电动机和发电机工作原理-中考物理专题归纳练习
专题20 电动机和发电机工作原理
一、电动机
1.电动机原理：电动机是根据通电线圈在磁场中因受力而发生转动的原理制成的，是将电能转化为机械能的装置。
2.构造：电动机是由转子和定子两部分组成的。换向器的作用是每当线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中电流的方向，使线圈连续转动。
3.改变电动机转动方向的方法：改变电流方向（交换电压接线）或改变磁感线方向（对调磁极）。
4.提高电动机转速的方法：增加线圈匝数、增加磁体磁性、增大电流。
二、发电机
1.发电机原理：发电机是根据电磁感应现象制成的，是将机械能转化为电能的装置。
2.构造：发电机是由定子和转子两部分组成的。
3.从电池得到的电流的方向不变，通常叫做直流电。（DC）
4.电流方向周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。（AC）
5.在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率，频率的单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。
6.我国供生产和生活用的交流电，电压是220V，频率是50Hz，周期是0.02s，即1s内有50个周期，交流电的方向每周期改变2次，所以50Hz的交流电电流方向1s内改变100次。
【例题1】（贵州黔东南）关于如图甲、乙所示的实验，下列说法错误的是（）
A．甲实验可以研究通电导体周围存在磁场
B．甲实验可以研究电磁感应现象
专题学啥
专题考法
C．乙实验可以研究通电导体在磁场中受力情况
D．乙实验的过程中，电能转化为机械能
【答案】A
【解析】AB、甲实验电路中没有电源，不能用来研究通电导体周围存在磁场；该实验中，开关闭合时，当导体棒ab在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生感应电流，所以可以研究电磁感应现象，故A说法错误，B说法正确。
CD、乙实验电路中有电源和磁体，可以研究通电导体在磁场中受力情况，是电动机的原理图，工作时电能转化为机械能，故CD说法都正确。
【例题2】（2019大庆）图示实验装置中，磁体和导体棒均水平放置，断开S2、闭合S1，使导体棒水平向右运动，电流表G的指针向右偏，这是现象，为使G的指针向左偏，可使导体棒向运动，断开S1、闭合S2，导体棒能运动起来，依此可制成（选填“电动机”或“发电机”）。
【答案】电磁感应；左；电动机。
【解析】断开S2、闭合S1，使导体棒水平向右运动，此时导体在磁场中做切割磁感线运动，
电路中就会产生感应电流，电流表G的指针向右偏，这是电磁感应现象；
感应电流的方向与导体运动方向有关，为使G的指针向左偏，可使导体棒向左运；
断开S1、闭合S2，导体棒有电流，在磁场中受到到力的作用，能运动起来，这就是电动机的原理。
【例题3】(经典题)在探究“电动机为什么会转动”的实验中：
（1）我们首先想到的是磁体间发生相互作用是因为一个磁体放在了另一个磁体的磁场中，那么通电导体周围也存在，磁体会对通电导体产生力的作用吗?
（2）如图所示，将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，导体，闭合开关后，导体，说明磁场对导体有力的作用。
（3）断开开关，将图中磁铁的 N、S 极对调，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向，说明通电导体在磁场中的受力方向与有关。
（4）断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向，说明通电导体在磁场中的受力方向与有关。
（5）如果同时改变磁场方向和电流方向，确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关（填“能”或“不能”）。
【答案】(1）磁场(2）静止转动通电 (3）相反磁场方向 (4）相反电流方向(5）不能
【解析】（1）通电导体和磁体一样周围也存在着磁场；（2）图中，未闭合开关前，导体中没有电流通过，导体静止不动；闭合开关后，导体转动，说明磁场对通电导体有力的作用；（3）断开开关，将图中磁铁的 N、S 极对调，即改变磁场方向，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向相反，说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关；（4）断开开关，将图中电源的正、负极对调，即改变电流方向，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向相反，说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关；（5）如果同时改变磁场方向和电流方向，不能确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。
专题操练
一、选择题
1．（2019福建）如图的四个实验中，反映电动机工作原理的是（）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】电动机是利用通电导体在磁场中受力运动制成的；
A.如图是电流磁效应的实验，说明了通电导体周围存在磁场，故A不符合题意。
B.是研究电磁铁的实验装置，说明了通电导体周围存在磁场，故B不符合题意。
C.电路中有电源，是通电导体在磁场中受力运动，是电动机的工作原理，故C符合题意。
D.电路中没有电源，是探究电磁感应现象的实验装置，是发电机的工作原理，故D不符合题意。
2.（2019河北）图所示四个装置中工作原理与发电机相同的是（）
A．电磁起重机 B．司南 C．话筒 D．扬声器
【答案】C
【分析】发电机的工作原理是电磁感应现象，分析清楚图示实验原理，然后答题。
【解答】解：发电机的工作原理是电磁感应现象。
A.电磁起重机是利用电磁铁工作的，其原理是电流的磁效应，故A不符合题意；
B.司南是天然的磁体，由于受地磁场的影响，磁体具有指南北的性质，故B不符合题意；
C.话筒是利用在闭合电路的一部分导体磁场中做切割磁感线运动而产生交变电流的原理（即电磁感应现象）制成的，故C符合题意；
D.扬声器把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受到力的作用的原理，故D不符合题意。
3.（经典题）如图所示，四个电磁学实验的应用，下列说法不正确的是（）
【答案】C
【解析】根据电磁铁的工作原理、发电机、电磁铁磁性强弱的影响因素和电话的工作原理来分析解答；
A.甲图演示的为电流的磁效应，即电流的周围存在磁场，电磁铁是利用这个原理来工作的，故A正确；
B.图乙演示是电磁感应现象，发电机就是根据这个原理制成的，故B正确；
C.由图丙可知，两个通电螺线管串联，通过的电流相同，只是匝数不同，所以是探究电磁铁磁性强弱与线
圈的匝数的关系，故C错误；
D.由图丁可知，当电源接通后，永久磁体就会发生振动，把电能转化为机械能，故D正确。
4.（经典题）下列实验中，能说明电动机工作原理的是（）
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用。
A．该装置是研究电磁铁磁性的实验装置，是电流的磁效应，故A错误。
B．该装置是电动机原理图，表明通电的导体在磁场中受力的作用，故B正确；
C．该装置是奥斯特实验，表明通电导线周围有磁场，故C错误；
D．该装置是发电机原理图，表示电磁感应现象，故D错误。
5.（经典题）下列电器中，利用电磁感应现象原理制成的是（）
A．电视机B．继电器C．发电机D．电动机
【答案】C
【解析】闭合电路的部分导体，若在磁场中做切割磁感线的运动，在电路中就会产生电流，该现象就是电磁感应现象，此时产生的电流是感应电流，即运动产生电流。
A．电视机在工作过程中，消耗了电能，电能转化为其形式的能。故A错误。
B．电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，故B错误。
C．发电机原理是一部分导体做切割磁感线运动，是根据电磁感应原理制成的。故C正确。
D．电动机是利用通电导体在磁场中受力而运动的现象制成的。故D错误。
6.（经典题）下列设备中与发电机工作原理相同的是（）
A. 电磁铁
B. 电动机
C. 电铃
D.动圈式话筒
【答案】D
【解析】首先明确发电机的工作原理--电磁感应现象，然后通过对选择项中的装置进行分析，得到其体现的物理理论，然后两者对应即可得到答案。
发电机是根据电磁感应现象制成的；
A.电磁铁是利用电流的磁效应工作的；故A不符合题意；
B.电动机是利用通电导体在磁场中受力而转动的原理，故B不符合题意；
C.电铃内部有一个电磁铁，即其是利用电流的磁效应制成的，故C不符合题意；
D.人对着话筒说话时，膜片带动线圈在磁场中做切割磁感线运动而产生感应电流，这是一种电磁感应现象。故D符合题意。
7.（创新题）共享电动车不仅环保节能而且为人们的出行带来了很大方便。已知某品牌共享
电动车的电动机线圈内阻一定，转轴卡住不能转动时，线圈两端电压为48V，电流为12A．当
电动车在水平地面上以18km/h的速度匀速直线行驶时，线圈两端电压仍然为48V，电流为
2A，则下列说法正确的是（）
A．电动机线圈电阻为24Ω B．电动机的机械功率为96W
C．电动机的效率是66.7% D．电动车前进时受到的阻力为16N
【答案】D
【解析】（1）因电动机转轴卡住不能转动时为纯电阻用电器，
所以，由I＝可得，电动机线圈的电阻：
R＝＝＝4Ω，故A错误；
（2）当在水平地面上以v＝18km/h＝5m/s的速度匀速直线行驶时，电动车为非纯电阻，
此时电动机消耗的电功率：
P M＝UI′＝48V×2A＝96W，
电动机线圈电阻消耗的热功率：
P R＝（I′）2R＝（2A）2×4Ω＝16W，
电动机的机械功率：
P机械＝P M﹣P R＝96W﹣16W＝80W，故B错误；
电动机的效率：
η＝×100%＝×100%≈83.3%，故C错误；
因电动车在水平地面上匀速直线行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，
所以，由P＝＝＝Fv可得，电动车前进时的牵引力即受到的阻力：
f＝F＝＝＝16N，故D正确。
故选：D。
8.（创新题）如图所示的四个实验,反映电动机基本原理的是（）
【答案】D
【解析】A图对应电生磁；B图对应同种电荷相互排斥；C图对应电磁感应。D图对应通电导体在磁场中受力的作用（电动机）
9.（创新题）某同学在家庭实验室里，将甲、乙图中的装置连接了如图所示的通路，其中两个相同的铜线圈处于磁场中。用外力使甲图中的线圈在磁场中摆动，下列说法正确的是（）
A．乙图中的线圈有电流通过，也会随着运动起来
B．乙类似于发电机，其原理是电磁感应
C．甲类似于电动机，其原理是磁场对电流有力的作用
D．甲图中的线圈在运动过程中将机械能转化为电能
【答案】AD
【解析】用外力使甲图中的线圈在磁场中摆动，切割磁感线，产生感应电流，甲图中的装置相当于发电机，将机械能转化为电能，选项D正确；乙装置相当于电动机，有电流后会运动起来，选项A正确；B和C错误。故选AD。
二、填空题
10.（经典题）英国物理学家__________经过10年的不解探索，终于在1831年发现了电磁感应现象，由此发明了__________(选填“电动机”或“发电机”)，开创了电气时代的新纪元。
【答案】法拉第；发电机。
【解析】1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象；由此发明了发电机，开创了电气时代的新纪元。
11．（2019四川内江）发电机是利用现象制成的，我国发电厂发出的交变电流的频率是50Hz，其周
期是s。
【答案】电磁感应；0.02。
【解析】发电机是根据电磁感应现象制成的。
频率是50Hz，时间是1s
所以周期是：由f＝得，T＝＝＝0.02s。
12.（创新题）小辉将玩具汽车里的电动机拆下来，在电动机的转轴处加装了一个小齿轮，在电动机尾部的接线柱处连接一个半导体led灯珠，当他将小齿轮放置在转动的自行车车轮上，如图所示，则齿轮的转动方向是（选填“顺时针”或“逆时针”），他发现led灯珠并不是持续发光，而是不断的闪光，通过这个实验证明了该实验产生的电流是电（选填“交流”和“直流”），产生电流是利用了原理。
【答案】顺时针；交流；电磁感应。
【解析】（1）根据图判断出齿轮轮的转动方向；
（2）发光二极管具有单向导电性；
（3）周期性改变电流方向的电流叫交流电；
（4）发动机是根据电磁感应现象制成的。
根据图知车轮逆时针转动，要想车轮带动齿轮发电，齿轮需要逆时针转动；
因为发光二极管具有单向导电性，电流只有从正极流入，灯泡才能发光，所以led灯珠并不是持续发光，而是不断的闪光说明产生的电流是交流电；
产生电流的现象叫电磁感应现象。
13.（创新题）物理兴趣小组在老师的指导下做了一个有趣的“摇绳发电”实验。如图，他们用一根导线做成跳绳，将跳绳的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动“跳绳”时，发现灵敏电流计的指针左右摆动，这说明导线中产生了，摇绳发电将能转化为电能。
【答案】感应电流；机械。
【解析】用一根导线做成跳绳，将跳绳的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动“跳绳”时，导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，而且电流方向随时间发生变化，属于交流电，根据此原理可制成发电机，在工作过程中将机械能转化为电能。
三、简答题
14.（2019贵州铜仁）中国高铁已经成为世界属目的一张名片。2018年底，铜仁站正式开通高铁，为铜仁的发展带来新的机遇。高铁包含许多物理知识，如:高铁的运动靠电动机驱动等。请你结合所学知识，回答下列问题。
(1)电动机的工作原理是 :
(2)电动机正常工作时，主要的能量转化是 :
【答案】（1）通电导线在磁场中受力的作用；（2）电能转化为机械能。
【解析】（1）电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用而成的；
（2）电动机工作时，消耗电能产生机械能，即是将电能转化为机械能的装置；
（3）如果人站在安全线以内，当有列车驶过时，会带动人和车之间的空气流动速度加快，此时人外侧的空气流动速度慢；根据流体压强与流速的关系可知，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。
四、实验探究题
15.（2019湖北宜昌）如图所示为玩具小风扇里的小直流电动机。
（1）小明同学将电池接到该直流电动机两端，看到电动机转动起来，电动机的工作原理是：；小明将电池反向接到电动机两端，看到电动机（选填：原方向旋转、不转动、反向旋转）。
（2）学习了电磁感应知识后，小明同学想到：“直流电动机线圈转动时也切割了磁感线，那么线圈中是否也会产生感应电流呢？”于是小明将一个小灯泡连在直流电动机两端，用手搓动转轴，发现小灯并未发光。小红同学认为，这说明直流电动机不会产生感应电流。你是否同意小红的看法：；若小明要继续研究，应该使用什么仪器比较妥当：。
【答案】（1）通电线圈在磁场中受到力的作用；反向旋转；（2）不同意；灵敏电流表。
【解析】电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用；线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关；闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。这就是电磁感应现象。（1）电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用，线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关，所以将电池反向接到电动机两端，看到电动机反向旋转；
（2）用手搓动电动机的转轴，线圈在磁场中切割磁感线，因此在线圈中也产生感应电流，但小灯泡需要较大的电流才能工作，应该用灵敏电流表代替小灯泡。
16.（2019武汉）某同学利用如图所示的实验装置探究什么情况下磁可以生电。
（1）实验时应将电流表、导线ab串联起来组成______回路。
（2）该同学进行以下尝试，能使电流表指针偏转的是______（填字母标号）。
A．导线ab在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体
B．导线在磁场中静止，但不用单根导线ab，而用匝数很多的线圈
C．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置水平向左或水平向右运动
D．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置竖直向上或竖直向下运动
E．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置斜向上或斜向下运动
（3）如图所示的实验装置中，将电流表换成____进行触接，还可以探究电动机的工作原理。
【答案】（1）闭合；（2）CE；（3）电源。
【解析】（1）磁生电是电磁感应现象，必须使闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，所以应将电流表、导线ab串联起来组成闭合回路；
（2）电流表发生偏转，说明电路中产生了感应电流，所以导体在磁场中一定做切割磁感线运动；AB、导线ab在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体或匝数很多的线圈，导体在磁场中都没有发生相对运动，不会产生感应电流，故AB都不符合题意。 CE、由图知，导体ab处的磁感线是从上向下的，导体ab水平向左或向右运动，斜向上或斜向上运动，都是做切割磁感线运动，都会产生感应电流，所以会产生感应电流，电流表指针发生偏转，故CE符合题意。
D、导体ab竖直向上或竖直向下运动时，运动方向与磁场方向平行，导体没有做切割磁感线运动，不会产
生感应电流，电流表指针不发生偏转，故D不符合题意；故选CE。
（3）当电流表换成电源时，导体ab就成了通电导体，在磁场中会受到力的作用，可以探究电动机的工作原理。
各种发电机的工作原理
?各种发电机的工作原理 <一> 发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、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。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 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。 发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。 <二>发电机的分类可归纳如下： 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。 <三>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。 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。 柴油发电机工作原理 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。 汽油机驱动发电机运转，将汽油的能量转化为电能。 在汽油机汽缸内，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行作功。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装，就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 ·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。
发电机工作原理
发电机工作原理 导线切割磁力线能够产生感应电势，将导线连成闭合回路，就有电流流通，这就是同步发电机的工作原理。 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。定子绕组分为ABC三相，各相绕组均匀的分布在定子槽中。 转子由转子铁芯和励磁绕组构成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，转子励磁绕组通直流电，建立发电机磁场，汽轮机带动转子旋转，产生旋转磁场，定子绕组切割转子磁场的磁力线，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。 本机采用交流励磁机旋转整流器方式励磁。励磁系统由主励磁机、永磁副励磁机、AVR 等组成。 副励磁机为旋转磁极式，发出的电流送到主励磁机的定子作为主励磁机的励磁电流，由于主励磁机为旋转电枢式，电枢发出的电流通过转轴中孔送到旋转整流盘，经整流后送至转子线圈从而达到对发电机励磁。 发电机励磁电流的调节过程 △由副励磁机——可控硅——AVR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流——送至旋转整流盘——转子绕组 △静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源，通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调的直流电源到交流励磁机的磁场绕组。 通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流，从而达到调节发电机励磁电流的目的 励磁系统工作原理 发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供，交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中的可控硅全控桥整流后提供，励磁电流的大小由自励磁调节装置进行自动或手动调节，以满足发电机运行工况的要求。 如图所示是无刷励磁系统的原理图，它的副励磁机是永磁发电机，其磁极是旋转的，电枢是静止的，而交流励磁机正好相反。交流励磁机电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一根轴上旋转，所以它们之间不需要任何滑环与电刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。 旋转部分
电机学 第11章_同步发电机的基本工作原理和结构
第11章 思考题与习题参考答案 11.1 同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系? 在频率为50H Z 时，极数和转速有什么关系？ 答:频率与转速的关系为：60 pn f = 当频率为Hz 50时，30005060=×=pn 。 11.2 为什么汽轮发电机采用隐极式转子，水轮发电机采用凸极式转子？ 答：汽轮发电机磁极对数少（通常p =1），转速高，为了提高转子机械强度，降低转子离心力，所以采用细而长的隐极式转子；水轮发电机磁极对数多,转速低，所以采用短而粗的凸极式转子。 11.3 试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。 答：同步发电机和异步电动机的定子结构相同，都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等主要部件组成。但这两种电机的转子结构却不同，同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成，励磁绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。异步电动机的转子分为笼型和绕线型两种结构形式，转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的，故也称为感应电动机。 11.4 一台汽轮发电机，极数22=p ， MW 300=N P ，kV 18=N U ，85.0cos =N ?，Hz 50=N f ，试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率。 解：（1）A U P I N N N N 6.1132085.010********cos 336=××××==? （2）MW P N 300= MVA P S N N N 94.35285.0/300cos /===? var 186527.094.352sin M S Q N N N =×==? 11.5一台水轮发电机，极数402=p ，MW 100=N P ，kV 813.U N =，9.0cos =N ?，Hz 50=N f ，求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速。 解：（1）A U P I N N N N 553.46489.0108.13310100cos 336=××××==? （2）MW P N 100= MVA P S N N N 11.1119.0/100cos /===? var 44.48436.011.111sin M S Q N N N =×==?
电动机的基本结构及工作原理
电动机的基本结构及工作原理 交流电机分异步电机和同步电机两大类。异步电机一般作电动机使用，拖动各种生产机械作功。同步电机分分为同步发电机和同步电动机两类。根据使用电源不同，异步电机可分为三相和单相两种型式。 一、异步电动机的基本结构 三相异步电动机由定子和转子两部分组成。因转子结构不同又可分为三相笼型和绕线式电机。 1、三相异步电动机的定子： 定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子的作用是通入三相对称交流电后产生旋转磁场以驱动转子旋转。定子铁心是电动机磁路的一部分，为减少铁心损耗，一般由0.35～0.5mm厚的导磁性能较好的硅钢片叠成圆筒形状，安装在机座内。定子绕组是电动机的电路部分，安嵌安在定子铁心的内圆槽内。定子绕组分单层和双层两种。一般小型异步电机采用单层绕组。大中型异步电动机采用双层绕组。机座是电动机的外壳和支架，用来固定和支撑定子铁心和端盖。 电机的定子绕组一般采用漆包线绕制而成，分三组分布在定子铁心槽内（每组间隔120O），构成对称的三相绕组。三相绕组有6个出线端，其首尾分别用U1、U2；V1、V2；W1、W2表示，连接在电机机壳上的接线盒中，一般3KW以下的电机采用星形接法（Y接），3KW以上的电机采用三角形接法（△接）。当通入电机定子的三相交流电相序改变后，因定子的旋转磁场方向改变，所以电机的转子旋转方向也改变。
2、三相异步电动机的转子：
转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。转子的作用是产生感应电动势和感应电流，形成电磁转矩，实现机电能量的转换，从而带动负载机械转动。转子铁心和定子、气隙一起构成电动机的磁路部分。转子铁心也用硅钢片叠压而成，压装在转轴上。气隙是电动机磁路的一部分，它是决定电动机运行质量的一个重要因素。气隙过大将会使励磁电流增大，功率因数降低，电动机的性能变坏；气隙过小，则会使运行时转子铁心和定子铁心发生碰撞。一般中小型三相异步电动机的气隙为0.2～1.0mm，大型三相异步电动机的气隙为1.0～1.5mm。 三相异步电动机的转子绕组结构型式不同，可分为笼型转子和绕线转子两种。笼型转子绕组由嵌在转子铁心槽内的裸导条（铜条或铝条）组成。导条两端分别焊接在两个短接的端环上，形成一个整体。如去掉转子铁心，整个绕组的外形就像一个笼子，由此而得名。中小型电动机的笼型转子一般都采用铸铝转子，即把熔化了的铝浇铸在转子槽内而形成笼型。大型电动机采用铜导条；绕线转子绕组与定子绕组相似，由嵌放在转子铁心槽内的三相对称绕组构成，绕组作星形形联结，三个绕组的尾端连结在一起，三个首端分别接在固定在转轴上且彼此绝缘的三个铜制集电环上，通过电刷与外电路的可变电阻相连，用于起动或调速。 3、三相异步电动机的铭牌： 每台电动机上都有一块铭牌，上面标注了电动机的额定值和基本技术数据。铭牌上的额定值与有关技术数据是正确选择、使用和检修电动机的依据。下面对铭牌中和各数据加以说明： 型号异步电动机的型号主要包括产品代号、设计序号、规格代号和特殊环境代号等。产品代号表示电动机的类型，用汉语拼音大写字母表示；设
柴油发电机工作原理
发电机 { 直流发电机、交流发电机 { 同步发电机、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。 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。 直流发电机的工作原理 直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。 电刷上不加直流电压，用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线，而在其中感应产生电动势，电动势方向按右手定则确定。这种电磁情况表示在图上。由于电枢连续地旋转，，因此，必须使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割N极和S极下的磁力线，虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的．线圈内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷A，B端的电动势却为直流电动势(说得确切一些，是一种方向不变的脉振电动势)。因为，电枢在转动过程中，无
论电枢转到什么位置，由于换向器配合电刷的换向作用，电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势，因此，电刷A始终有正极性。同样道理，电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如每极下的线圈数增多，可使脉振程度减小，就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。同时也说明子直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。 铁芯具有吸引磁力线的作用（因为其磁阻很小），发电机电枢线圈是放在定子铁芯槽中的，磁场N-S的磁力线将被吸引，穿过定子铁芯后闭合。磁场的磁力线转动时，也就被电枢线圈切割了，自然就产生了电动势和电流。 异步电机一般定子通电，转子有感应电势，所以我们也称异步电机为感应电机。转子的转速与同步转速总是有一定的差异，这才叫异步电机的。 同步电机是定转子都要通电，而且转子的转速与同步转速一直是一样的，所以叫同步电机。
发电机的组成及工作原理
发电机的组成及工作原理 <一> 发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、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。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 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。 发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。 <二>发电机的分类可归纳如下： 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。 <三>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。 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。 柴油发电机工作原理 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。
柴油发电机组的工作原理及结构
柴油发电机组的工作原理及结构 发电机组的工作原理及结构： 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。 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。汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为1500转/分（频率为50赫）或1800转/分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低，但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转/分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。 将机械能转变成电能的电机。通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。小型发电机也有用风车或其他机械经齿轮或皮带驱动的。 发电机分为直流发电机和交流发电机两大类。后者又可分为同步发电机和异步发电机两种。现代发电站中最常用的是同步发电机。这种发电机的特点是由直流电流励磁,既能提供有功功率，也能提供无功功率，可满足各种负载的需要。异步发电机由于没有独立的励磁绕组，其结构简单，操作方便，但是不能向负载提供无功功率，而且还需要从所接电网中汲取滞后的磁化电流。因此异步发电机
发电机基础知识讲解.doc
生产培训教案 培训题目：发电机知识讲解 培训目的：了解发电机及励磁系统基本知识，发电机保护，运行定期检修试验项目。 内容摘要： 1、发电机工作原理。 2、发电机获得励磁电流的几种方式。 3、发电机保护 4、发电机试验： 培训内容： 发电机基本原理： 三相同步发电机由原动机拖动直流励磁的同步发电机转子，以转速n(rpm)旋转，根据电磁应原理，三相定子绕阻便感应交流电势。定子绕阻若接入用电负载，电机就有交流电能输出。发电机是利用电磁感应现象的原理制成的，它是把机械能转化为电能的装置。交流发电机主要由转子和定子两部分组成，另外还有滑环、电刷等。 感应电势E＝4.44fNΦ（N：匝数） 频率f＝Pn/60 交流发电机的特点：把机械能转化为电能的一种机器。因为它提供的是方向做周期性变化的交流电，故称为交流发电机。 发电机的主要构造是转子（转动部分）和定子（固定部分），滑环
两个，电刷两个。小型发电机的转子是线圈，定子产生磁场，就像教学演示用的模型一样。大型发电机恰好相反。它的线圈是定子，产生磁场是转子。 同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。 发电机获得励磁电流的几种方式： 1、直流发电机供电的励磁方式： 这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10mw以上的机组中很少采用。 2、交流励磁机供电的励磁方式 现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装置，故又称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。交流
发电机基本工作原理
发电机工作原理 一、电磁感应 我们知道，一切物体都是由分子组成，分子由原子组成，原子又由原子核和在它周围旋转的电子组成。原子核带的是正电荷，电子带的是负电荷，互相吸引，并且电荷数量是相等的，故原子对外不呈现电性。 取一根直导体，导体在磁场中作“切割”磁感应线的运动时，导体中就会产生感应电动势。这是因为导体在磁场内作“切割”磁感应线运动时，导体的正电荷、自由电子将以同样的速度在磁场内运动，磁场对运动电荷产生作用力，作用力的方向由左手定则判定，因此正电荷由导体b端移向a端，自由电子由导体的a 端移向b端。结果b端聚集了电子而带负电，a端少了电子而带正电，使导体两端产生一定的电位差，即导体中产生感应电动势。（这相当于发电机处于匀速运转状态）。当接通外电路时，电路
中便会形成感应电流。（这相当于发电机处于运转供电状态）。 感应电动势的方向，可由右手定则来决定：即将右手掌放平，大拇指与四指垂直，以掌心迎向磁感应线，大拇指指向导体运动的方向，则四指的方向便是感应电动势的方向。直导体中感应电动势的大小则与磁感应强度B、导体运动速度v及导体长度L成正比，当导体运动的方向与磁场方向平行时，导体中不产生感应电动势。 二、正弦交流电动势的产生 产生正弦交流电动势的简单发电机示意图。 我们把线图在各处位置电势的大小变化用图形来表示，就可以画出交流电的波形来。这种按正弦曲线规律变化的电流（或电势）就叫正弦交流电。 在发电机转子上放着三个完全相同的、彼此相隔120°的独立绕组A—X、B—Y、C—Z。当转子在按正弦分布的磁场中以恒定速度旋转时，就可产生三个独立的对称三相电势eA、EB、EC。 三、同步电机的基本工作原理
发电机基本工作原理
一发电机基本工作原理由调节器通电给转子线圈产汽车发电机是硅整流式交流发电机，所以发电机型号多以开头。再由整流板整流后变发动机带动转子转动，定子线圈切割转子磁力线产生交流电，生磁场，大部分通成直流电供全车使用。调节器的是对转子线圈激磁电流的通断来实现电压的调节，例如北京奥博发电机过端电压检测发电电压的高低。也有通过和俩段同时检测发电电压的，激磁的的一些新机型，这样也就大大减少了因激磁二极管和线路故障引起的电压异常问题。下称电瓶灯）连接到发电机端上，端同时连接调节器，在(过程是点火开关通过充电指示灯经由调节器碳刷直接连接（不通过调节器内部）到转子滑环（铜头）的一端，滑环另一端通过调节器的另一个碳刷经由调节器内部够成回路。 一机外部线路的检查我们先以不发电为例，检查前需要先确认皮带的松紧与老化，需要注意的是有些发动机的1霸龙等。任何一组皮发电机是由曲轴轮带动风扇与水泵轮，再带动发电机的。比如斯太尔，带松了都会影响发电电压。皮带松会有异响，有经验的修理工人都可以很容易判断。3种原因：要说明的是司机认为不发电大概有a，发电电压过低用万用表测量发电机发电低用改锥或扳手轻触皮带轮会感觉到有磁力，症状为电瓶灯不亮，具体检修方法我会在下面介绍。如果排除发电机的原于26.5V就可以判定为发电过低了。影响发电电压，因那就要检查电瓶液，电瓶液的标准为过极板，太少会导致电瓶内电阻变大，但是时间久了以后会导致电瓶太多会导致从电瓶盖的小孔漏液，虽然短期内不会造成影响，可以用密度计测量电瓶液同样会影响发电电压。还有一种情况就是电瓶损坏，正负间短路，密度过低也会对发电量造，南方偏低一些）密度（正常密度北方为1.283最高不能高过1.29，成影响。电瓶内短路发电量也会低，具体测量方法为用放电表自带的表笔测量每格的电压，。另外需要注意的是如果用电量（负载）过大也会导致发电量格一共，每格电压为2V612V 过低，比如预热继电器粘连。1 / 5 b，发电机发电但是不向电瓶充电，怠症状为发电机电瓶灯不量，转速表正常（需要注意的是部分车型转速表不在发电机上）以上，熄火以上，有的甚至可以达到60V速状态下用万用表测量发电机端电压会达到40V 0.这种情况就要检查端的火线断路，具体方法因车型不同查找方法也不同。后电压为c，发电机不发电即使是不发电转速表不转（部分车型转速表不在发电机上，症状为怠速电瓶灯常亮或不亮，以下锥或扳手轻触皮24V转速表也正常）用万用表测量发电机端电压怠速与熄火电压相同为端与端的俩根线，两端线路对地短路，端断路，W带轮感觉不到
发电机基本工作原理
一发电机基本工作原理 汽车发电机是硅整流式交流发电机，所以发电机型号多以JF开头。由调节器通电给转子线圈产生磁场，发动机带动转子转动，定子线圈切割转子磁力线产生交流电，再由整流板整流后变成直流电供全车使用。调节器的是对转子线圈激磁电流的通断来实现电压的调节，大部分通过D+端电压检测发电电压的高低。也有通过B+和D+俩段同时检测发电电压的，例如北京奥博发电机的一些新机型，这样也就大大减少了因激磁二极管和D+线路故障引起的电压异常问题。激磁的过程是点火开关通过充电指示灯(下称电瓶灯）连接到发电机D+端上，D+端同时连接调节器，在经由调节器碳刷直接连接（不通过调节器内部）到转子滑环（铜头）的一端，滑环另一端通过调节器的另一个碳刷经由调节器内部够成回路。 一机外部线路的检查 1我们先以不发电为例，检查前需要先确认皮带的松紧与老化，需要注意的是有些发动机的发电机是由曲轴轮带动风扇与水泵轮，再带动发电机的。比如斯太尔，霸龙等。任何一组皮带松了都会影响发电电压。皮带松会有异响，有经验的修理工人都可以很容易判断。 要说明的是司机认为不发电大概有3种原因： a，发电电压过低 症状为电瓶灯不亮，用改锥或扳手轻触皮带轮会感觉到有磁力，用万用表测量发电机发电低于26.5V就可以判定为发电过低了。具体检修方法我会在下面介绍。如果排除发电机的原因那就要检查电瓶液，电瓶液的标准为过极板，太少会导致电瓶内电阻变大，影响发电电压，太多会导致从电瓶盖的小孔漏液，虽然短期内不会造成影响，但是时间久了以后会导致电瓶正负间短路，同样会影响发电电压。还有一种情况就是电瓶损坏，可以用密度计测量电瓶液密度（正常密度北方为1.28g/cm3最高不能高过1.29，南方偏低一些），密度过低也会对发电量造成影响。电瓶内短路发电量也会低，具体测量方法为用放电表自带的表笔测量每格的电压，每格电压为2V，6格一共12V。另外需要注意的是如果用电量（负载）过大也会导致发电量过低，比如预热继电器粘连。
汽车发电机工作原理
汽车发电机工作原理交流发电机的结构 一、6管交流发电机的结构 交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。 JF132型交流发电机组件图见图2-5a JF132型交流发电机结构图见图2-5b
JF132型交流发电机结构图见图2-5c （一）转子 转子的功用是产生旋转磁场。 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图2-6。 转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组 (转子线圈)和磁轭。 集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。 当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。 交流发电机的磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S极→磁轭。见图2-7。
（二）定子 定子的功用是产生交流电。 定子由定子铁心和定子绕组成。见图2-8A 定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。 定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。 三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。
1．每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。 2．每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。 3．三相绕组的始边应相互间隔2π+120o电角度（一对磁极占有的空间为360o电角度） 例：国产JF13系列交流发电机三相绕组绕制见图2-8B 结构参数如下：磁极对数p 6对 定子槽数z 36槽 定子绕组相数m 3相 每个线圈匝数N 13匝 绕组联结方法 Y型联结 在国产JF13系列交流发电机中，一对磁极占6个槽的空间位置（每槽60o 电角度），一个磁极占3个槽的空间位置，所以每个线圈两条有效边的位置间隔是3个槽，每相绕组相邻线圈始边之间的距离6个槽，三相绕组的始边的相互间隔可以是2个槽，8个槽，14个槽等。 （三）整流器 交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电， 6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路，6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。 1．汽车用硅整流二极管特点 （1）工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A； （2）反向电压高，反向重复峰值电压270V，反向不重复峰值电压300V； （3）只有一根引线见图2-9。并且有的二极管引线是正极，有的二极管引