发电机原理及特性
初中物理发电机原理
初中物理发电机原理
发电机原理是指将机械能转化成电能的装置。
其基本原理是利用磁场和电路之间的相互作用来实现能量转换。
发电机由两大基本部分构成：导体和磁场。
导体是一个绕成线圈的金属导体，常用铜线制成。
而磁场则是通过永磁体或电磁体产生的。
当导体在磁场中运动时，由于导体中的自由电子受到磁场的作用，会发生电子的偏移和电荷的累积。
这样就形成了两端电位差，即电压。
导体绕成一个闭合的线圈后，当线圈转动时，导体和磁场之间的相互作用会使电荷开始在导线中流动，形成电流。
这个过程叫做感应现象。
发电机中的转子是通过外接动力源，如蒸汽机或水力发电站等，提供机械能来驱动的。
转子的旋转运动使导线切割磁力线，从而产生感应电流。
为了使电流连续不断地流动，发电机通常采用换向器或集电环来改变电流的方向。
这样导线就会不断地切割磁力线，产生交流电。
通过将感应电流导入电路中，就可以使用发电机产生的电能来推动各种电器设备的运转，实现电力的利用。
综上所述，发电机的工作原理是利用导线在磁场中运动时产生感应电流，通过电路将机械能转化为电能。
这种原理使得发电机在电力供应领域发挥了重要的作用。
发电机原理 物理
发电机原理物理
发电机是将机械能转化为电能的装置，其工作原理基于电磁感应现象。
下面是发电机的原理简述：
1. 磁场产生：发电机中需要通过一对永久磁体或者电磁铁来产生强大的磁场。
这些磁体或电磁铁会产生一个磁场，通常在轴心线附近形成一个磁场区域。
2. 导体回路：发电机中还需要一组导体回路，通常是由导线制成的线圈。
这些导体回路被安装在一个旋转的部件上，通常称之为转子。
导体回路可以是一组线圈或者只是一个导线。
3. 动磁场的相对运动：当转子旋转时，导体回路中的导线就会穿过磁场区域。
这种动与静之间的相对运动会引起导体回路中的自由电子受力，从而产生电流。
4. 电磁感应效应：根据电磁感应定律，导体回路中的电流的大小和方向取决于导线与磁场之间的相对运动速度。
当导线穿过磁场时，它们会受到一个力的作用，从而导致电子在导线内部移动。
5. 交流电输出：由于转子不断旋转，导体回路中就会产生交流电。
这时，通过连接导体回路两端的电路，就可以将交流电输出到外部负载上供电使用。
发电机的原理可以简单概括为：在磁场作用下，导体回路中的
导线运动会产生电磁感应效应，从而转化为交流电。
发电机通过这种方式将机械能转化为电能，实现电力的供应。
发电机的组成及工作原理
发电机的组成及工作原理发电机是一种将机械能转化为电能的设备，广泛应用于各个领域。
了解发电机的组成及工作原理对于我们理解其工作原理和维护保养至关重要。
本文将从以下五个大点详细阐述发电机的组成及工作原理。
一、发电机的组成1.1 发电机外壳：发电机外壳是由金属材料制成的，具有良好的导电性能和机械强度，能够有效地保护内部的电气元件。
1.2 发电机转子：发电机转子是由导磁材料制成的，通常采用铁芯和线圈的结构，能够产生磁场并与定子进行电磁感应。
1.3 发电机定子：发电机定子是由导电材料制成的，通常采用线圈的结构，当与转子的磁场相互作用时，产生感应电动势。
1.4 发电机轴承：发电机轴承用于支撑转子和定子的转动，通常采用滚动轴承或滑动轴承，以减少摩擦和能量损耗。
1.5 发电机冷却系统：发电机冷却系统用于散热，保持发电机在正常工作温度范围内，通常采用风冷或水冷方式。
二、发电机的工作原理2.1 磁场产生：发电机通过外部能源（如燃油发动机、水力发电机等）提供的机械能，驱动转子旋转，使得转子上的磁场产生。
2.2 电磁感应：转子的磁场与定子上的线圈相互作用，产生感应电动势。
2.3 电能输出：感应电动势经过定子上的线圈，通过导线输出为交流电或直流电。
2.4 调压调速：通过控制转子的转速和磁场的强弱，可以实现对输出电压和频率的调节。
2.5 功率传输：输出的电能通过电缆等导线传输到电力系统，供应给各个电器设备使用。
三、发电机的总结从以上分析可知，发电机的组成包括外壳、转子、定子、轴承和冷却系统等部分，每个部分都起着重要的作用。
而发电机的工作原理主要包括磁场产生、电磁感应、电能输出、调压调速和功率传输等过程。
通过对发电机组成及工作原理的了解，我们可以更好地理解其工作原理，为维护保养提供指导。
总结来说，发电机是一种将机械能转化为电能的设备，其组成包括外壳、转子、定子、轴承和冷却系统等部分，工作原理主要包括磁场产生、电磁感应、电能输出、调压调速和功率传输等过程。
电机的工作原理和特性
电机的工作原理和特性电机是将电能转换为机械能的装置，广泛应用于各类机械设备中，如电梯、汽车、电动工具等。
电机的工作原理和特性是了解电机性能和应用的关键。
下面将详细介绍电机的工作原理和特性。
一、电机的工作原理：1.磁场产生：电机中的磁场通过磁场产生器产生，磁场产生器包括定子和励磁线圈。
励磁线圈通电后，产生的磁场会通过定子铁心导引到转子上，形成一个旋转的磁场。
2.电流产生：在电机的定子上有绕组，绕组会接受外部电源的供电，通电后形成电流。
电流在定子绕组中产生磁场，这个磁场与励磁线圈产生的磁场相互作用，产生力的作用。
3.力的作用：定子和转子上的磁场相互作用，产生力的作用。
通过政策的变化，引起转子的转动。
转子受到电磁力的作用，旋转起来。
当外部负载加在转子上时，电机还可以由机械能转换为电能，称为发电机。
二、电机的特性：电机的特性包括启动特性、稳定特性、负载特性和效率特性。
1.启动特性：电机的启动特性是指在电机启动时各项参数的变化情况。
启动特性包括起动电流、启动时间和启动转矩等。
启动电流一般较大，启动时间较长。
2.稳定特性：电机的稳定特性是指电机在运行时的稳定性。
稳定特性包括工作电流、工作转速、输出转矩和能耗等。
电机在正常运行状态下，工作电流稳定在额定值附近，输出转矩和转速也稳定在一定范围内。
3.负载特性：电机的负载特性是对外部负载变化的响应。
负载特性包括负载转矩、速度变化情况等。
电机在外部负载增加时，输出转矩会增大，输出速度可能减小。
4.效率特性：电机的效率特性是指电机的能量转换效率。
电机的效率特性主要取决于电机的设计和制造质量，以及运行时的负载情况。
电机的效率一般在额定负载下较高。
三、电机的应用：电机作为一种能量转换装置，广泛应用于各个领域。
常见的电机应用包括：1.电动机车和电动工具：电机作为驱动装置，用于汽车、电动自行车、电动剃须刀等。
2.电梯和升降平台：电机作为升降装置的驱动器，用于楼宇、地下停车等场所的垂直运输。
各类发电机的结构及工作原理
各类发电机的结构及工作原理发电机是一种将机械能转化为电能的设备。
按照其结构和工作原理的不同分类，可以分为以下几类发电机：1.直流发电机：直流发电机是最早出现的一种发电机。
其结构由定子、转子、电刷和外部直流电源组成。
定子是由绕组和磁极组成的，绕组串接在一起，形成若干个线圈。
转子是由绕组和电枢组成的，当外部直流电源通过电枢，产生磁场时，就会在定子线圈中感应出电势，从而产生电流。
2.交流发电机：交流发电机是目前最常用的发电机之一、其结构包括定子、转子和电刷。
定子由绕组和磁极构成，绕组通常为三相绕组，在转子上产生旋转磁场。
转子由绕组和励磁磁极构成，通过外部电源对其励磁，使其产生磁场。
当转子旋转时，由于转子磁场的变化，定子绕组中就会产生感应电势，从而产生电流。
3.永磁发电机：永磁发电机是一种使用永磁体作为励磁源的发电机。
其结构与交流发电机类似，但不需要外部电源进行励磁。
永磁发电机的永磁体产生的磁场会与定子绕组交互作用，从而产生感应电势，并最终产生电流。
4.异步发电机：异步发电机是由定子和转子组成的。
定子上的绕组通过交流电源供电，产生旋转磁场。
转子通过感应作用与此旋转磁场产生相对运动，从而在转子上感应出电势，并最终转化为电能。
5.缸内发电机：缸内发电机是一种利用内燃机排气冲击驱动发电机转子旋转的发电机。
其结构包括外壳、转子、定子和冲压系统。
当内燃机工作时，排气冲击驱动转子旋转，在转子上的定子绕组中产生感应电势，从而产生电流。
6.风力发电机：风力发电机是利用风能转动叶片，驱动发电机转子旋转的发电机。
其结构一般包括塔架、叶轮、转子和定子。
当风吹动叶片时，叶片转动，通过转子和定子之间的磁场感应作用，产生感应电势，并最终产生电流。
综上所述，不同类型的发电机具有不同的结构和工作原理，但目标都是将机械能转化为电能。
发电机的不断创新和发展使得电力得以广泛应用于各个领域，为社会的发展和进步做出了巨大的贡献。
2二、发电机运行原理及特性
短路时绕组的温升
考虑承受短路电流的原因是发电机有可能在断路器分断故障之前已经被损坏； 短路电流可以使发电机定子线圈快速过热；例如：
不平衡线－地（L－N）短路，短路电流是额定电流的7.5倍，假定定子初始温度大约为155°C；不到5 秒钟，定子温度可以升至300°C 在该温度条件下定子线圈将烧损。 不平衡线－线（L－L）短路，定子线圈温度升至300°C的时间要长几秒； 而三相平衡短路需要的时间更长。
主机磁场 (转子) 旋转二极管 机械旋转 动力输入
励磁机 转子 (电枢)
自励AVR控制系统
旋转整流装置 励磁机磁场 主机定子 线圈 风扇 机座
N
轴承 N
S 励磁机转子 S
轴伸
主机转子(磁场)
电压感应 功率输入 AVR
电源引出
稳态电压调整率 +/- 1%
变压器励磁控制系统
旋转整流装置 励磁机磁场 主机定子 线圈 风扇 机座
OPT(PMG) OPT(PMG) OPT(PMG)
STD STD
AVR 的 运 行 性 能
SA465
电压调整率 检测 欠速时的降压保护(带发光二级管显示) 负责接受特性 (LAF) 50/60Hz 选择 电话干扰等级(标准) 短路过电流能力 并联运行 可选择人工微调器 可选择功率因数控制 过电压保护 电压下降恢复控制
产品的功率范围
产品 2极 kW 4极 kW 6极 kW
Markon
BC16 BC18 UC22
0.6 - 7.5
10 - 25 24 - 37.5 -
6 - 16 18 - 30 34 - 83
-
UC27
HC4 HC5
-
发电机概述及工作原理
1、购买和使用发电机，应当符合铭牌上的技术要求，如电压，功率和额定输出电流等。例如用于丰收—27型拖拉机，东方红—40型拖拉机等，常用150瓦发电机，额定输出电流为13安；用于铁牛—55型拖拉机常用220瓦发电机，额定输出电流为18安。
2、用于拖拉机上的发电机通常为并激式，也就是说发电机激磁线圈是并联的，所以，总要有一端通过机壳与电枢线圈是并联的，所以，总要有一端通过机壳与电枢线圈相接。若激磁线圈在发电机内通过机壳与电枢线圈相接叫内搭铁（图5—1），即叫“内搭铁发电机”；若激磁线圈在发电机外通过调节器搭铁（图5—2），即叫“外搭铁发电机”。国产拖拉机目前使用的直流发电机均为内搭铁。在接线时，一定要将激磁线圈的引出线与搭铁的碳刷架相接，激磁线圈便无电流通过，发电机不会发电。另外有些进口的拖拉机上使用外搭铁发电机，如果改为内搭铁发电机，只要调换发电机激磁线圈抽头接线即可。
柴油发电机组主要由柴油机、发电机和控制系统组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前使用刚性连接比较多一些，柴油机和发电机连接好后安装在公共底架上，然后配上各种传感器，如水温传感器，通过这些传感器，把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器，就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值时控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是机组本身的控制系统。
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。
发电厂发电机的构造及原理
发电厂发电机的构造及原理
发电厂发电机的构造主要由转子和定子两部分组成。
转子是发电机的旋转部分，通常由磁场加强的导体线圈组成。
转子的中心轴可以通过外部的机械能转动，也可以由燃气或蒸汽引擎驱动。
转子的线圈被称为励磁线圈，其上通过电流流动产生磁场。
定子是发电机的固定部分，通常包括定子线圈和定子铁心。
定子线圈由绝缘的导线绕制而成，连接在供电系统中。
定子铁心是一个由铁芯片组成的环形结构，用于集中磁通并传递到定子线圈。
发电机的工作原理基于法拉第电磁感应定律。
当转子旋转时，励磁线圈切割磁力线产生感应电动势，并将电流通过定子线圈感应出来。
这个感应电动势通过导线传输出来，可以用来驱动外部负载。
由于定子线圈和励磁线圈的电流通过电源供应，发电机的工作既可以是自激励的（即励磁线圈通过传感器检测到的发电机电压产生励磁电流），也可以是外激励的（即励磁线圈的电流通过独立的电源供应）。
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康明斯/斯坦福凸极同步发电机
发电机基本结构和电路
AVR输 出直流 电给励 磁定子 P2 -P3 -P4 A.V.R 6-7-8 励磁转子 和定子 XX- (F2) 主定子
从主定子来 的交流电源 和传感信号 （2相或3相 感应）
X+ (F1)
主转子
轴承 轴
PMG提供电 源给AVR（ 安装时）
整流模块
气隙分布接近正弦波形状
自 励 (系列4)
电力输出 电力
检测
输出
A.V.R.
励磁机磁场 (定子)
主机定子
主机磁场 ( 转子 )
旋转二极管 机械旋转 动力输入
励磁机 转子 (电枢)
永 磁 机 励 磁 (系列3)
电力输出
参考值设定
检测
输出
A.V.R.
主机定子
励磁机磁场 (定子)
永磁机 定子
主机磁场 (转子)
主定子和转子
永磁发电机转子和永磁体定子
电磁场概念
• 电荷：物质的固有属性之一。 • 电量守恒定律：电荷在转移前后，其总电量不变。 • 电场：电荷周围空间存在的一种特殊物质。 • 磁场：电流周围空间存在的一种特殊物质。
• 电场与磁场共同存在。
• 变化的电场可以产生磁场；变化的磁场可以产生电场。 • 电磁感应定律：当穿过任何闭合回路所界定面积中的磁 通量发生变化时，在回路中产生的感应电动势等于该磁 通量对时间的变化率的负值：
STAMFORD发电机型号
产 品 型 号 说 明
I
型号
控制系统 MX341/ MX321 SX440/ SX421
陆用 船用 机座号
极数
轴承数
铁芯长度
同步发电机的基本结构
• 交流发电机的基本结构形式分为旋转电枢式和旋转磁场式。旋转电 枢绕组发出的电能一般采用电刷和滑环来引接，所以不易引接出大 电流，并容易产生火花及磨损。只适用于小容量、低电压交流发电 机。 • 一般交流发电机采用旋转磁场式结构。 • 发电机的磁极结构可分为凸极式和隐极式。隐极式转子为圆柱形， 与定子间气隙是均匀的，无明显磁极。凸极式转子有明显的磁极， 南、北极相间排列，气隙不均匀，极弧低下气隙小，极间部分气隙 大。 • 转子直径受到离心力的影响，有一定限制。隐极发电机适用于高速 结构；为了增加容量，只能增加转子的长度。凸极发电机适用于中、 低转速结构。
同步电机的磁路
• 当凸极电机的极靴和定子间 有等气隙，则气隙磁密分布 在极间均匀；而在磁极两边 不均匀；与正弦波形相差甚 远。 • 改善气隙磁密分布波形，将 凸极电机做成不均匀气隙。 磁极极靴两端的气隙比中间 大，磁阻大，磁力线疏。所 以，气隙各处磁密大小不同 • 当满足要求：
极弧系数P=0.68－0.72 气隙比值max/min=1.3－1.8
f = p × n/60 (Hz)
同步发电机的基本结构
同步电机的磁路
• 对磁路的要求： – 气隙磁密的分布要尽量接 近正弦波； – 励磁绕组通入励磁电流后， 能够产生足够数量的气隙 磁密 • 主磁通：经过气隙并与定子 电枢绕组相链的磁通。 • 漏磁通：凡不与定子绕组相 链，只与转子绕组相链的磁 通。 • 只有主磁通与定子绕组 间有 相对运动，才能在定子绕组 中感应电势。
e = －dF / dt
(V)
同步发电机工作原理
• 利用磁场与导体之间的相对运动而使导体感应产 生电动势发出电能。 • 在定子铁心的槽内放置导线，导线按一定规律联 成绕组；转子上装有磁极和激磁绕组。当激磁绕 组通以直流电流后，电机内就会产生磁场。转动 转子，则磁场与定子导线之间有相对运动，就会 在定子导线中感应出交流电势。交流电势的频率 f 取决于电机极对数 p 和转子转速 n。
– 定子的稳态不对称电流可以比定子额定电流小，对定子温升影响不大。 但可以烧损转子。
– 发电机的瞬态短路电流冲击可能是额定电流的十倍。冲击电流产生的 机械力可以损坏电枢绕组。
The BC 16/18 range available from 5 to 40 kVA. The UC 22/27 range available from 40 to 230 kVA.
The Power Products range available from 2000 kVA to 4150 kVA. (Low, Medium & High Voltage)
线圈 风扇
机座
N
轴承
N
S
轴伸
励磁机转子
S
主机转子(磁场)
变压器控制系统
电源引出
稳态电压调整调整率+/- 5%
辅助绕组励磁的AVR控制系统
旋转整流装置 励磁机磁场 主机定子 线圈 风扇 机座 N 轴承 N
S
轴伸
励磁机转子
S 主机转子(磁场)
电压感应 功率输入 AVR
电源引出
稳态电压调整率 +/- 1%
励磁机 转子 (电枢) 永磁机磁场 (转子) 旋转二极管
机械旋转 动力输入
自励AVR控制系统
励磁机磁场 旋转整流装 置 主机定子
线圈
风扇
机 座
N 轴承 N
S 励磁机转子 S
轴伸
主机转子(磁场)
电压感应 功率输入 AVR
电源引出
稳态电压调整率 +/- 1%
变压器励磁控制系统
旋转整流装置
励磁机磁场
主机定子
新时代产品范围
The small machine range available from 0.6 to 10 kVA. The HC 4 - 7 range available from 250 to 2000 kVA. The MV7 range of available from 1000 to 1750 kVA. (Medium Voltage)
பைடு நூலகம்
永磁机励磁的AVR控制系统
主要特点
极小的调整率
N
主要特点
负载减荷
N
并联运行
可装功率因数控制器
N S
低无线电干扰
永恒磁励 频繁启动
S
S
3倍短路电流 过压保护 过磁保护
功率 输入
AVR
波形畸变免疫 电压感应 3 相感应
稳态电压调整率 +/- 0.5% RMS
发电机的不对称运行
• 电机参数对不对称运行的影响 – 发电机的不对称运行使端电压出现负序和零序分量。其大小与不对称 电流大小有关，与发电机的负序阻抗和零序阻抗有关。 – 增加阻尼绕组可以减小负序磁通，提高端电压对称程度 • 不对称运行对电机的影响 – 同步发电机带不对称负载时，定子绕组会产生飞转的旋转磁场，在转 子本体和转子绕组产生感应电势、电流和损耗；使励磁绕组散热困难。 – 负序磁场对电机转子产生热破坏作用。