课题五 硅整流发电机的工作原理及整流原理

课题五 硅整流发电机的工作原理及整流原理
一、发电原理
如图 1 a 所示，发电机定子的三相绕组按一定规律（彼此相差
120度电角度）分布在发电机的定子槽中，内部有一个转子，转子上安装着爪极和励磁绕组。

当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为N 极和S 极。

当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便产生交变的感应电动势。

这就是交流发电机的发电原理。

在交流发电机中，由于转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律图1b ，所以交流电动势的波形也近似正弦规律，如果发电机定子的三相绕组是对称绕制的则产生的三相电动势也是对称的。

即每相电动势的大小相等，相位差互为120度。

定子每相电动势的有效值的表示
式中 ---绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关 ) ---每相绕组的匝数（单位：匝） ---频率（单位：Hz ）
---每极磁通（单位：Wb ） ---电机结构常数（ ）
---称为相电动势。

由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数
不变），相电动势
和发电机转速、磁通成正比。

二、整流原理
交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电是通过6
教学补充
n
C KfN E e
Φ=Φ=44.4φK N
f 60
/pn f =Φ
e C 60/44.4KNp C e =φ
E
e C φE
图2 交流发电机整流原理
a) 整流电路图 b) 三相绕组电压波形图 c) 整流后发电机
输出波形图
二极管具有单向导通性,当给二极管加上正向电压时二极管导通, 当给二极管加上反向电压时二极管截止。

将定子的三相绕组和6只整流二极管按图2a的电路连接。

三个正极管子VD1、VD3、VD5的负极连在一起，在某一瞬间，正极电位最高的管子导通。

而三个负极管子VD2、VD4、VD6，其正极连在一起，在某一瞬间，负极电位最低的管子导通。

图3 励磁电路
四、硅整流交流发电机的特性
指发电机经整流后输出电压、电流和转速之间的关系。

１．空载特性
图4 交流发电机的空载特性
发电机端电压会不断上升。

发电机需要配用电指发电机输出电压一定时，发电机输出电流与转速之间的关系。

图
超过某一值后，输出电流不再随转速升高和负载增加而增大，该电流称为发电机的最大输出电流Im(称限流值)
n2是判断发电机性能的重要参数)
硅整流发电机具有自身限制电流的自我保护功能。

发电机转速一定时，发电机的端电压与输出电流之间的关系。

图6 交流发电机的外特性
当输出电流增大到一定值时，如果负载再增加，输出电流不但不
(曲线上存在一个转折点，发电机短路时，发电机的自我限流能力。