洛阳柴油发电机 同步交流发电机的工作原理

洛阳柴油发电机  同步交流发电机的工作原理

发电机是依据电磁感应工作的旋转式机械。现以旋转电枢式发电机为例，分
析同步交流发电机的工作原理。
（1）电动势的产生：由物理学已知，当导体切割磁场的磁力线时，便在导体中
产生感应电动势。
为了分析方便和图示清晰起见，现用一匝线圈abcd代表整个电枢绕组。电枢绕组两端分别固定在同一转轴上的集电环1和2上。二者同轴旋转，其相对位置和连接关系不随转子位置的变化而变化。电刷A 和B通过刷架固定在发电机的端盖上，电刷A和B与集电环1和2的滑动接触关系不变。
电枢为顺时针方向旋转，当ab边处于N极下时，cd 边中感应电动势的方向由c指向d，如图中的箭头方向所示。假设此时电动势为正值。
当电枢旋转180后，ab 边处于S极下，cd 边处于N极下，则ab和cd 边中的电动势均改变方向，显然此时的电动势为负值。不难看出，对于图5-5a所示的一对磁极的单相同步交流发电机，其转子旋转一周，在电枢绕组中产生一个周波的交流电动势。若磁通密度B按正弦规律分布，则可产生正弦交流电动势E。
对于三相同步交流发电机，其各相绕组产生交流电动势的原理与单相同步交流发电机完全相同。转枢式同步交流发电机的工作原理如此，转磁式同步交流发电机的工作原理也如此。详情不再赘述。
（2）电动势的大小：由电磁感应定律可知，当导体与磁场发生相对运动时，导
体中的感应电动势正可用下式计算
E= BLw
式中 E—导体中的感应电动势；
B——磁通密度；
L——导体在磁场中的有效长度；
——导体垂直于磁场方向的运动速度。
因为同步交流发电机为旋转式发电机，故其正弦交流电动势的有效值E应按
下式计算
E = КпФ
式中 Ф—发电机每极的磁通；
n—发电机的转速（r/min）；
K—发电机的结构常数。
同步交流发电机制成以后，其结构常数K已成定值而不能随意改变。欲调整电动势的大小从而调整发电机输出电压的高低，可通过改变转速n或每极磁通Ф来实现。但是，通常要求电动势的频率厂恒定不变，而频率广与转速n成正比，故发电机的转速也不能随便进行调整。由此可见，同步交流发电机主要调节磁通中Ф的大小，达到调整其输出电压的目的。
（3）电动势的频率，当磁极对数一定时，比如P=1。则发由机的转子每随转一周，电枢绕组正好产生一个周波的交流电动势。转子旋转阁周，产生两个周波的交流电动势。若转子每秒旋转 n/60周，則产生 n/60周/ s 的电动势。可见，交流电动势的频率f与发电机的转速n成正比。
当发电机的转速一定时，比如n为1周/s。磁极对数P二1，转子每旋转一周产生一个周波的交流电动势。P=2，转子每旋转一周产生两个周波的交流电动势。若为p对酸极，转子每隨转一周产生p个周波的交流电动势。可见，交流电动势的频率还与磁极对数p成正比。
综上所述，同步交流发电机电动势的频率f与其转速n和磁极对数p的乘积成正比，f的计算公式为
f=pn/60（周/s）
例如发电机的磁极对数p=1，额定频率f=50Hz，其额定转速分别为n=60f/
р = 3000г/min
若发电机磁极对数p=2,f=50Hz，则其额定转速 n=60f/p=60x 50/2=500r/min
由式f=pn/60可知，改变同步交流发电机的转速n或磁极对数p，均可改变其频率f。但是，当发电机制成后，其磁极对数p就不能随意改变。显然，这时只能靠改变转速n来调整频率f。一旦频率f达到额定值以后，就不能再随便改变转速n。

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