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水轮发电机的工作原理 发电机工作原理

工作原理发电机水轮发电机

发电机工作原理(水轮发电机工作原理)
发电机的发电过程是一个能量转换过程 。例如水流能量带动水轮机旋转，水轮机带动发电机旋转，输出感应电动势，即把水库中水流的能量转化为电能 。
发电机的基本工作过程就是通过电磁感应将驱动发电机转子的各种机械能转化为电能的过程 。
1.DC发电机的工作原理
DC发电机工作时，外部机械力驱动导体线圈在磁场中旋转，不断切割磁感应线，产生感应电动势 。图1显示了典型DC发电机的工作原理 。
图2显示了DC发电机转子绕组开始旋转时的工作过程 。当外部机械力驱动绕组旋转时，线圈ab和cd分别切割磁感应线 。根据电磁感应原理，电流在绕组内部产生，电流的方向可以用右手定则判断如下:感应电流通过线圈dc→cb→ba、换向器1、电刷A、电流表、电刷B、换向器2形成回路 。
【水轮发电机的工作原理 发电机工作原理】
图3显示了DC发电机转子绕组转动90°后的工作过程 。当绕组转动90度时，绕组两侧处于磁场的物理中性面，电刷不接触换向器片，因此绕组中没有电流流过，F=0，转矩消失 。
图4为DC发电机转子绕组旋转90°后的工作过程 。在外部机械力的作用下，转子绕组继续旋转 。此时绕组继续切割磁感应线，绕组内会产生感应电流，通过绕组ab→bc→cd、换向器2、电刷A、电流表、电刷B、换向器1形成回路 。
从图5可以看出，转子绕组中的感应电动势是交流电动势，而电刷AB端的电动势是DC电动势，即转子绕组输出的电流总是通过带电刷的换向器向一个方向流动，这就是DC发电机的工作原理 。
值得注意的是，在实际的DC发电机中，转子绕组不是单个线圈，而是由多个线圈组成 。绕组中的这些线圈均匀分布在转子铁芯的槽中，线圈的端点连接到换向器的相应滑块上 。实际上，换向器由许多弧形导电滑块组成，它们通过云母片相互绝缘 。换向器和线圈的滑块数量越多，发电机产生的DC纹波越小 。一般中小型DC发电机的输出电压为115伏、230伏和460伏，大型DC发电机的输出电压约为800伏
2.交流同步发电机的工作原理
同步发电机的工作过程可以简单地看作是DC发电机中取消换向器装置后的工作过程，即发电机转子绕组转动时没有换向过程，电流输出方向发生变化 。
此外，在交流同步发电机中，不是转子绕组切割磁感应线，而是转子产生旋转磁场(励磁装置是电流的励磁绕组)，使定子绕组切割磁感应线，从而产生感应电动势并通过端子引出 。图6是交流发电机工作过程的示意图 。
根据定子绕组的输出相数，同步发电机可以设计成产生单相或多相交流电压 。图7是产生单相、两相和三相交流电压的基本设置 。
图8是单相交流发电机的工作原理示意图 。磁铁旋转后，在两个定子绕组A和b中产生正弦波交流电动势E，产生电动势的电源称为相位 。这种发电机使用单相两线供电的交流电，称为单相交流电 。这种分配方式称为单相双线制 。

在这种发电机中，定子槽内有三个结构相同的定子绕组AX、BY、CZ，其中A、B、C称为绕组的始端，X、Y、Z称为绕组的末端，这些绕组在空之间相隔120° 。转子磁场正弦分布在空之间 。当转子由原动机驱动以恒定角速度ω顺时针旋转时，三个定子绕组中产生三个同频率、等幅、120°相位差的正弦EMF，从而形成对称的三相EMF 。

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