发电机原理课件精编版.ppt

　发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由汽轮机、水轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。 　发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 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 转子线圈 滑环 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 绕组又称为电枢铁心 和电枢绕组。  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)。 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 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。 　切割运动：原动机拖动转子旋转（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）。 　交变电势的产生： 由于电枢绕组与主磁场 之间的相对切割运动， 电枢绕组中将会感应出 大小和方向按周期性 变化的三相对称交变 电势。通过引出线， 即可提供交流电源。 　 　　　 　 　　　　　 　 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： 　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。 　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。 电磁感应定律磁铁（或通电线圈）与线圈有相对运动时，线圈中产生了电流。电流的方向，总是阻止磁场变化的方向。 电流导线磁场 通电导线周围产生磁场，磁场的方向是阻止电流发生变化的方向 通电线圈周围磁场 　发电机通常由定子、转子、端盖.机座及轴承等部件构成。  　　定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。  　　转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。  　　由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定[1]子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 电磁感应定律 当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，不论这种变化是什么原因引起的，回路中都会建立起感应电动势，且此感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。 数学表达式：当采用国际单位制时，比例系数为 1，数学表达式为： 行方向成右手螺旋关系的磁通量为正，反之为负。 如果回路由N匝密绕线圈组成，则通过线圈的磁通用磁链表示: Ψ＝ΝΦ 感应电流和感应电量： （1）感应电流: 回路中的总电阻为R，则回路中的感应电流为: .（2）感应电量: 在 时间内，通过回路截面的感应电量为: . 感应电量仅与回路中磁通量的变化量有关，而与磁通量变化的快慢无关；磁通计及其应用。 四、楞次定律 闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化。　　　　 　　　　　　 两种表述: 用楞次定律判断感应电流方向的步骤: （1）判断穿过闭合回路的磁通沿什么方向，发生什么变化（增加或减少）；（2）根据楞次定律来确定感应电流所激发的磁场沿什么方向（与原来的磁场反向还是同向）；（3）根据右手螺旋法则从感应电流产生的磁场方向确定感应电流的