā)電原理 交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電的基本原理是電磁感應(yīng)原理,具體地說(shuō)交流發(fā)電機(jī)是利用產(chǎn)生磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使穿過(guò)定子繞組的磁通量發(fā)生變化,在定子繞組內(nèi)

2、產(chǎn)生交流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 當(dāng)勵(lì)磁繞組有電流通過(guò)時(shí)，勵(lì)磁繞組便產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子軸上的兩個(gè)爪極分別被磁化為N極和S極。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁極交替地在定子鐵心中穿過(guò)，形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，磁力線和定子繞組之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在三相繞組中產(chǎn)生交流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 2 2. .1 1交流發(fā)電機(jī)發(fā)電原理交流發(fā)電機(jī)發(fā)電原理1. 交流電動(dòng)勢(shì)的變化頻率f和轉(zhuǎn)速、磁極對(duì)數(shù)成正比 式中 P磁極對(duì)數(shù) n發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) 在交流發(fā)電機(jī)中，由于轉(zhuǎn)子磁極呈鳥嘴形，其磁場(chǎng)的分布近似正弦規(guī)律，所以交流電動(dòng)勢(shì)的波形也近似正弦規(guī)律，如果發(fā)電機(jī)定子的三相繞組是對(duì)稱繞制的則產(chǎn)生的三相電動(dòng)勢(shì)也是對(duì)稱的。 60/pnf 2 2. .1 1交流發(fā)電機(jī)發(fā)

3、電原理交流發(fā)電機(jī)發(fā)電原理2. 三相交流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式： 式中 每相電動(dòng)勢(shì)的最大值 每相電動(dòng)勢(shì)的有效值 電角速度 )34tsin(2)34tsin()32tsin(2)32tsin(tsin2tsinEEeEEeEEemWmVmUmEE 2 2. .1 1交流發(fā)電機(jī)發(fā)電原理交流發(fā)電機(jī)發(fā)電原理 定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值的表示 式中 -繞組系數(shù)(和發(fā)電機(jī)定子繞組的繞線方式有關(guān) ) -每相繞組的匝數(shù)（單位：匝） 頻率（單位：Hz） -每極磁通（單位：Wb） -電機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)（ ） -稱為相電動(dòng)勢(shì)。 由此可見，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)一定時(shí)（結(jié)構(gòu)常數(shù) 不變），相電動(dòng)勢(shì) 和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、磁通成正比。 n

4、CKfNEe44. 4KNfeCE60/44. 4KNpCe60/pnf eCE 2 2. .2 2 交流發(fā)電機(jī)整流原理交流發(fā)電機(jī)整流原理 交流發(fā)電機(jī)定子的三相繞組中，感應(yīng)產(chǎn)生的是交流電，是通過(guò)6只二極管組成的三相橋式整流電路整流為直流電的，整流電路如圖 12a所示。圖 12 交流發(fā)電機(jī)整流原理a) 整流電路圖 b) 三相繞組電壓波形圖 c) 整流后發(fā)電機(jī)輸出波形圖 2 2. .2 2 交流發(fā)電機(jī)整流原理交流發(fā)電機(jī)整流原理 二極管具有單向?qū)ㄐ?當(dāng)給二極管加上正向電壓時(shí)二極管導(dǎo)通, 當(dāng)給二極管加上反向電壓時(shí)二極管截止。將定子的三相繞組和6只整流二極管按圖 12a的電路連接，發(fā)電機(jī)的輸出端B、E

5、上就輸出一個(gè)脈動(dòng)直流電壓，如圖 12c所示，這就是發(fā)電機(jī)的整流原理。 2 2. .2 2 交流發(fā)電機(jī)整流原理交流發(fā)電機(jī)整流原理1整流原理:（1）二極管的導(dǎo)通原則 當(dāng)3只正二極管負(fù)極端連接在一起時(shí)，正極端電位最高者導(dǎo)通； 當(dāng)3只負(fù)二極管正極端連接在一起時(shí)，負(fù)極端電位最低者導(dǎo)通。 圖 13整流二極管導(dǎo)通分析0-t1t1-t2t2-t3 2 2. .2 2 交流發(fā)電機(jī)整流原理交流發(fā)電機(jī)整流原理（2）整流過(guò)程的分析 同時(shí)導(dǎo)通的二極管管子總是兩個(gè)，正、負(fù)管子各一個(gè)。 三相橋式整流電路中二極管的依次循環(huán)導(dǎo)通,使得負(fù)載RL兩端得到一個(gè)比較平穩(wěn)的脈動(dòng)直流電壓,如圖 12(c)所示。 2 2. .2 2 交流發(fā)

6、電機(jī)整流原理交流發(fā)電機(jī)整流原理l2中性點(diǎn)電壓l 在定子繞組為星形連接時(shí)，三相繞組的公共結(jié)點(diǎn)稱為中性點(diǎn)。從三相繞組的中性點(diǎn)引一根導(dǎo)線到發(fā)電機(jī)外，標(biāo)記為“N”?！癗”點(diǎn)電壓稱為中性點(diǎn)電壓。 2 2. .2 2 交流發(fā)電機(jī)整流原理交流發(fā)電機(jī)整流原理 2BENUU中性點(diǎn)電壓的瞬時(shí)值是一個(gè)三次諧波電壓,如圖 15所示，平均值為發(fā)電機(jī)輸出電壓（平均值）的一半，即：帶有中性點(diǎn)接線柱的發(fā)電機(jī)，可用中性點(diǎn)電壓來(lái)控制各種用途的繼電器工作。圖 15 交流發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電壓波形圖 八管整流電路原理八管整流電路原理l中性點(diǎn)電壓瞬間時(shí)值高于輸出電壓平均值（14V）時(shí)：中性點(diǎn)正極管導(dǎo)通對(duì)外輸出電流。l電流回路為：中性點(diǎn) 中性

7、點(diǎn)正極管 負(fù)載 某一負(fù)極管 電子繞組 中性點(diǎn)八管整流電路八管整流電路 八管整流電路原理八管整流電路原理l中性點(diǎn)電壓瞬間時(shí)值低于搭鐵電壓時(shí)：中性點(diǎn)負(fù)極管導(dǎo)通對(duì)外輸出電流。l電流回路為：中性點(diǎn) 定子繞組 某一正極管 負(fù)載 中性點(diǎn)負(fù)極管 中性點(diǎn)八管整流電路八管整流電路 中性點(diǎn)的作用中性點(diǎn)的作用 實(shí)際上，對(duì)有些交流發(fā)電機(jī)(如桑塔納、奧迪等轎車)來(lái)說(shuō)，在三相繞組的中性點(diǎn)處接上兩只中性點(diǎn)二極管(功率二極管)，并通過(guò)兩只中性點(diǎn)二極管與橋式整流器的正、負(fù)輸出端相連。此種作法，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可有效地利用中性點(diǎn)電壓來(lái)增加發(fā)電機(jī)的輸出功率。實(shí)踐證明，在交流發(fā)電機(jī)上采用中性點(diǎn)二極管實(shí)踐證明，在交流發(fā)電機(jī)上采用中

8、性點(diǎn)二極管后，輸出功率可增加后，輸出功率可增加10101515 2 2. .3 3交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁 除了永磁式交流發(fā)電機(jī)不需要?jiǎng)?lì)磁以外，其他形式的交流發(fā)電機(jī)都需要?jiǎng)?lì)磁，因?yàn)樗鼈兊拇艌?chǎng)都是電磁場(chǎng)，必須給勵(lì)磁繞組通電才會(huì)有磁場(chǎng)產(chǎn)生而發(fā)電，否則發(fā)電機(jī)將不能發(fā)電。 將電流引入到勵(lì)磁繞組使之產(chǎn)生磁場(chǎng)稱為勵(lì)磁。交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式有自勵(lì)和他勵(lì)兩種。 2 2. .3 3交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁1他勵(lì) 在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)（發(fā)動(dòng)機(jī)未達(dá)到怠速轉(zhuǎn)速），自身不能發(fā)電，需要蓄電池供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電流，使勵(lì)磁繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)發(fā)電。這種由蓄電池供給磁場(chǎng)電流發(fā)電的方式稱為他勵(lì)發(fā)電。 2 2. .3 3交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁2自勵(lì) 隨著轉(zhuǎn)速的提高（一般在發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到怠速時(shí)），發(fā)電機(jī)定子繞組的電動(dòng)勢(shì)逐漸升高并能使整流器二極管導(dǎo)通，當(dāng)發(fā)電機(jī)的輸出電壓UB大于蓄電池電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)就能對(duì)外供電了。當(dāng)發(fā)電機(jī)能對(duì)外供電時(shí)，就可以把自身發(fā)的電供給勵(lì)磁繞組，這種自身供給磁場(chǎng)電流發(fā)電的方式稱為自勵(lì)發(fā)電。 2 2. .3 3交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁 交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁過(guò)程是先他勵(lì)后自勵(lì)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到正常怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出電壓一般高出蓄電池電壓12V以便對(duì)蓄電池充電，此時(shí)，由發(fā)電機(jī)自勵(lì)發(fā)電。 不同汽車的勵(lì)磁電路各不相同，