交流发电机及其调节器工作原理
简述交流发电机的工作原理。
简述交流发电机的工作原理。
交流发电机的工作原理其实不复杂，但如果咱们要把它说得轻松点，那就得从基本概念开始。
首先，交流发电机的心脏就是它的转子。
你可以把转子想象成一个旋转的小舞者，随着电磁场的变化，翩翩起舞，嗨翻全场。
电流的产生其实就是这个转子的舞步在空气中留下的脚印。
简单来说，转子在磁场里转动，磁力线一接触到导体，就好比在水面上丢了一颗小石子，哗啦啦，涟漪扩散开来，电流就这样悄然无声地冒了出来。
接下来，咱们得聊聊交流发电机里的定子。
这个家伙就像是个安静的观众，站在舞台边，看着转子在舞动。
定子的作用就是捕捉这些舞步留下的电流。
其实，定子上绕了一圈电线，转子转动时就把电流传给了定子，嘿，这一来一往的配合简直就是默契得不能再默契了。
电流一经过定子，便成了我们日常生活中用得着的交流电。
是不是有点像煮汤，得先把火点着，才能让汤开呢？说到这里，有人可能会问，为什么叫“交流”发电机？这其实跟电流的流动方式有关。
交流电流就像是海浪一样，不断地向前冲又回流。
与直流电流一成不变相比，交流电可要灵活多了。
就好比你走路时不时要转个圈，交流电的好处就是能传得更远，损耗也小，真是省钱又高效，简直就是电流界的明星！再进一步说说交流发电机的构造。
其实它的内部结构就像是一个复杂的小机械，转子、定子、励磁线圈等都要紧密配合，才能确保电流的稳定输出。
这里面还有一个关键角色，就是励磁系统。
它的工作就是为转子提供必要的磁场，就像给小舞者穿上漂亮的舞衣，增加吸引力。
没有励磁，转子就像失去了方向感的小孩，根本没法找到节奏。
另外，我们也不能忽视调节器。
调节器的作用就像是一个好的音乐导演，时刻关注舞台上的一切，确保电流的输出稳定。
就算是发生了一点小波动，它也能及时调整，保证一切照常进行，真是贴心至极。
这样一来，交流发电机就能一直保持良好的工作状态，让咱们在日常生活中使用电的时候不至于突然“断电”，真是大大的安心。
总之，交流发电机的工作原理就像是一场精心排练的舞蹈表演，每个部分都有其独特的作用。
发电机励磁调节器原理解读
水轮发电机励磁的自动调节
1水轮发电机的励磁方式
同步发电机将旋转的机械能转换成为电能,在转换中需要有一个直流磁场。而产生这个磁场的直流电流称为励磁电流。
励磁方式是指发电机获得励磁电流的方式:
¾从其它电源获得励磁电流的发电机称为他励发电机;
¾从发电机本身获得励磁电流的发电机称为自励发电机。
一般而言,具有直流励磁机的发电机,若调节装置本身的强励作用不够,即需加装专门的强行励磁装置;
采用可控硅整流的他励和自励发电机,通常可不再设专门的强行励磁装置。
强励倍数是指强励时实际可达的最高励磁电压Uex.max与额定电压Uex.n的比值:Kq=Uex.max/Uex.n。Kq值越大越好,采用直流励磁机的强励倍数一般约为1.8—2.0。
强励倍数与励磁机的饱和程度和励磁机励磁回路的电阻等因数有关。
采用可控硅励磁的发电机,其强励磁倍数与他励方式的直流或交流励磁相比,可提高4倍。
2水轮发电机的有关特性和调节励磁电流的方法
由于电力系统电能质量和无功功率的要求,水轮发电机的励磁电流在运行中需要经常进行调节。为了说明调节励磁电流的必要性和实现调节励磁电流的自动调节装置的任务,先作如下讨论:
1水轮发电机的有关特性
调节励磁电流是为了实现电压和无功功率的调节:
发电机失去稳定后,若不及时减小导叶开度τ,则转速将升至很高,可使发电机遭到破坏。同时,由于f G与f sys不同,发电机的定子中将出现很大电流,同样会导致发电机破坏。此外,并列运行的发电机失去稳定,还会给电力系统带来严重事故。
暂态稳定是指系统遭受短时间大扰动后,在第一个摇摆周期内,各同步发电机保持同步而不失步,并过渡到新的稳定状态的能力。
在暂态稳定分析时,认为发电机转速和大轴上的输入力矩为定值。通常对于短路、故障切除、重合闸等,由于机组的转速变化不大,只考虑功角δ的变化,属于暂态稳定问题。
发电机的调压原理
发电机的调压原理发电机是一种将机械能转化为电能的设备，其工作原理依赖于电磁感应现象。
发电机的输出电压通常会有一定的波动，为了保持电力系统的稳定运行，需要对发电机的电压进行调节。
本文将介绍发电机的调压原理以及常见的调压方式。
一、发电机的调压原理发电机的调压原理是基于磁通量守恒定律和欧姆定律。
根据磁通量守恒定律，当发电机的负载发生变化时，电流的大小也会发生变化。
根据欧姆定律，电压和电流之间的关系可以通过下式表示：U = I × R其中，U表示电压，I表示电流，R表示电阻。
因此，当电流发生变化时，电压也会随之改变。
二、常见的发电机调压方式1. 恒压调节器恒压调节器是一种通过调节电流的方法来控制发电机输出电压的装置。
恒压调节器包括稳压电阻、电位器和稳压二极管等元件。
当发电机的输出电压超过设定值时，稳压电阻会对电流进行调节，以降低输出电压；当输出电压低于设定值时，电位器和稳压二极管会增加电流，以提高输出电压。
恒压调节器的优点是结构简单，工作稳定，但其调节范围有限。
适用于小型发电机或对电压要求不高的应用场景。
2. 自激励调压装置自激励调压装置通过改变发电机的励磁电流来实现电压调节。
当发电机的输出电压过高时，通过调整励磁电流的大小，减小励磁电流可以降低输出电压；当输出电压过低时，增加励磁电流可以提高输出电压。
自激励调压装置的优点是调节范围较大，适用于对电压稳定性要求较高的应用场景。
但其缺点是结构复杂，调节过程中容易出现震荡现象。
3. AVR调压器AVR调压器全称自动电压调节器，是一种集成电路装置，具有精确的电压调节功能，广泛应用于各类发电机。
AVR调压器通过对发电机的无负载电压进行自动检测和调整，控制励磁电流，从而精确地调节发电机的输出电压。
AVR调压器的优点是调节精度高，稳定性好，适用于各种类型的发电机和负载要求较高的场景。
但其成本相对较高。
三、发电机调压的应用领域发电机的调压在电力系统中起着至关重要的作用。
交流发电机工作原理flash动画演示教学课件
02
交流发电机的基本原理
交流发电机的组成部分
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02
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转子
转子是交流发电机的旋转 部分，它由励磁绕组、铁 芯和滑环组成，用于产生 磁场。
定子
定子是交流发电机的固定 部分，它由定子铁芯和三 相绕组组成，用于产生感 应电动势。
整流器
整流器是将定子产生的三 相交流电转换为直流电的 装置，通常由六个二极管 组成。
应用前景
随着可再生能源发电技术的不断发展，交流发电机在风力发电、水力发电等领域 的应用越来越广泛，对于实现能源的可持续发展具有重要的意义。
flash动画在教学中的优势和未来发展
flash动画在教学中的优势
flash动画具有生动、形象的特点，能够直观地展示交流发电机的工作原理和运行过程，帮助学生更好地理解相关 知识，提高教学效果。
磁场定义
磁场是一种物理场，它能 够影响带电粒子的运动轨 迹，从而产生电流。
磁场性质
磁场具有方向性和强度， 其方向与电流的方向垂直， 强度与电流的大小成正比。
磁场的产生
磁场可以通过电流、磁铁 等产生，交流发电机利用 磁场的变化来产生交流电。
电流的产生
电流定义
电流是指电荷在导体中定向移动所形成的物理现象。
背景
交流发电机在日常生活中有着广 泛的应用，如汽车发电机、家用 电器等。了解其工作原理有助于 更好地维护和使用相关设备。
交流发电机的应用
汽车领域
汽车中的发电机主要负责为蓄电池充 电，并为车载电器提供电源。了解其 工作原理有助于预防发电机故障，延 长汽车使用寿命。
家用电器
许多家用电器，如电视机、冰箱等， 都需要交流电来工作。交流发电机是 这些电器的重要电源设备。
交流发电机及调节器
U=1.35UL=2.34UΦ 式中：UL—线电压；
UΦ—相电压。
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交流发电机的工作原理
交 流 发 电 机 的 整 流 原 理
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三、发电机的励磁方式
1.励磁：将电源引入到磁场绕组使之产生磁场的过 程称为励磁。
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交流发电机的工作原理
3.二极管的导通原则如下:
（1）正极二极管
因三只二极管负极端相连， 故正极端电位最高者导通；
（2）负极二极管
因三只二极管正极端相连， 故负极端电位最低者导通。
（3）但一般地，同时导通 的管子总是两个，正、负管 子各一个。
4.整流过程 32
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交流发电机的工作特性
交流发电机工作特性 指发电机经整流后输出的 发电机直流端电压、电流与转速之间的关系。 包括以下特性：
A.输出特性
B.空载特性
C.外特性
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（4）无刷交流发电机(不需要电刷的发电机) 例 JFW1913
（5）永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机)
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交流发电机及调节器
按整流器结构分为四类
(1)六管交流发电机 例JF1522A（CA141汽车 用）
(2)八管交流发电机 例JFZ1542（天津夏利 TJ7100汽车用）
2.方式：交流发电机励磁方式有自励和他励两种。
发电机调压器工作原理
发电机调压器工作原理
发电机调压器是一种用来控制发电机输出电压的装置，它的作用是稳定发电机的输出电压，确保在负载变化或其他因素影响下，发电机的输出电压始终保持在设定值范围内。
发电机调压器的工作原理是通过感知发电机输出电压的变化并反馈给调压器控制系统，然后根据反馈信号来调整调压器的输出，以实现稳定的输出电压。
具体的工作原理如下：
1. 传感器：发电机调压器通常通过安装在发电机输出端的电压传感器来感知输出电压的变化。
电压传感器可以将电压信号转换为电信号。
2. 控制系统：传感器将感知到的电压变化信号传送给调压器的控制系统。
控制系统根据传感器信号分析电压的变化情况，然后决定如何调整调压器的输出。
3. 能量调节器：调压器中的能量调节器根据控制系统的指令来调整输出电压。
能量调节器通常是通过调整发电机的励磁系统来改变输出电压。
如果输出电压过低，调压器会增加励磁电流；如果输出电压过高，调压器会减小励磁电流。
4. 反馈回路：在调压器中，还包含了一个反馈回路，用来监控调压器的输出电压。
反馈回路将输出电压的信息传送给控制系统，以便实时调整调压器的输出，使其始终保持在设定值范围内。
通过不断地感知和调整，发电机调压器能够实现对发电机输出电压的精确控制，确保输出电压的稳定性和可靠性。
这对于许多应用场景，特别是对于需要稳定电压供应的设备和系统来说，都是非常重要的。
发电机调速器工作原理
发电机调速器工作原理
发电机调速器的工作原理是根据负荷的需求来调整发电机的输出电压和频率，以保持稳定的电能输出。
当负荷增加时，调速器会感知到电压下降和频率减小的情况。
为了使发电机维持稳定的输出，调速器会调整发电机的输出功率。
具体的工作原理如下：
1. 感知器：调速器内部配备了感知器，用于监测发电机的输出电压和频率。
当感知器检测到电压和频率降低时，它会发出信号给调节器。
2. 控制器：调节器接收到感知器发出的信号后，会对发电机的功率输出进行调整。
控制器根据输入的信号，计算出需要调整的功率，并向执行器发出控制信号。
3. 执行器：执行器根据控制器的信号，对发电机进行调整。
它可能会改变发电机的燃油供给、气门开闭时间或转子磁场来调整发电机的输出功率。
4. 反馈：一旦执行器调整了发电机的输出功率，感知器会再次监测发电机的输出电压和频率，并将结果反馈给调节器。
调节器会根据反馈信号判断是否需要进一步调整，并对控制器进行反馈修正。
通过这样的循环反馈过程，调速器能够不断调整发电机的输出功率，使其跟随负载的变化，并保持稳定的电能输出。
2.3 汽车供电系统__电压调节器
（b）发电机电压检测法 南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
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如何判断发电机是否正常工作？
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
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电子调节器工作特性
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
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五、调节器输入电压信号的取样方式
集成电路电压调节器输入电压信号的检测方法 1) 蓄电池电压检测法
优点：
没有充电电流变化带来的 线路压降影响
缺点：
若VDH与B间接触不良/断 路电机电压过高/失控
• The regulator is the brain of the charging system.
• It monitors both battery and stator voltages. Depending on the measured voltages, the regulator will adjust the amount of rotor field current to control alternator output.
晶体管式电压调节器 （transistor voltage regulator，亦称电子调节器）
（1）结构简单，故障少， 工作可靠。 （2）调压质量高。
晶体管电压调节器电
压调节值在制造时已调试 精确，由于普遍采用整体 式结构，使用时大多无法 调整。14V电压调节器的调 压值一般为13.5～14.5V之 间，28Ⅴ电压调节器调压 值一般为27～29V之间。
（a）蓄电池电压检测法
故很少采用
图2-35 集成电路电压调节器的输入电压信号的检测
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交流发电机及其调节器工作原理
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。采用磁场二极管后，可以省去充电指示灯继电器，其线路连
接关系如图所示。
2、8管交流发电机
8管交流发电机除了三相桥式整流电路的6个二极管外，还具有2个中性点二极管，利用中
性点二极管的输出可以提高发电机的输出功率。如图所示。
发电机高速运转时：
1）当中性点电压的瞬时值高于输出电压(14V)时，从中性点输出电流，如图2—11a所示。
其输出电路为：定子绕组→中性点二极管VD7→负载和蓄电池→负极管→定子绕组。
2）当中性点电压瞬时值低于负极电位时，流过中性点二极管VD8的电流如图2—11b所示。
其输出电路为：定子绕组→正极管→B接线柱→负载和蓄电池→中性点二极管VD8→定子绕
组。
当交流发电机输出电流时，中性点的电压含有交流成分，即中性点三次谐波电压，且幅值随
发电机的转速而变化。如图所示。
3、11管交流发电机
11管交流发电机由6个三相桥式整流二极管，3个磁场二极管和2个中性点二极管组成，如
图所示。
11管交流发电机兼有8管与9管交流发电机的特点和作用。