交流发电机原理动画演示
发电机原理演示幻灯片
❖ 转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上 绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙 中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也称主磁 场、转子磁场)。
6
❖ 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。
转子磁场
7
❖ 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应 电势或者感应电流的载体。 定子线圈一般为短接距叠 绕线圈。线圈为双层单线 圈。
9
❖ 感应电势 有效值：由第11章可知，每 相感应电势的有效值为： ❖ 感应电势 频率： 感应电势的频率决定 于同步电机的转速n 和极对数p ，即：
10
❖ 交变性与对称性：由于旋转磁场极性 相间，使得感应电势的极性交变；由于 电枢绕组的对称性，保证了感应电势的 三相对称性。
11
同步转速
❖ ◆同步转速 从供电品质考虑，由众多同步发电机并 联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这 就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国 电网的频率为50Hz ，故有： (15.3) ◆要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机 的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步转 速。例如2极电机的同步转速为3000r/min，4极电 机的同步转速为1500r/min，依次类推。只有运行于 同步转速，同步电机才能正常运行，这也是同步电 机名称的由来。
3
发电机工作示意图（若果外动力使得转
子线圈转动，切割磁场，转子线圈中就生产了电流
定 子 磁 场滑环
转子线圈
4
发电机是由定子、转子、励磁机等部分组成
❖ 定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按 一定规律排列的三相 对称交流绕组。这种 同步电机的定子又称 为电枢，定子铁心和 绕组又称为电枢旋转（给电机输 入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋 转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导 体反向切割励磁磁场）。
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。
发电机工作原理 ppt课件
汽车上所用的发电机大多为三相交流发电机。
汽车上采用硅整流交 流发电机，它以硅二极管 为整流器，将交流电转变 成直流电。具有结构简单、 体积小、重量轻、功率高、 工作可靠、寿命长、维修 方便等特点。
由此可知：发电机 的输出电压U与转速ｎ 和磁通φ成正比。
上海师范大学
第二章、交流发电机及调节器
一、电压调节器的工作原理 （教材P33）
当发电机的转速升高时，减小磁场电流，以 减弱磁通φ，使φｎ基本保持不变，从而维持端电 压的不变。
二、电压调节器的分类
触点式电压调节器
晶体管电压调节器
集成电路电压调节器
汽车用发电机在刚开始发电时，转子绕 组由蓄电池供电产生磁场，属于他励；待发电机 旋转起来，输出电压高于蓄电池电压时，发电机 向磁场绕组供电，励磁方式由他励变为自励。
上海师范大学
第二章、交流发电机及调节器
§2-4、交流发电机的调节器
发电机的输出电压与发电机转子的转速有关：
U≈E＝Cφｎ
C—为发电机的结构常数 φ—为磁极磁通 ｎ—为发电机转速
上海师范大学
第二章、交流发电机及调节器
§2-6、发电机与充电系统的测试
一、输出直流电压的测试
起动发动机，并在怠速状态下运行，用数字 万用表测量蓄电池两端的电压。
电压读数应在13～15伏 之间（具体视调节器的设定 值而定，如GM公司为 14.7±0.5V）。
当发电机的转速升高时， 发电机输出的直流电压基本 保持不变。
整流器是将交流电转换成直 流电的一种装置，在车用发电机 中，一般采用三相桥式整流电路 作整流器。
交流发电机的工作原理
交流发电机的工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII交流发电机的工作原理(详细内容参见电子教材)（ppt课件）一、交流发电机的发电原理如图所示是交流发电机的工作原理图：发电机的三相定子绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中，互相差120°电角度。
交流发电机的磁路是：转子爪极的磁力线从转子的N极出发，穿过转子与定子之间很小的气隙进入定子铁心，最后又经过空气隙回到相邻的S极，并通过磁轭构成了磁回路。
转子磁极呈鸟嘴形，可使定子绕组感应的交流电动势近似于正弦曲线的波形。
当转子旋转时，由于定子绕组与磁力线有相对的切割运动，所以在三相绕组中产生频率相同，幅值相等，相位互差120°电角度的正弦电动势为eA、eB和eC。
硅整流发电机每相绕组中产生的电动势的有效值与发电机的转速和磁场的磁通量成正比。
二、整流原理和过程在交流发电机中，整流器是利用硅二极管的单向导电性能进行整流的。
在三相桥式全波整流电路中，三个正二极管的正极引出线分别同三相绕组的首端相连。
在某一瞬间，只有与电位最高的一相绕组相连的正二极管导通。
同样，三个负二极管的引出线也同三相绕组的首端相连。
在同一瞬间，只有与电位最低的一相绕组相联的负二极管导通。
这样反复循环、6只二极管轮流导通，在负载两端便得到一个较平稳的脉动的直流电压。
下图为6只二极管组成的三相桥式全波整流电路及产生的电压波形图。
中性点电压一般用来控制各种用途的继电器，如磁场继电器、充电继电器等。
三、交流发电机的励磁方式交流发电机开始发电时，需由蓄电池供给励磁电流，此时为它励。
当发电机达到蓄电池电压时，即由发电机自己供给励磁电流，也就是由它励转变为自励。
四、不同形式交流发电机的电路连接方式及原理1、9管交流发电机9管交流发电机的特点是除了常用的6个二极管外，又增加了3个小功率二极管，专门用来供给磁场电流，又称为磁场二极管。
交流发电机发电原理图讲解
后端盖上装有电刷组件，有 电刷、电刷架和电刷弹簧组 成。电刷的作用是将电源通 过集电环引入磁场绕组。
电刷架
电刷架
JF132型交流发电机组件图见图
交流发电机的结构
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。
转子结构图
转子
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。
定子绕组相数3相；每个线圈匝数N 13 匝
绕组联结方法 Y型联结
发电机定子展开图三、整Fra bibliotek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。
四、端盖
端盖一般分两部分（前端盖 和后端盖），起固定转子、 定子、整流器和电刷组件的 作用。
定子3相绕组感生电动势的大小为：
其中：E m -每相电动势的最大值
ω-电角速度
f-交流电动势的频率（为转速的函数）
p-磁极对数
n-发电机转速（r/min）
Eφ-每相电动势的有效值
定子每相电动势的有效值
K-绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方法有关 ) N-每项匝数（匝） φ-每极磁通（Wb） Ce-电机结构常数
交流发电机发电原理图
交流发电机原理
交流发电机
发电机一般都是根据电磁感应原理制成．能产生并输出交流电的机器，叫交流发电机．闭合的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，就能产生正弦交流电．交流发电机的主要组成部分是：转子、定子、滑环、电刷．
如图是最简单交流发电机的示意图．
这种发电机能产生和输出交流电，它的大小和方向是根据的规律是变化的，关于它的电流方向的变化如图所示，图（1）中，F环为正极，E 环为负极，电流的方向沿电阻向上，图（2）中，线圈的ab、cd均不切割磁力线，瞬间电流为零．图（3）中E环为正极，F环为负极，电流沿电阻向下．
上述的发电机称为旋转电枢式交流发电机，它的磁铁是固定的，而电枢（线圈）转动，或者说它的定子是磁铁，转子是线圈．另一类交流发电机称为旋转磁场式交流发电机，它的线圈固定在周围，而磁铁在中间旋转，即定子是
线圈，而转子是磁铁．小型旋转磁场式交流发电机的转子用永磁铁，这样可以省去滑环和电刷，例如自行车照明灯用的小型发电机就是．大型的旋转磁场式交流发电机，磁铁都用电磁铁，即它的转子上也绕有线圈，直流电源通过电刷、滑环向它供电励磁，电磁铁旋转，定子线圈中产生交流电输出．
发电机是把机械能转化为电能的装置，需要有其他动力机械带动它的转子旋转．所谓“火力发电”，“水力发电”，“风力发电”、“原子能发电”等，是按动力机械使用的能源不同而区分的．。
交流发电机原理
交流发电机原理交流发电机是一种将机械能转换为电能的装置。
其工作原理基于法拉第电磁感应定律和电磁感应现象。
交流发电机通过转动装置（如涡轮机、水轮机、蒸汽轮机等）提供机械能，带动转子旋转。
转子上的导体通过磁场的作用，产生感应电动势，从而使得电子发生流动，最终产生交流电能。
一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是基本的物理定律之一，它指出：当导体相对于磁场运动或磁场相对于导体变化时，导体两端会产生感应电动势。
这是交流发电机工作的基础。
二、交流发电机的工作原理交流发电机由转子和不锈钢定子组成。
转子上安装有若干个线圈，当转子转动时，导线相对于外部磁场运动，由于法拉第电磁感应定律的作用，导线两端会产生感应电动势。
转子上的导线与定子上的导线相连，通过导线的电流可形成一个闭合电路。
当导线处于最大磁力线处时，电动势达到最大值。
当导线与磁力线垂直时，电动势为零。
转子上的导线经过半个周期后，导线两端的电势极性发生变化，即交流电的正负极性交替变化。
这样，通过导线就可以输出一段时间内的交变电流。
三、交流发电机的原理图示[图示]（请自行查找合适的图示并插入）四、交流发电机的工作过程1. 初始阶段：发电机静止不动，转动装置（如涡轮机）提供机械能。
2. 第一阶段：转子开始转动，导线与磁力线产生相对运动，导线两端产生感应电动势。
随着转子的转动，电动势的大小和极性发生变化。
3. 第二阶段：导线两端的电动势通过导线和集电环等导电部件输出，形成交变电流。
输出的电流可以通过变压器等设备进行调节和传输。
4. 第三阶段：转子继续转动，周期性地产生交变电流，即交流电。
这一阶段是持续的，直到停止机械能的输入或关停发电机。
五、结论交流发电机是利用法拉第电磁感应定律和电磁感应原理进行能量转换的装置。
通过转动装置提供机械能，导线在磁场作用下产生感应电动势，从而产生交变电流。
交流发电机的工作原理基于稳定的磁场和机械能源的输入，通过电力传输系统将电能输送到需要的地方，为人们的生活和生产提供稳定可靠的电力供应。
发电机构造及原理课件
谢谢观赏~~ ~
转子、定子和整流器的实物图
在实物中还有
电刷和电刷架
磁极
电枢
（二）发电机原理
根据通电线匝在磁场中产生电磁转矩的理论，就可以 制成实用的直流电动机。
将电动机的电刷与直流电源相接后，电流由正电刷流 入，又负电刷流出。此时绕组中的电流方向有下面所示， 根据左手定则判断，此时转矩方向为逆时针方向。当电枢 转过半周时，正电刷接触换向片时，负电刷接触的是另一 换向片，绕组中的电流方向虽改变，但因在N极和S极下导 线中的电流方向仍保持不变，故电磁转矩方向也不改变，
JF132型交流发电机解体图
普通交流发电机一般由：转子，定子，整流 器，前后端盖，带轮
一.转子
1，功用：产生旋转磁场
2，组成：爪极，磁轭，磁场绕 组， 集电环
转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形 磁极，爪极空腔内装有磁极绕组（转子线圈）和磁轭。
集电环，一般叫滑环，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 与磁极绕组的两端项链。
当两集电环通过直流电时，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。
二.定子
1，功用：产生交流电 2，组成：定子铁心和定子绕组
定子绕组有三相，采用星形接法 或三角形接法，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。
三.整流器： 1，功用：将定子绕组的三相交 流电变为直流电
2，组成：六只整流硅管分别压 装在正负极板上
发电机工作原理演示幻灯片
– 转矩产生了
定子磁场
N
S
N
S
N
S
N
R转o子tor
负载运行
13
不同运行方式下的模型
• 运行方式
– 空载: 径向磁力线, 没有转矩
– 电动机运行: 定子磁场 “拉着” 转子磁场 (驱动转 矩)
空载
– 发电机运行: 转子磁场 “拉着”定子磁场 (制动转矩)
• 失步
– 磁力线不能 “约束” 磁拉力
定子温升限制线
0.95
1.0
2
0.8
0.90
0.85 0.80
14.起吊设备能力（t）限制
15.运输尺寸重量（m3，t）限制
17
与电磁设计相关联的发电机振动问题
• 定子的100Hz频率的零节点振动：由电网电压不平衡产 生的负序电流造成。
• 定子的分数次谐波振动：发电机采用不恰当的分数槽绕 组和绕组接线。
• 发电机有功输出功率大幅波动：发电机固有频率（扭振 频率）与水轮机尾水脉振频率产生共振造成。对额定转 速为300r/min左右的水轮发电机组，在水轮机部分出力 （50～80％）下可能产生。
,额定转速nN（r/min）：按水轮机。由额定转速nN和额定频率
6.飞逸转速nr（r/min）：按水轮机。
7.飞轮力矩GD2（tm2）：由电电力系统稳定性和水轮机调保计算确定。
8. 短路比 Kcc：由电力系统对发电机的静态稳定度要求提出。
9. 纵轴瞬变电抗X’d（标么值）：由电电力系统对发电机的动态稳定度要求提出。
N
S
S
– 电流在时间上相差 120° 电角度
– 如同转子，定子产生一个旋转磁场，与电网频 率n =60 f / p 同步旋转
交流发电机工作原理
通,使得负载RL两端得到一个比较平稳的脉 动直流电压,如图 12(c)所示。
2.2 交流发电机整流原理
2．中性点电压
在定子绕组为星形连接时，三相绕组的
公共结点称为中性点。从三相绕组的中性点
引一根导线到发电机外，标记为“N”。“N”
点电压称为中性点电压。
2常见发电机的结构型式
图 24 爪极式无刷交流发电机的结构 1－外型 2－后轴承 3－防护罩 4－整流器 5－壳体 6－定子 7－磁轭 8－励磁绕组接头 9－励磁绕组 10－爪极 11－前端盖12－风扇 13－带轮
2常见发电机的结构型式
（2）爪极式无刷交流发电机的特点 爪极式无刷交流发电机的优点是：结构简
1交流发电机的分类
图 20 奥迪11管整交流发电机的整流器结构形状
图 21本田雅阁8管交流发电机的整流器结构形状
2常见发电机的结构型式
1．9管交流发电机 （1）9管交流发电机结构特点： 9管交流发电机的基本结构和6管交流发 电机相同，所不同的是整流器，9管交流发 电机的整流器是由6只大功率硅整流二极管 和3只小功率励磁二极管组成。
（2）整体式交流发电机，发电机和调节器制成一个整体的发电 机。
（3）带泵的交流发电机。发电机和汽车制动系统用真空助力泵 安装在一起的发电机。
（4）无刷交流发电机，不需要电刷的发电机。 （5）永磁交流发电机，转子磁极为永磁铁制成的发电机。
1交流发电机的分类
图 19 交流发电机结构外型 a) JF1522A型交流发电机 b) 捷达JFZ1813型交流发电机 c）JFB1712型交流发电机
2.3交流发电机的励磁
除了永磁式交流发电机不需要励磁以外， 其他形式的交流发电机都需要励磁，因为它 们的磁场都是电磁场，必须给励磁绕组通电 才会有磁场产生而发电，否则发电机将不能 发电。