直流发电机运行原理
直流发电机的工作原理
直流发电机的工作原理关键信息项：1、直流发电机的定义和分类2、直流发电机的基本结构组成3、工作原理的主要步骤和过程4、磁场的产生与作用5、电枢绕组的运动与感应电动势6、换向器的功能与作用7、输出直流电压的特性和影响因素1、直流发电机的定义和分类11 直流发电机是一种将机械能转换为直流电能的装置。
它通过电磁感应原理，将输入的机械动力转化为电能输出。
111 按照励磁方式的不同，直流发电机可分为他励直流发电机、并励直流发电机、串励直流发电机和复励直流发电机。
112 他励直流发电机的励磁绕组由独立电源供电；并励直流发电机的励磁绕组与电枢绕组并联；串励直流发电机的励磁绕组与电枢绕组串联；复励直流发电机则同时具有并励和串励绕组。
2、直流发电机的基本结构组成21 直流发电机主要由定子、转子、电枢绕组、励磁绕组、换向器和电刷等部分组成。
211 定子通常包括主磁极和机座，主磁极提供磁场，机座用于支撑和固定整个电机。
212 转子由电枢铁芯、电枢绕组和转轴等构成，电枢绕组安装在电枢铁芯上，在磁场中旋转产生感应电动势。
213 电枢绕组是实现电能转换的关键部件，由许多导体按照一定规律连接而成。
214 励磁绕组用于产生磁场，其电流大小和方向决定了磁场的强度和方向。
215 换向器和电刷用于将电枢绕组中产生的交流电动势转换为直流电动势，并实现对外输出。
3、工作原理的主要步骤和过程31 当原动机带动直流发电机的转子旋转时，电枢绕组在磁场中做切割磁力线的运动。
311 根据电磁感应定律，导体在磁场中运动时会产生感应电动势。
312 由于电枢绕组中的导体不断交替地进入和离开磁场，其感应电动势的方向也在不断变化，形成交流电动势。
313 然而，通过换向器和电刷的作用，在电刷两端得到的是方向不变的直流电动势。
4、磁场的产生与作用41 直流发电机中的磁场通常由励磁绕组通电产生。
411 励磁电流通过励磁绕组时，在定子的主磁极中形成磁场。
412 磁场的强度和分布直接影响电枢绕组中感应电动势的大小和特性。
直流发电机工作的原理是
直流发电机工作的原理是直流发电机工作的原理是通过将机械能转换为电能。
直流发电机是一种能够将机械能转化为直流电能的设备，其工作原理基于电磁感应和电流的运动规律。
下面将详细介绍直流发电机的工作原理。
一、电磁感应原理直流发电机的工作原理基于法拉第电磁感应定律，即当导体穿过磁场时，会在导体两端产生感应电动势。
在直流发电机中，有两部分组成磁场：一个是静态磁场由永久磁铁提供，另一个是旋转磁场由电流通过的线圈产生。
二、励磁直流发电机中，励磁是实现电磁感应的关键步骤。
在励磁过程中，通过将一根带有绝缘漆包的电线绕在发电机的铁芯上，形成一个线圈。
当通过线圈的电流流动时，会在铁芯附近产生磁场。
三、电流的运动规律当发电机开始旋转时，导线切割磁力线，根据法拉第电磁感应定律，导线中会有感应电动势产生。
根据“左手定则”，这个电动势会产生一个垂直于磁场和导线方向的力，将电流推向一定方向运动。
四、直流发电机的结构直流发电机通常由定子和转子组成。
定子是固定的部分，包括永磁体和电枢绕组。
转子是旋转的部分，一般由电刷和电枢绕组组成。
当转子转动时，电刷与电枢绕组不断接触和分离，使电流在导线中形成一个周期性的变化。
五、换向器直流发电机中，为了改变电流的方向，需要使用一个叫做换向器的装置。
换向器能够将电流的方向周期性地改变，从而使电动机产生一个连续稳定的直流电流。
换向器由一系列的导电材料和碳刷组成。
六、总结直流发电机通过电磁感应原理将机械能转化为直流电能。
它的工作原理可以简化为：当发电机旋转时，导线切割磁力线产生感应电动势，通过电刷和电枢绕组的接触，电流的方向得以改变，从而产生连续的直流电流。
直流发电机是人类社会重要的能源转换设备，广泛应用于各个领域。
对于了解和理解直流发电机的工作原理，不仅能够帮助我们更好地使用它，还能够为后续的研究和创新提供基础。
因此，直流发电机的工作原理是我们必须了解和掌握的基础知识。
各种发电机的工作原理
各种发电机的工作原理发电机是一种将机械能转化为电能的装置，它通过电磁感应原理来工作。
根据不同的工作原理，发电机可以分为直流发电机和交流发电机两种类型。
1.直流发电机直流发电机基于洛伦兹定律和法拉第电磁感应定律来工作。
它由一个旋转的励磁部分和一个定子部分组成。
当励磁部分以恒定速度旋转时，通过定子部分的导线，会产生电流。
直流发电机的工作原理可以分为励磁和电流产生两个步骤：-励磁：励磁部分通过一个恒定电流的电磁铁或永磁产生磁场。
这个磁场穿过定子部分的导线，导致导线内的电子受到洛伦兹力作用，开始靠近或远离导线的一侧。
-电流产生：当导线螺旋在励磁部分上旋转时，导线内的电子会受到电磁感应力的作用。
当导线靠近导线的一侧时，电子会受到一个电场力的作用，引起电流流经导线。
当导线远离导线的一侧时，电子会受到相反的电场力的作用，导致电流方向改变。
通过电刷和换向器，输出的电流变为一个单一方向的直流电流。
2.交流发电机交流发电机基于电磁感应和电场相互作用原理来工作。
它由一个旋转的励磁部分和定子部分组成。
交流发电机的工作原理可以分为励磁、感应和电流产生三个步骤：-励磁：励磁部分通过一个恒定电流的电磁铁或永磁产生一个旋转的磁场。
-感应：磁场的旋转穿过定子部分的导线，导致定子内的电子受到洛伦兹力作用，引起电子在导线上移动。
-电流产生：当磁场穿过定子的导线旋转一定角度时，导线内的电子开始移动。
由于导线本身与磁场的相互作用，电子会在导线上沿着不同的方向移动，形成一个交变的电流。
交流发电机可以通过刷子和换向器将产生的交流电流输出为一个单一方向的交流电流。
此外，还存在其他类型的发电机，如涡轮发电机、风力发电机和太阳能发电机。
-涡轮发电机：涡轮发电机基于涡轮机和发电机的结合。
它通过涡轮叶片被一个高速流体（如水或汽车尾气）冲击转动，并将这个转动运动传递给发电机，从而产生电能。
-风力发电机：风力发电机基于风能转化为机械能然后转化为电能的原理。
直、交流发电机的工作原理详解
直、交流发电机的工作原理发电机的发电过程是一种能量转换过程，例如，水流动的能量带动水轮机转动，由水轮机带动发电机转动，并输出感应电动势，即将水库中水流的能量转换为电能。
发电机基本的工作过程即为将各种带动发电机转子转动的机械能，通过电磁感应转换为电能的过程。
1.直流发电机的工作原理直流发电机工作时，外部机械力的作用带动导体线圈在磁场中转动，并不断切割磁感线，产生感应电动势。
图1所示为典型直流发电机的工作原理示意图。
图1 典型直流发电机的工作原理示意图图2所示为直流发电机转子绕组开始旋转瞬间的工作过程。
当外部机械力带动绕组转动时，线圈ab和cd分别做切割磁感线动作，根据电磁感应原理，绕组内部产生电流，电流的方向由右手定则可判断为：感应电流经线圈dc→cb→ba、换向器1、电刷A、电流表、电刷B、换向器2形成回路。
图2 直流发电机转子绕组开始旋转瞬间工作过程图3所示为直流发电机转子绕组转过90°后的工作过程。
当绕组转过90°时，两个绕组边处于磁场物理中性面，且电刷不与换向片接触，绕组中没有电流流过，F=0，转矩消失。
图3 直流发电机转子绕组转过90°图4所示为直流发电机转子绕组再经90°旋转后的工作过程。
受外部机械力作用，转子绕组继续旋转，这时绕组继续做切割磁感线动作，绕组中又可产生感应电流，该感应电流经绕组ab→bc→cd、换向器2、电刷A、电流表、电刷B、换向器1形成回路。
图4 直流发电机转子绕组再经90°旋转从图4中可以看到，转子绕组内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷AB端的电动势却是直流电动势，即通过换向器配合电刷，使转子绕组输出的电流始终是一个方向，即为直流发电机的工作原理。
值得注意的是，在实际直流发电机中，转子绕组并不是单线圈，而是由许多线圈组成的，绕组中的这些线圈均匀地分布在转子铁芯的槽内，线圈的端点接到换向器的相应滑片上。
换向器实际上由许多弧形导电滑片组成，彼此用云母片相互绝缘。
直流电动机的原理及特性
直流电机
定子
机座 换向极 主磁极 电刷装置 电枢铁心 换向器
转子
电枢绕组 轴承
风扇 转轴
2.1.2 直流电动机的励磁方式 定义：直流电机产生磁场的励磁绕组的接线方式称为励磁方式。 实质上就是励磁绕组和电枢绕组如何联接，就决定了它是什么 样的励磁方式。
1.他励式
若励磁绕组不与电枢 绕组联接，励磁绕组单独 由其他电源供电的直流电 机称为他励式直流电机。
2.1.2 直流电动机的励磁方式
并励式
励磁绕组与电枢绕组并联，称为并励式直流电机。 并励式直流电机的电枢电流Ia。励磁绕组流过的 电流为If ，经过负载或电源供给电机的总电流 为 I，三者须满足以下关系： 直流发电机：Ia ＝I＋If 直流电动机：Ia ＝I－If
2.1.2 直流电动机的励磁方式
第2章 直流电动机的原理及特性
直流电机的用途
测速
伺服
励磁机
电源
直流电机的特点
• 直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小。 • 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 直流电动机过载能力较强，起动和制动性能良好。
• 由于存在换向器，其制造复杂，价格较高
2.1直流电动机的基本结构和工作原理
端盖 —— 端盖装在机座两端并通过端盖中的轴承支 撑转子，将定转子连为一体。同时端盖对电机内部还 起防护作用。
定子部分
电刷装置——电刷装置是电枢电路的引出（或引入） 装置，它由电刷，刷握，刷杆和连线等部分组成，右 图所示，电刷是石墨或金属石墨组成的导电块，放在 刷握内用弹簧以一定的压力按放在换向器的表面，旋 转时与换向器表面形成滑动接触。刷握用螺钉夹紧在 刷杆上。每一刷杆上的一排电刷组成一个电刷组，同 极性的各刷杆用连线连在一起，再引到出线盒。刷杆 装在可移动的刷杆座上，以便调整电刷的位置。
交流直流发电机的原理
交流直流发电机的原理
直流发电机是一种将机械能转化为电能的装置。
其基本原理是利用电磁感应现象，通过磁场和导体的相互作用产生电流。
直流发电机的结构主要包括定子和转子两部分。
定子是由一组绕线构成的线圈，称为励磁线圈，其作用是产生一个稳定的磁场。
转子是由导体组成的旋转部分，通常采用集电环和电刷的结构。
当发电机开始运转时，励磁线圈产生一个磁场。
当转子旋转时，导体会穿过磁场线，导体中的自由电子会受到磁场力的作用，从而产生一个电动势。
根据电磁感应定律，导体两端产生的电压与导体在磁场中运动的速度和磁场强度有关。
为了保持电流的稳定，发电机通常采用电刷和集电环的结构。
电刷与导体接触，将产生的电流引出。
而集电环则用于提供电刷所需的直流电源。
总结来说，直流发电机的原理是利用电磁感应现象，通过导体在磁场中运动产生的电动势来转化机械能为电能。
同时，通过电刷和集电环的结构，保持电流的稳定。
直流发电机的工作原理
直流发电机的工作原理
直流发电机是利用直流电动势和磁动势，来产生机械动力的一种电机。
它包括电磁铁、绕组等部件，把电能转换成机械能的特殊机械部件。
直流发电机的工作原理是利用电磁感应的原理。
主要的信息有：电磁感应电动势，
电机转子磁铁场，圆环绕组，定子绕组，极磁动势，注意以下几点：
先有电场，把定子绕组电极和转子绕组电极带负载连接起来，然后电流从定子绕组开
始流动，此时定子绕组就会产生一个电磁场。
随着转子绕组电流流动，它也会产生一个磁场，由于转子绕组的转动，两个磁场有相
对运动，就会有电动势产生，
此时，定子绕组的电磁场就会驱动转子的磁场，从而转动转子，产生机械能，从而产
生动力。
另外，直流电机还可以利用磁极动势原理来转动转子。
在定子绕组带负载情况下，以
定子绕组中一端作为“一”极，另一端作为“二”极，转子绕组中一端作为“一”极，另
一端作为“二”极，当“一”极向“二”极流动时，两个磁场就有相对运动，由此形成
的极磁动势就会使转子旋转，形成机械能。
最后，由于转子的转动，定子绕组的电场会频繁的变化，这时就会产生交变动势，进
而在转子的绕组中也会有电场变化，产生交变磁场，把转子轴上的负载带着转动，由此产
生机械动力。
总之，直流发电机是一种利用电场、磁场和交变动势，转变成机械能，从而帮助提供
动力的机械转换设备。
直流发电机的工作原理ppt课件
图1中感应电动势的方向按右手定则确定，由 于电枢连续旋转，线圈边ab和cd交替地切割 N极和s极下的磁力线。每个线圈边和整个线 圈中的感应电势的方向是交变的，线圈内的感 应电势是交流电势，而在电刷A、B端的电势 却为直流电势(确切来说，是方向不变的脉振 电势)，因为在电枢转动过程中，无论电枢转 到什么位置，在换向器的换向作用下，电刷A 通过换向片所引出的电势始终是切割N极磁力 线的线圈边中的电势，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
如图1所示，在2个固 定的磁极N、S之间， 放着一个可以旋转的 圆柱形铁芯，铁芯上 固定着线罔abcd，线 圈a、d两端分别接在 2个与铁芯一起旋转 且互相绝缘的半铜环 上，经过2个固定不 变的电刷A、B与电
路相连。
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当原动机拖动圆柱形铁芯在磁场中旋转时，线圈 便随着铁芯在磁场罩转动，线圈中就会产生交变 的感应电动势，经过2个互相绝缘的半圆铜环和 电刷的作用后，便成为外电路中的直流电。这种 能在磁场中转动的线圈是实现机电能量变换的枢 纽，所以直流电机转子又称为电枢。2个半网形 的铜环(铜片)就叫换向片，它们合在一起叫做换 向器。
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2、直流发电机的励磁支路
• ⑴他励直流电机。励磁绕组与电枢绕组无连接关系， 而由其他直流电源对励磁绕组供电的电机称为他励直 流电机，永磁直流电机可看作他励直流电机。
• (2)并励直流电机。并励直流电机的励磁绕组与电枢绕 组机并联，作为并励发电机来说，是电机本身发出来 的端电压为励磁绕组供电。
• (3)串励直流电机。串励直流电机的励磁绕组与电枢绕 组串联后，再接于直流电源，这种直流电机的励磁电 流就是电枢电流。
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五、直流发电机的应用
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P M T E a Iap c u a p c u 可f编 辑P 版2p p c u p c a u p F f p e 3 p
二、直流发电机的运行特性
1.他励直流发电机的空载特性
转速n=常数，发电机输出端开路（I=Ia=0），电枢 空载端电压U0与励磁电流之间的关系：U0=f(If)
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自励条件： 1.必须有剩磁； 2.励磁绕组的接法与发电机的转向相配合保证励磁 电流产生的磁通方向与剩磁一致； 3. Rf不能太大，n不能太低
思考：如何才能使并励发电机发出的电压反向？习题33,34
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8
如不一致，单独改变转 向或励磁绕组接法。
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6
自励建压的稳定工作点
U0If
Rf
Lf
dIf dt
Rf变大，n不 变
dIf dt
1 Lf
(U0
If
Rf
)
n变大， Rf不变
dI f 0 dt
If
自励建压过程仍在继续，图中A点以下
dI f 0 dt
I f 不变， 自励建压稳定于A点
自励建压的稳定工作点即为空载特性与场阻线的交点。
U0
剩磁
U0
电压
Ur
平均线
If
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2. 他励直流发电机的外特性
发电机的转速n=nN，励磁电流If=IfN不变，发电机端电压与线 路电流I之间的关系U=f(I)
他励并：励（保持励磁回路电阻不变）：
II IIa a IIa aR R a a U U If
U
他励
U0
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2
电动势平衡方程式（实际上就是电压回路方程）：
Ea UIaRa UIf (rf r)If Rf
转矩平衡方程式（电机恒速旋转，转矩须平衡） ：
T1TT0
功率平衡方程式 ：
P 1 T 1 ( T T 0 ) P M p 0
P 1p F ep p P M
P2 (1
p )10% 0
§1-6 直流发电机运行原理
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一、直流发电机的基本方程式
电动势平衡方程式、转矩平衡方程式、功率平衡方程式
直流发电机惯例
1. U与I、Ia呈非关联参考方向，但 与If仍是关联参考方向； 2. Ea与Ia方向相同； 3.空载转矩T0和电磁转矩T与n方向 相反，是制动转矩；原动机输入的
驱动转矩T1与n相方向相同。
并励
U E a Ia R a C e n Ia R a
0 可编辑版
I
5
3.并励直流发电机的空载自励过程
一定导致磁通 增加吗？
nN r
Er
U
If
Er
U
不电I一流f 定产，生只磁有通励方磁向
与剩磁一致才可以
这一过程 是否会无 休止进行 下去？
如何保证励磁电流产生 的磁通方向与剩磁一致？