發(fā)電機(jī)原理演示

（優(yōu)選）發(fā)電機(jī)原理課件當(dāng)前第1頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)發(fā)電機(jī)是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備，它由汽輪機(jī)、水輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。

發(fā)電機(jī)動(dòng)力設(shè)備當(dāng)前第2頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)發(fā)電機(jī)的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。發(fā)電機(jī)原理當(dāng)前第3頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)發(fā)電機(jī)工作示意圖（若果外動(dòng)力使得轉(zhuǎn)子線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，切割磁場，轉(zhuǎn)子線圈中就生產(chǎn)了電流定子磁場轉(zhuǎn)子線圈滑環(huán)當(dāng)前第4頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)發(fā)電機(jī)是由定子、轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)等部分組成定子鐵心的內(nèi)圓均勻分布著定子槽，槽內(nèi)嵌放著按一定規(guī)律排列的三相對稱交流繞組。這種同步電機(jī)的定子又稱為電樞，定子鐵心和繞組又稱為電樞鐵心和電樞繞組。

當(dāng)前第5頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)轉(zhuǎn)子鐵心上裝有制成一定形狀的成對磁極，磁極上繞有勵(lì)磁繞組，通以直流電流時(shí)，將會(huì)在電機(jī)的氣隙中形成極性相間的分布磁場，稱為勵(lì)磁磁場(也稱主磁場、轉(zhuǎn)子磁場)。當(dāng)前第6頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)

主磁場的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場，即建立起主磁場。轉(zhuǎn)子磁場當(dāng)前第7頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)載流導(dǎo)體：三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。定子線圈一般為短接距疊繞線圈。線圈為雙層單線圈。

當(dāng)前第8頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)切割運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場）。交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運(yùn)動(dòng)，電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。

當(dāng)前第9頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)

感應(yīng)電勢有效值：由第11章可知，每相感應(yīng)電勢的有效值為：

感應(yīng)電勢頻率：感應(yīng)電勢的頻率決定于同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n和極對數(shù)p，即：當(dāng)前第10頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)交變性與對稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，使得感應(yīng)電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應(yīng)電勢的三相對稱性。當(dāng)前第11頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)同步轉(zhuǎn)速◆同步轉(zhuǎn)速從供電品質(zhì)考慮，由眾多同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)構(gòu)成的交流電網(wǎng)的頻率應(yīng)該是一個(gè)不變的值，這就要求發(fā)電機(jī)的頻率應(yīng)該和電網(wǎng)的頻率一致。我國電網(wǎng)的頻率為50Hz，故有：

(15.3)◆要使得發(fā)電機(jī)供給電網(wǎng)50Hz的工頻電能，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速必須為某些固定值，這些固定值稱為同步轉(zhuǎn)速。例如2極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min，4極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，依次類推。只有運(yùn)行于同步轉(zhuǎn)速，同步電機(jī)才能正常運(yùn)行，這也是同步電機(jī)名稱的由來。當(dāng)前第12頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)

電磁感應(yīng)定律

磁鐵（或通電線圈）與線圈有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生了電流。

電流的方向，總是阻止磁場變化的方向。當(dāng)前第13頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)電流導(dǎo)線磁場通電導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，磁場的方向是阻止電流發(fā)生變化的方向通電線圈周圍磁場當(dāng)前第14頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋.機(jī)座及軸承等部件構(gòu)成。

定子由機(jī)座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。

轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(有磁扼.磁極繞組)滑環(huán)、(又稱銅環(huán).集電環(huán)).風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。

由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定[1]子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。當(dāng)前第15頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)電磁感應(yīng)定律當(dāng)穿過閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，不論這種變化是什么原因引起的，回路中都會(huì)建立起感應(yīng)電動(dòng)勢，且此感應(yīng)電動(dòng)勢正比于磁通量對時(shí)間變化率的負(fù)值。數(shù)學(xué)表達(dá)式：當(dāng)采用國際單位制時(shí)，比例系數(shù)為1，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：當(dāng)前第16頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)行方向成右手螺旋關(guān)系的磁通量為正，反之為負(fù)。如果回路由N匝密繞線圈組成，則通過線圈的磁通用磁鏈表示:

Ψ＝ΝΦ當(dāng)前第17頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)感應(yīng)電流和感應(yīng)電量：

（1）感應(yīng)電流:回路中的總電阻為R，則回路中的感應(yīng)電流為:.

（2）感應(yīng)電量:在時(shí)間內(nèi)，通過回路截面的感應(yīng)電量為:.感應(yīng)電量僅與回路中磁通量的變化量有關(guān)，而與磁通量變化的快慢無關(guān)；磁通計(jì)及其應(yīng)用。當(dāng)前第18頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)四、楞次定律

閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場來阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

當(dāng)前第19頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)兩種表述:當(dāng)前第20頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟:（1）判斷穿過閉合回路的磁通沿什么方向，發(fā)生什么變化（增加或減少）；

（2）根據(jù)楞次定律來確定感應(yīng)電流所激發(fā)的磁場沿什么方向（與原來的磁場反向還是同向）；

（3）根據(jù)右手螺旋法則從感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向確定感應(yīng)電流的方向。

當(dāng)前第21頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)當(dāng)前第22頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)發(fā)電機(jī)的分類發(fā)電機(jī)分：直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)

交流發(fā)電機(jī)分：同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)(很少采用)

交流發(fā)電機(jī)還可分為單相發(fā)電機(jī)與三相發(fā)電機(jī)。當(dāng)前第23頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)

發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。

定子由定子鐵芯、線包繞組、機(jī)座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。

轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。

由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。

當(dāng)前第24頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)同步發(fā)電機(jī)工作原理

·主磁場的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場，即建立起主磁場。

·載流導(dǎo)體：三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。

·切割運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場）?！そ蛔冸妱莸漠a(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運(yùn)動(dòng)，電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源

當(dāng)前第25頁\共有26頁\編于星期六\2點(diǎn)

蒸汽輪機(jī)是用蒸汽來推動(dòng)輪機(jī)轉(zhuǎn)