三相交流发电机是动生电动势及感生电动势联合输出电能的.docVIP

三相交流发电机是动生电动势与感生电动势联合输出电能的 吴江川 概述：三相交流同步发电机是利用转子励磁场切割定子绕组线圈，产生动生电动势BLVsint作启动电压，（Ia+Ib+Ic）旋转电磁场磁化定子铁芯，电磁阻碍转子转动电机消耗机械能，战胜电磁阻力矩，转子励磁正比与交变电流，强迫定子铁芯失磁（磁通量减少）感生电动势（NΔф/Δt）补充发电，动生电动势、感生电动势联合输出电能P=U×I≈转子励磁动生电动势BLV×定子铁芯感生电动势NΔф/Δt+（电磁对励磁）阻力矩，把机械能转变成电能。分步叙述如下： 一.如图1发电机原理示意图所示：线圈1、2、3、匝数绕向完全一致，线圈1、3穿有硅钢片铁芯1、2，线圈2绕在纸制空心骨架上，转子NS安装在其内部可自由转动，转子励磁NS顺时针转动时，铁芯1、2被NS磁化或失磁，在铁芯1、2上产生磁通ф变化，在线圈1、3中就会感应出感生电动势E=NΔф/Δt，且在近励磁端处最强，感生电动势（电流）的方向依据楞次定律判定，线圈2切割转子励磁NS磁场产生动生电动势BLV，动生电动势（电流）的方向依据右手发电机定则或楞次定律判定，实验证明转子NS顺时针转动在线圈1、3中产生的两个感生电动势（电流）与在线圈2中产生的动生电动势（电流）的方向完全一致，强弱变化一致，且在转子转动90o（270o）时，感生电动势和动生电动势都达到最大值，在线圈1中S减少N增加，各占铁芯面积1/2时，感生电动势E1=NΔф/Δt最大，在线圈2中动生电动势E2=BLVsin90o时最大，在线圈3中S增加N减少，各占铁芯面积1/2时，感生电动势E3=NΔф/Δt最大，综上所述一个动生电动势和两个感生电动势方向一致，产生最大值一致，强弱变化也一致，故动生电动势和感生电动势可以齐心协力步调一致地联合发电，形成三马拉车之势。  二.如图2.所示：加大图1中铁芯1、2的尺寸形成两个半圆环形铁芯，线圈1、2、3绕向一致合并在一起成一个线圈为AX，两个半圆环形铁芯1、2合在一起成为圆环形定子铁芯，线圈AX钳入定子线槽内，组成单项（转子动生电动势定子感生电动势）单项发电机，励磁NS转动AX切割磁力线，同时又引起穿过AX内部的左右半侧定子铁芯1、2磁通的变化，产生一个动生电动势和两个感生电动势同时对AX发电，在此不对单项发电机做分析。  三.单项、三相发电机都是原理图1的变形，如图3所示：三相交流同步发电机转子励磁NS在绕组线圈内顺针时转动，切割三相定子绕组AX、BY、CZ产生动生电动势（BLVsint）作启动电压，经闭合回路产生三相电流Ia+Ib+Ic的电磁场，磁化定子铁芯复合成一个与转子同方向旋转，滞后90o（纯电阻负载）的同步同向旋转阻力矩电磁场S?N,阻碍转子励磁NS转动，图3中垂直点划线为励磁NS的中心，水平点划线为电磁SN的中心，相位差90o（纯电阻负载）电磁SN对励磁NS的磁·磁空间作用力（阻碍力）最大，当有无功分量时相位差减小（90o?功率因数角），同样大小的电流S?N?对NS的磁·磁空间作用力减小，有功输出减少。教科书中对三相交流发电机转子励磁动生电动势BLVsint发电的论述以非常详细，对定子铁芯感生电动势发电却是空白。 楞次定律:当励磁磁通增加（接近）时，感应电磁场产生同极性磁极，产生排斥力，阻碍其增加，阻碍其接近。当励磁磁通减少（离开）时感应电磁场产生异极性磁极，产生吸引力，阻碍其减少，阻碍其离开，由于感生电流电磁场的阻碍，感生电动势由主动变成了被强迫。 转子励磁NS顺时针转动，如图3所示：参考AX右半侧定子铁芯，（0o～90o)转子励磁N增加，定子电磁N阻碍其增加，N非要增加，N―N产生排斥力阻碍励磁N转动，定子铁芯磁通ф强迫增加，对AX感生电动势发电，（90o～180o）转子励磁S减少，定子电磁N阻碍其减少，S非要减少，S―N产生吸引力，阻碍励磁S转动，定子铁芯磁通ф强迫减少，对AX感生电动势发电，参考AX左半侧定子铁芯，（180o～270o）转子励磁S增加，定子电磁S阻碍其增加，S非要增加，S―S产生排斥力阻碍转子励磁S转动，定子铁芯磁通强迫增加，对AX感生电动势发电，（270o～0o）转子励磁N减少，定子电磁S阻碍其减少，N非要减少，S―N产生吸引力阻碍转子励磁N转动，定子铁芯磁通ф强迫减少，对AX感生电动势发电，在绕组BY、CZ上的发电与AX同理，如图3所示的四个发电区。 实验证明：磁通增加与强迫磁通增加(反向减少），二者产生的感生电动势(电流）方向一致，磁通减少与强迫磁通减少（正向减少），二者产生的感生电动势（电流）方向完全一致，分部演示实验证明，AX的2个动生电动势和4个强迫感生电动势方向完全一致，可以齐心协力步调一致联合对AX发电，BY、CZ也同样如此。转子励磁NS为君，定子电磁S?N为臣