发电机原理演示幻灯片

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❖ 转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上 绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙 中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也称主磁 场、转子磁场)。
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❖ 主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁 电流，建立极性相间的励磁磁场，即建 立起主磁场。
转子磁场
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❖ 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应 电势或者感应电流的载体。 定子线圈一般为短接距叠 绕线圈。线圈为双层单线 圈。
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❖ 感应电势 有效值：由第11章可知，每 相感应电势的有效值为： ❖ 感应电势 频率： 感应电势的频率决定 于同步电机的转速n 和极对数p ，即：
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❖ 交变性与对称性：由于旋转磁场极性 相间，使得感应电势的极性交变；由于 电枢绕组的对称性，保证了感应电势的 三相对称性。
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同步转速
❖ ◆同步转速 从供电品质考虑，由众多同步发电机并 联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这 就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国 电网的频率为50Hz ，故有： (15.3) ◆要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机 的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步转 速。例如2极电机的同步转速为3000r/min，4极电 机的同步转速为1500r/min，依次类推。只有运行于 同步转速，同步电机才能正常运行，这也是同步电 机名称的由来。
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发电机工作示意图（若果外动力使得转
子线圈转动，切割磁场，转子线圈中就生产了电流
定 子 磁 场滑环
转子线圈
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发电机是由定子、转子、励磁机等部分组成
❖ 定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按 一定规律排列的三相 对称交流绕组。这种 同步电机的定子又称 为电枢，定子铁心和 绕组又称为电枢旋转（给电机输 入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋 转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导 体反向切割励磁磁场）。
❖ 交变电势的产生： 由于电枢绕组与主磁场 之间的相对切割运动， 电枢绕组中将会感应出 大小和方向按周期性 变化的三相对称交变 电势。通过引出线， 即可提供交流电源。
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发电机的分类
发电机分：直流发电机和交流发电机 交流发电机分：同步发电机和异步发
电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三
相发电机。
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发电机结构及工作原理
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件 构成。
定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这 些部分的其他结构件组成。
转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、 中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
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蒸汽轮机是用蒸汽来推动轮机转动的，它运 转的基本原理和常见的风车相似，蒸汽轮机是 由一个中央很厚的钢盘及钢盘外沿有很多密排 的叶片组成的主体结构。从锅炉里出来的高压 过热蒸汽从喷嘴喷到叶片上时，轮机就转动起 来，蒸汽速度越大，轮机转动得越快（也就是 蒸汽的内能在喷射中变成蒸汽的动能，它的动 能又转变为机轴旋转的机械能
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电磁感应定律
磁铁（或通电线圈）与线圈有相对运动时，线圈中产生了电流。 电流的方向，总是阻止磁场变化的方向。
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电流导线磁场
通电导线周围产 生磁场，磁场的 方向是阻止电流 发生变化的方向
通电线圈周围磁 场
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❖ 发电机通常由定子、转子、端盖.机座及轴承等部件构成。
❖ 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的 其他结构件组成。
❖ 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集 电环).风扇及转轴等部件组成。
❖ 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使 转子能在定[1]子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感 应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
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电磁感应定律
❖ 当穿过闭合回路所围面积的磁通量 发生变化时，不论这种变化是什么 原因引起的，回路中都会建立起感 应电动势，且此感应电动势正比于 磁通量对时间变化率的负值。
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四、楞次定律
❖ 闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所 激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的 变化。
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两种表述:
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用楞次定律判断感应电流方向的步骤:
❖ （1）判断穿过闭合回路的磁通沿什么方向， 发生什么变化（增加或减少）； （2）根据楞次定律来确定感应电流所激发的 磁场沿什么方向（与原来的磁场反向还是同 向）； （3）根据右手螺旋法则从感应电流产生的磁 场方向确定感应电流的方向。
·切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能）， 极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组 （相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 ·交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割 运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三 相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源
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发电机是将其他形式的能源转换成 电能的机械设备，它由汽轮机、水轮 机、柴油机或其他动力机械驱动，将 水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变 产生的能量转化为机械能传给发电机， 再由发电机转换为电能。
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❖ 发电机的形式很多，但其工作原理都基 于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其 构造的一般原则是：用适当的导磁和导电 材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路， 以产生电磁功率，达到能量转换的目的。
❖ 数学表达式：当采用国际单位制时， 比例系数为 1，数学表达式为：
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行方向成右手螺旋关系的磁通量为正， 反之为负。
如果回路由N匝密绕线圈组成，则通过线圈的磁通用磁链表示: Ψ＝ΝΦ
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感应电流和感应电量：
（1）感应电流: 回路中的总电阻为R，则回 路中的感应电流为: .
（2）感应电量: 在 时间内，通过回路截面的 感应电量为: . 感应电量仅与回路中磁通量的 变化量有关，而与磁通量变化的快慢无关； 磁通计及其应用。
由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装 起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运 动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在 回路中，便产生了电流。
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同步发电机工作原理
·主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相 间的励磁磁场，即建立起主磁场。
·载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感 应电势或者感应电流的载体。