用左右手法則理解發(fā)電機調(diào)節(jié)原理

二、發(fā)電機的基本原理說明：1、 發(fā)電機的基本原理應(yīng)用到電磁理論，電產(chǎn)生磁，磁又產(chǎn)生電，并且電和磁之間又有磁場力的作用，比較抽象，講起來比較難懂，這里用簡單的左右手法則來講述發(fā)電機的基本原理，首先介紹一下左右手法則。2、 左手法則：確定載流導(dǎo)線在外磁場中受力方向的定則，即與力有關(guān)，又稱電動機定則。左手平展，大拇指與其余4指垂直，若磁力線垂直進入手心，4指指向電流方向，則大拇指所指方向為載流導(dǎo)線在外磁場中受力的方向。3、 右手定則：主要判斷的是與力無關(guān)的方向。右手平展，使大拇指與其余4指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)。把右手放入磁場中，若磁力線垂直進入手心，大拇指指向?qū)Ь€運動方向，則4指所指方向為導(dǎo)線中感應(yīng)電流的方向。同樣方法判斷電流產(chǎn)生磁場方向。4、 關(guān)于力的用左手，其他的（與力無關(guān)，如電流方向、磁場方向等）用右手定則，簡單而形象地記憶法則“力”字向左撇，就用左手；而“電"字向右撇，就用右手。5、 轉(zhuǎn)子電流（勵磁電流）IL產(chǎn)生的磁場E1，大小只與轉(zhuǎn)子電流IL有關(guān)，E1=kI/r2=KI（轉(zhuǎn)子電流I乘以常數(shù)K，即與勵磁電流I成正比），與力無關(guān)，利用右手定則，判定方向如圖1的E1，十代表進入紙面方向，。代表出紙面向外方向，以下同，隨著轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)，磁場E1也跟著逆時針旋轉(zhuǎn)。

6、定子線圈在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場E1內(nèi)切割磁力線產(chǎn)生電動勢，與力無關(guān)，應(yīng)用右手定則，判定電動勢方向如圖1的Uf，當(dāng)定子線圈與轉(zhuǎn)子線圈空間垂直（如位置90度或270度）時，如圖1位置，切割的磁力線密度最大，感應(yīng)的電動勢數(shù)值最大；當(dāng)定子線圈與轉(zhuǎn)子線圈空間水平（如位置0度或180度）時，如圖2位置，運動方向與磁力線平行，不切割磁力線，感應(yīng)的電動勢Uf數(shù)值為0。7、實際上，定子線圈感應(yīng)電動勢的大小與轉(zhuǎn)子夾角P的余弦值有關(guān)：即Uf=LRwE1COS0（定子線圈與轉(zhuǎn)子線圈空間夾角D），其中④二3t，t為時間（秒），E1=KI（轉(zhuǎn)子電流乘以常數(shù)，即與勵磁電流成正比）?？梢岳斫鉃榘l(fā)電機的電動勢（空載為機端電壓，負載為機端電壓加內(nèi)阻電壓）：Uf=LR3KICOS31，與勵磁電流I成正比，是時間t的余弦函數(shù)。定子定子定子定子7、在發(fā)電機并網(wǎng)之后，在閉合回路中，由感應(yīng)的電動勢Uf帶負載R在定子線圈中產(chǎn)生定子電流If,假定電動勢Uf固定不變的話，忽落定子線圈的內(nèi)阻，定子電流If大小與負載（有功功率和無功功率）有關(guān)，定子電流的方向與功率因數(shù)有關(guān)，即電流廿滯后電動勢Uf的角度即為功率角。，可以理解為定子電動勢Uf在最大時（與轉(zhuǎn)子位置垂直）產(chǎn)生的定子電流必將延時到轉(zhuǎn)子再旋轉(zhuǎn)功率角。后才達到最大值，相當(dāng)于此時刻的定子電動勢在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)t=0/3后才產(chǎn)生定子電流。即如圖1的狀態(tài)變?yōu)槿鐖D3。8、定子電流If產(chǎn)生的磁場E2，由于定子線圈已固有特性，磁場E2的大小只與定子電流If大小有關(guān)，即E2=KIf，正比于If，與力無關(guān)，利用右手定則，判定方向如圖3的E2,為便于分析，把E2正交分解為相對于轉(zhuǎn)子0度的E2d=E2COS0（=KIfCOS0）和90度的E2q=E2SIN0（=KIfsin0）兩個磁場，如圖3。9、E2d磁場對轉(zhuǎn)子2線圈電流IL的作用力fE2d（與力有關(guān)，用左手法則判斷方向如圖3），大小與轉(zhuǎn)子電流IL和磁場E2d成正比，方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，穩(wěn)定狀態(tài)下E2d磁場力與轉(zhuǎn)子的扭力fn平衡。10、 轉(zhuǎn)子電流IL在兩個線圈的電流流向相反，如圖3,用右手法則判斷轉(zhuǎn)子1線圈電流產(chǎn)生的磁場順時針方向，并且轉(zhuǎn)子1磁場作用在轉(zhuǎn)子2線圈電流上，用左手法則判斷轉(zhuǎn)子1磁場在轉(zhuǎn)子2上的作用力fIL方向向外，大小與勵磁電流IL的平方值有關(guān)，同理轉(zhuǎn)子2電流磁場在轉(zhuǎn)子1上的作用力方向也向外，大小也與fIL相等，因此定子電流IL在兩個線圈之間產(chǎn)生的力fIL相斥（如圖3方向）。11、 而E2q磁場對轉(zhuǎn)子2電流IL的作用力fE2q（與力有關(guān)，用左手法則判斷方向如圖3），大小與轉(zhuǎn)子電流IL和磁場E2q成正比，方向與轉(zhuǎn)子2上的轉(zhuǎn)子1作用力fIL方向相反，穩(wěn)定狀態(tài)下E2q磁場力fE2q與轉(zhuǎn)子1電流磁場在轉(zhuǎn)子2上的作用力fIL平衡。12、 當(dāng)調(diào)節(jié)主汽門大小，只改變了轉(zhuǎn)子扭力fn的大小，勵磁電流不變，轉(zhuǎn)子線圈間磁場力fIL的大小不變，由牛頓力的平衡定律，如果保持轉(zhuǎn)速3不變，轉(zhuǎn)子線圈平面垂直方向受力平衡，磁場力fE2d的大小要改變，但磁場力fE2q的大小不變，即產(chǎn)生磁場力fE2d的大小要改變，由E2d=E2COS0（=KIfCOS0）可以看出，也就是調(diào)節(jié)主汽門可以改變定子電流If相對于電動勢的IfCOS0分量，即有功電流要改變，無功電流（IfSIN0）基本不變。13、相同理論，調(diào)節(jié)勵磁電流大小，轉(zhuǎn)子扭力fn不變，轉(zhuǎn)子線圈間磁場力fIL的大小改變，相應(yīng)改變磁場力fE2q的大小，由E2q=E2SIN0（=KIfSIN0）可以看出，也就是調(diào)節(jié)勵磁電流可以改變定子電流If相對于電動勢的IfSIN0分量，即無功電流要改變，有功電流（IfCOS0）基本不變。12、結(jié)論：發(fā)電機在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場中發(fā)電，把機械能轉(zhuǎn)化