發(fā)電機(jī)的發(fā)電過程是一種能量轉(zhuǎn)換過程，例如，水流動(dòng)的能量帶動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即將水庫中水流的能量轉(zhuǎn)換為電能。

發(fā)電機(jī)工作原理https://www.zhihu.com/video/1243842660071964672

　　發(fā)電機(jī)基本的工作過程即為將各種帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換為電能的過程。

　　1.直流發(fā)電機(jī)的工作原理

　　直流發(fā)電機(jī)工作時(shí)，外部機(jī)械力的作用帶動(dòng)導(dǎo)體線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，并不斷切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。圖1所示為典型直流發(fā)電機(jī)的工作原理示意圖

　圖2所示為直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組開始旋轉(zhuǎn)瞬間的工作過程。當(dāng)外部機(jī)械力帶動(dòng)繞組轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈ab和cd分別做切割磁感線動(dòng)作，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，繞組內(nèi)部產(chǎn)生電流，電流的方向由右手定則可判斷為：感應(yīng)電流經(jīng)線圈dc→cb→ba、換向器1、電刷A、電流表、電刷B、換向器2形成回路。

　圖3所示為直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)過90°后的工作過程。當(dāng)繞組轉(zhuǎn)過90°時(shí)，兩個(gè)繞組邊處于磁場(chǎng)物理中性面，且電刷不與換向片接觸，繞組中沒有電流流過，F=0，轉(zhuǎn)矩消失。

　　圖4所示為直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組再經(jīng)90°旋轉(zhuǎn)后的工作過程。受外部機(jī)械力作用，轉(zhuǎn)子繞組繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，這時(shí)繞組繼續(xù)做切割磁感線動(dòng)作，繞組中又可產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流經(jīng)繞組ab→bc→cd、換向器2、電刷A、電流表、電刷B、換向器1形成回路。

　　從圖5中可以看到，轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是一種交變電動(dòng)勢(shì)，而在電刷AB端的電動(dòng)勢(shì)卻是直流電動(dòng)勢(shì)，即通過換向器配合電刷，使轉(zhuǎn)子繞組輸出的電流始終是一個(gè)方向，即為直流發(fā)電機(jī)的工作原理。

　　值得注意的是，在實(shí)際直流發(fā)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子繞組并不是單線圈，而是由許多線圈組成的，繞組中的這些線圈均勻地分布在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽內(nèi)，線圈的端點(diǎn)接到換向器的相應(yīng)滑片上。換向器實(shí)際上由許多弧形導(dǎo)電滑片組成，彼此用云母片相互絕緣。線圈和換向器的滑片數(shù)目越多，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的直流電脈動(dòng)就越小。一般中小型直流發(fā)電機(jī)輸出的電壓有115V、230V、460V，大型直流發(fā)電機(jī)輸出電壓為800V左右。

　　2.交流同步發(fā)電機(jī)的工作原理

　　交流同步發(fā)電機(jī)的工作過程可以簡(jiǎn)單看作為取消直流發(fā)電機(jī)中的換向器裝置后的工作過程，即在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組旋轉(zhuǎn)過程中無換向過程，電流輸出方向發(fā)生變化的過程。

　　另外，在交流同步發(fā)電機(jī)中，并不是由轉(zhuǎn)子繞組做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，而是由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)（勵(lì)磁裝置為勵(lì)磁繞組通入電流），使定子繞組做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并通過接線端子引出。圖6所示為交流發(fā)電機(jī)的工作過程示意圖。

　交流同步發(fā)電機(jī)根據(jù)定子繞組輸出相數(shù)，可以設(shè)計(jì)成產(chǎn)生單相或多相交流電壓的發(fā)電機(jī)。圖7為產(chǎn)生單相、兩相和三相交流電壓的基本設(shè)置。

　　圖8所示為單相交流發(fā)電機(jī)工作原理示意圖。磁鐵旋轉(zhuǎn)后，在兩個(gè)定子繞組A、B中產(chǎn)生正弦波交流電動(dòng)勢(shì)e。將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的電源稱為相，這種發(fā)電機(jī)使用由單相和兩根電線供給的交流，稱為單相交流，這種配電方式稱為單相二線制。

　　在該類發(fā)電機(jī)中，定子槽內(nèi)放置著3個(gè)結(jié)構(gòu)相同的定子繞組AX、BY、CZ，其中A、B、C稱為繞組的始端，X、Y、Z稱為繞組的末端，這些繞組在空間互隔120°。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在空間按正弦規(guī)律分布，當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)以角速度ω等速順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，在3個(gè)定子繞組中就產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位上互差120°的3個(gè)正弦電動(dòng)勢(shì)，這樣就形成了對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)。

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總結(jié)

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