《農(nóng)機(jī)電器設(shè)備使用維護(hù)》章節(jié)教學(xué)-交流發(fā)電機(jī)的工作原理

硅整流交流發(fā)電機(jī)的工作原理圖中所示為交流發(fā)電機(jī)的工作原理圖。從交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造可知，發(fā)電機(jī)的三相定子繞組按一定的規(guī)律排列在發(fā)電機(jī)定子槽中，依次相差120°的電角度。交流發(fā)電機(jī)的工作原理圖一、發(fā)電原理當(dāng)蓄電池或發(fā)電機(jī)電壓作用于磁場(chǎng)繞組兩端時(shí)，磁場(chǎng)繞組就有電流流過，轉(zhuǎn)子的爪極被磁化，產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁力線經(jīng)定子鐵心構(gòu)成閉合回路。當(dāng)轉(zhuǎn)子被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁力線便切割定子繞組，使三相繞組中產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位互差120°電角的三相交流電動(dòng)勢(shì)ea、eb、ec，三項(xiàng)繞組中的所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)式可用下列方程式表示：eA=Emsinωt=EΦsinωteB=Emsinωt=EΦsin(ωt-120°)eC=Emsinωt=EΦsin(ωt-240°)式中：Em—相電動(dòng)勢(shì)的最大值；EΦ—相電動(dòng)勢(shì)的有效值；ω—電角速度（ω=2πf）發(fā)電機(jī)每相繞組所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)有效值為：EΦ=4.44KfNΦ(V)式中：K—定子繞組系數(shù)（一般小于1）f—感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率（Hz）f=Pn/60(p—磁極對(duì)數(shù)、n—轉(zhuǎn)速r/min)；N—每相繞組的匝數(shù)；Φ—磁極的磁通（Wb）。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)越大。因磁極制成鳥嘴形，其磁通密度近似正弦規(guī)律分布，所以在三相繞組中產(chǎn)生交流電動(dòng)勢(shì)的波形近似于正弦波形，如圖b）所示。二、整流原理交流發(fā)電機(jī)定子繞組產(chǎn)生的三相交流電，經(jīng)過由6只二極管組成的三相橋式整流電路，利用二極管的單向?qū)щ娦裕山涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。圖a）所示為三相橋式整流電路，整流二極管的導(dǎo)通原理如下：t1～t2時(shí)間段，Ａ相電壓ＵA最高，Ｂ相電壓ＶB最低，二極管Ｖ１與Ｖ４導(dǎo)通，電流經(jīng)Ｖ１和負(fù)載電阻ＲL，由Ｖ4流回Ｂ相，此時(shí)Ａ、Ｂ相的線電壓ＵAB加壓ＲL上。t2～t3時(shí)間段，Ａ相電壓仍最高，但Ｃ相電壓卻為最低，所以Ｖ１、Ｖ６導(dǎo)通，Ａ、Ｃ兩相線電壓ＵAC加在ＲL上。t3～t4時(shí)間段，二極管Ｖ３、Ｖ６導(dǎo)通；t4～t5時(shí)間段，二極管Ｖ３、Ｖ２導(dǎo)通；t5～t6時(shí)間段，二極管Ｖ５、Ｖ２導(dǎo)通；……依次類推，不斷反復(fù)循環(huán)，在負(fù)載電阻ＲL兩端就可得到一個(gè)比較平穩(wěn)的直流脈動(dòng)電壓，電壓波形如圖d）所示。整流電路和電壓波形圖三、中性點(diǎn)電壓交流發(fā)電機(jī)定子繞組采用星形連接時(shí)，從三相繞組的公共點(diǎn)（中性點(diǎn)）引一中心抽頭至后端蓋，設(shè)置中性點(diǎn)接線柱，其標(biāo)記為“Ｎ”。中性點(diǎn)對(duì)發(fā)電機(jī)外殼（即搭鐵）之間的電壓稱為中性點(diǎn)電壓Un，因?yàn)椋課是通過Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６３只二極管半波整流后得到的直流電壓，所以：Ｕn＝1/2Ｕ中性點(diǎn)電壓Ｕn等于發(fā)電機(jī)輸出電壓的一半。利用中性點(diǎn)的電壓可以控制各種用途的繼電器，如磁場(chǎng)繼電器、充電指示燈等。四、勵(lì)磁方式當(dāng)交流發(fā)電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓低于蓄電池電動(dòng)勢(shì)時(shí)，由蓄電池供給磁場(chǎng)繞組勵(lì)磁電流，稱為他激磁。由于此時(shí)勵(lì)磁電流較大，磁極磁場(chǎng)很強(qiáng)，從而使發(fā)電機(jī)很快建立電壓。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，其電壓高于蓄電池電動(dòng)勢(shì)時(shí)，磁場(chǎng)繞組的勵(lì)磁電流由發(fā)電機(jī)自給，稱自激磁。在交流發(fā)電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由蓄電池向磁場(chǎng)線圈供電，建立電壓快，所以交流發(fā)