单相同步交流发电机工作原理

Question

急求！

Answer 1

同步发电机是属于交流电机，定子绕组与异步发电机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步发电机。正由于这样，同步发电机的电流在相位上是超前于电压的，即同步发电机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步发电机是用以改进供电系统的功率因素的。

同步发电机在结构上大致有两种：

1、转子用直流电进行励磁

这种发电机的转子如图1所示，从图中可看出来，它的转子做成显极式的，安装在磁极铁芯上面的磁场线圈是相互串联的，接成具有交替相反的极性，并有两根引线连接到装在轴上的两只滑环上面。磁场线圈是由一只小型直流发电机或蓄电池来激励，在大多数同步发电机中，直流发电机是装在发电机轴上的，用以供应转子磁极线圈的励磁电流。

由于这种同步发电机不能自动启动，所以在转子上还装有鼠笼式绕组而作为发电机启动之用。鼠笼绕组放在转子的周围，结构与异步发电机相似。

当在定子绕组通上三相交流电源时，发电机内就产生了一个旋转磁场，鼠笼绕组切割磁力线而产生感应电流，从而使发电机旋转起来。发电机旋转之后，其速度慢慢增高到稍低于旋转磁场的转速，此时转子磁场线圈经由直流电来激励，使转子上面形成一定的磁极，这些磁极就企图跟踪定子上的旋转磁极，这样就增加发电机转子的速率直至与旋转磁场同步旋转为止。

2、转子不需要励磁的同步电机

转子不励磁的同步发电机能够运用于单相电源上，也能运用于多相电源上。这种发电机中，有一种的定子绕组与分相发电机或多相发电机的定子相似，同时有一个鼠笼转子，而转子的表面切成平面，所以是属于显极转子，转子磁极是由一种磁化钢做成的，而且能够经常保持磁性。鼠笼绕组是用来产生启动转矩的，而当发电机旋转到一定的转速时，转子显极就跟住定子线圈的电流频率而达到同步。显极的极性是由定子感应出来的，因此它的数目应和定子上极数相等，当发电机转到它应有的速度时，鼠笼绕组就失去了作用，维持旋转是靠着转子与磁极跟住定子磁极，使之同步.该型发电机是目前发电机组配套发电机的常用类型。

Answer 2

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

电刷上不加直流电压，用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线，而在其中感应产生电动势，电动势方向按右手定则确定。这种电磁情况表示在图上。由于电枢连续地旋转，，因此，必须使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割N极和S极下的磁力线，虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的．线圈内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷A，B端的电动势却为直流电动势(说得确切一些，是一种方向不变的脉振电动势)。因为，电枢在转动过程中，无论电枢转到什么位置，由于换向器配合电刷的换向作用，电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势，因此，电刷A始终有正极性。同样道理，电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如每极下的线圈数增多，可使脉振程度减小，就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。同时也说明子直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。

从基本电磁情况来看，一台直流电机原则上既可工作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是约束的条件不同而已。在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入电枢，机械能从电机轴上输出，拖动生产机械，将电能转换成机械能而成为电动机，如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输出电能，电机将机械能转换成电能而成为发电机。同一台电机，能作电动机或作发电机运行的这种原理．在电机理论中称为可逆原理