发电机原理图解
发电机原理图解
固定磁场交流发电机原理模型发电机是根据电磁感应原理来发电的,发电机首先要有磁场,现在用一对磁铁来产生发电机的磁场,磁力线从北极到南极。
在磁场内放入矩形线圈,线圈两端通向两个滑环,滑环通过电刷连接到输出线上,输出线端连有负载电阻。
当线圈旋转时,根据电磁感应原理,线圈两端将会产生感应电动势,当磁场是均匀的,矩形线圈作匀速旋转时,感应电势按正弦规律变化,在负载电阻上有正弦交流电通过。
动画中绿色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的大小。
旋转磁场交流发电机原理模型在这个模型中磁场是不动的,线圈在磁场中旋转产生感应电势。
在实际发电机中产生感应电势的线圈是不运动的,运动的是磁场。
产生磁场的是一个可旋转的磁铁,也就是转子,线圈在磁铁外围,与磁铁转轴同一平面。
当磁铁旋转时产生旋转磁场,线圈切割磁力线产生感应电动势。
由于空气的磁导率太低,在旋转磁铁的外围安上环型铁芯,也就是定子,可大大加强磁铁的磁感应强度。
在定子铁芯的内圆有一对槽,线圈嵌装在槽内。
为了看清线圈电流与转子的运动关系,把定子变成半透明的。
当磁铁旋转时,线圈切割磁力线感生交流电流。
真正发电机的转子是电磁铁,转子上绕有励磁线圈,通过滑环向励磁线圈供电来产生磁场。
把定子与线圈安在转子外围,一个单相交流发电机原理模型就组成了。
转子作匀速旋转时,线圈就感生交流电流,画面中绿色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的大小。
三相交流发电机原理模型实际应用的都是三相交流发电机,其定子铁芯的内圆均匀分布着6个槽,嵌装着三个相互间隔120度的同样线圈,分别称之为A相线圈、B相线圈、C相线圈。
装上转子就组成了一台三相交流发电机原理模型。
画面中的三相交流发电机采用星形接法,三个线圈的公共点引出线是中性线,每个线圈的引出线是相线。
当转子匀速旋转时三个线圈顺序切割磁力线,都会感生交流电动势,其幅度与频率相同。
由于三个线圈相互间隔120度,它们感应电势的相位也相差120度。
图解发电机励磁原理共4文档
可根据发电机负载的变化自动调节励磁电流,保持发电机输出电 压的稳定。
直流发电机励磁特点分析
励磁方式多样
直流发电机可采用他励、并励、 串励和复励等多种励磁方式,可
根据实际需求选择。
磁场可控性强
通过调节励磁电流的大小和方向, 可以灵活控制发电机的磁场强度 和方向。
输出特性稳定
在负载变化时,通过自动调节励 磁电流可以保持发电机输出电压 和电流的稳定。
作用
励磁系统的主要作用是维持发电机端电压在给定水平,同时控制并列运行各发 电机间无功功率的合理分配,以满足电力系统正常运行和发电机安全运行的要 求。
励磁系统组成部分
励磁功率单元
向同步发电机转子提供直流励磁电流,主要包括交流励磁机、整流器 等部分。
励磁调节器
根据发电机端电压、无功功率等信号,自动调节励磁功率单元输出的 励磁电流,以维持发电机端电压稳定并控制无功功率分配。
经验总结
总结故障排除过程中的经验教训,完 善维护流程,提高设备维护水平。
THANKS
感谢您的观看
对比法
将故障设备与正常设备进行对比, 分析差异,找出故障原因。
03
02
测量法
使用万用表、示波器等工具测量电 路参数,判断故障点。
替换法
用正常元件替换疑似故障元件,观 察设备是否恢复正常。
04
预防性维护策略制定
定期检查
制定详细的检查计划,对发电机励磁系统进行定期检查。
清洁保养
保持设备清洁,定期清理灰尘和杂物,确保散热良好。
紧固接线
检查所有接线端子是否松动,及时紧固。
预防性试验
定期进行预防性试验,检测设备的绝缘性能、电气性能等。
故障排除后性能恢复验证
直、交流发电机的工作原理详解
直、交流发电机的工作原理发电机的发电过程是一种能量转换过程,例如,水流动的能量带动水轮机转动,由水轮机带动发电机转动,并输出感应电动势,即将水库中水流的能量转换为电能。
发电机基本的工作过程即为将各种带动发电机转子转动的机械能,通过电磁感应转换为电能的过程。
1.直流发电机的工作原理直流发电机工作时,外部机械力的作用带动导体线圈在磁场中转动,并不断切割磁感线,产生感应电动势。
图1所示为典型直流发电机的工作原理示意图。
图1 典型直流发电机的工作原理示意图图2所示为直流发电机转子绕组开始旋转瞬间的工作过程。
当外部机械力带动绕组转动时,线圈ab和cd分别做切割磁感线动作,根据电磁感应原理,绕组内部产生电流,电流的方向由右手定则可判断为:感应电流经线圈dc→cb→ba、换向器1、电刷A、电流表、电刷B、换向器2形成回路。
图2 直流发电机转子绕组开始旋转瞬间工作过程图3所示为直流发电机转子绕组转过90°后的工作过程。
当绕组转过90°时,两个绕组边处于磁场物理中性面,且电刷不与换向片接触,绕组中没有电流流过,F=0,转矩消失。
图3 直流发电机转子绕组转过90°图4所示为直流发电机转子绕组再经90°旋转后的工作过程。
受外部机械力作用,转子绕组继续旋转,这时绕组继续做切割磁感线动作,绕组中又可产生感应电流,该感应电流经绕组ab→bc→cd、换向器2、电刷A、电流表、电刷B、换向器1形成回路。
图4 直流发电机转子绕组再经90°旋转从图4中可以看到,转子绕组内的感应电动势是一种交变电动势,而在电刷AB端的电动势却是直流电动势,即通过换向器配合电刷,使转子绕组输出的电流始终是一个方向,即为直流发电机的工作原理。
值得注意的是,在实际直流发电机中,转子绕组并不是单线圈,而是由许多线圈组成的,绕组中的这些线圈均匀地分布在转子铁芯的槽内,线圈的端点接到换向器的相应滑片上。
换向器实际上由许多弧形导电滑片组成,彼此用云母片相互绝缘。
图解发电机励磁原理课件
E=4.44fNΦ
F:励磁条件与影响 N:机端电压影响
Φ:与励磁电流关系
对于发电机来说,励磁就是产生磁通Φ
学习交流PPT
4
励磁的基本任务
Governor调速
Frequency(f) Active Power(P)
功角δ
Reactive Power(Q) Terminal Voltage(Ug)
Excitation励磁
高起始励磁系统
学习交流PPT
11
三峡电厂右岸励磁系统
THYRIP OL
完全柔性制动系统
调 辅助 整流柜(功率柜) 直流灭磁 灭磁
节 控制 制动整流柜
开关柜 电阻柜
器柜
(柔性制动)
学习交S流1PP0T 1
S106+S107
12
直流励磁机系统(开关励磁)
FMK
*
FLQ
F
CT
L
PT
Rc LLQ
同轴
自动励磁调节器
发电机励磁系统原理(1)
学习交流PPT
1
水轮发电厂原理
大坝、水电厂、水轮 机、发电机定子、转 子、励磁系统
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2
水轮发电厂转子
学习交流PPT
n=60f/P 励磁绕组(d轴) 阻尼绕组(d轴、 q轴)
3
励磁的基本概念
什么是励磁?
场B
4.44:有效值系数
I2=0.816Id
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22
三相全控桥实际电路波形
因电感引起换弧角 带来的过电压尖峰, 逆变颠覆
实际电路器件介绍: 快熔、阻容、分流器、 表记、均流、开关、 脉冲变等
学习交流PPT
23
2024版图解发电机励磁原理
高可靠性设计
提高发电机励磁系统的可靠性是未 来的重要发展方向,通过采用冗余 设计、故障预测与健康管理等技术
手段降低系统故障率。
绿色环保
随着环保意识的提高,未来发电机 励磁系统将更加注重绿色环保,采 用低能耗、低污染的材料和技术,
降低系统对环境的影响。
对未来学习和工作的建议
深入学习专业知识
继续深入学习电力电子、控制理 论等相关专业知识,为从事发电 机励磁相关领域的工作打下坚实
案例分析:某大型水电站励磁调节器设计
• 设计背景:某大型水电站采用水轮发电机组,装机容量大、运行工况复杂,对励磁调节器性能要求高。 • 设计目标:设计一款高性能、高可靠性的励磁调节器,满足水电站运行要求。 • 设计方案:采用基于DSP的数字式励磁调节器设计方案,实现快速、精确的电压调节和功率分配功能;同时采
基础。
关注前沿技术动态
关注发电机励磁技术的最新发展 动态,了解新技术、新方法的应 用情况,不断提升自己的专业素 养。
加强实践动手能力
通过参与实验、项目等方式加强 实践动手能力,培养解决实际问 题的能力。
拓展跨学科知识
学习与发电机励磁相关的跨学科 知识,如电力系统分析、电机学 等,提升综合分析和解决问题的
如失磁、励磁不稳、励磁过流等故障,通过 案例分析学习相应的处理方法和预防措施。
发电机励磁技术发展趋势预测
数字化与智能化
随着电力电子技术和控制理论的发 展,未来发电机励磁系统将更加数 字化和智能化,实现更精确的控制 和优化。
多功能集成化
为满足不同应用场景的需求,发电 机励磁系统将向多功能集成化方向 发展,如集成无功补偿、谐波治理 等功能。
提高发电机并列运行的稳定性。
功能
发电机工作原理 ppt课件
汽车上所用的发电机大多为三相交流发电机。
汽车上采用硅整流交 流发电机,它以硅二极管 为整流器,将交流电转变 成直流电。具有结构简单、 体积小、重量轻、功率高、 工作可靠、寿命长、维修 方便等特点。
由此可知:发电机 的输出电压U与转速n 和磁通φ成正比。
上海师范大学
第二章、交流发电机及调节器
一、电压调节器的工作原理 (教材P33)
当发电机的转速升高时,减小磁场电流,以 减弱磁通φ,使φn基本保持不变,从而维持端电 压的不变。
二、电压调节器的分类
触点式电压调节器
晶体管电压调节器
集成电路电压调节器
汽车用发电机在刚开始发电时,转子绕 组由蓄电池供电产生磁场,属于他励;待发电机 旋转起来,输出电压高于蓄电池电压时,发电机 向磁场绕组供电,励磁方式由他励变为自励。
上海师范大学
第二章、交流发电机及调节器
§2-4、交流发电机的调节器
发电机的输出电压与发电机转子的转速有关:
U≈E=Cφn
C—为发电机的结构常数 φ—为磁极磁通 n—为发电机转速
上海师范大学
第二章、交流发电机及调节器
§2-6、发电机与充电系统的测试
一、输出直流电压的测试
起动发动机,并在怠速状态下运行,用数字 万用表测量蓄电池两端的电压。
电压读数应在13~15伏 之间(具体视调节器的设定 值而定,如GM公司为 14.7±0.5V)。
当发电机的转速升高时, 发电机输出的直流电压基本 保持不变。
整流器是将交流电转换成直 流电的一种装置,在车用发电机 中,一般采用三相桥式整流电路 作整流器。
交流发电机发电原理图讲解
后端盖上装有电刷组件,有 电刷、电刷架和电刷弹簧组 成。电刷的作用是将电源通 过集电环引入磁场绕组。
电刷架
电刷架
JF132型交流发电机组件图见图
交流发电机的结构
一、转子
转子的功用是产生旋转磁场。 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、
转子轴组成,见图。
转子结构图
转子
转子轴上压装着两块爪 极,两块爪极各有六个 鸟嘴形磁极,爪极空腔内 装有磁场绕组 (转子线圈) 和磁轭。
集电环由两个彼此绝缘 的铜环组成,集电环压 装在转子轴上并与轴绝 缘,两个集电环分别与 磁场绕组的两端相连。
定子绕组相数3相;每个线圈匝数N 13 匝
绕组联结方法 Y型联结
发电机定子展开图三、整Fra bibliotek器 交流发电机整流器的作 用是将定子绕组的三相 交流电变为直流电
6管交流发电机的整流 器是由6只硅整流二极 管组成三相全波桥式整 流电路
6只整流管分别压装 (或焊装)在两块板上。
四、端盖
端盖一般分两部分(前端盖 和后端盖),起固定转子、 定子、整流器和电刷组件的 作用。
定子3相绕组感生电动势的大小为:
其中:E m -每相电动势的最大值
ω-电角速度
f-交流电动势的频率(为转速的函数)
p-磁极对数
n-发电机转速(r/min)
Eφ-每相电动势的有效值
定子每相电动势的有效值
K-绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方法有关 ) N-每项匝数(匝) φ-每极磁通(Wb) Ce-电机结构常数
交流发电机发电原理图
图解发电机励磁原理
开关励磁
可控硅励磁原理
三相全控桥电路 α=00:强励状态,AC变DC α=α0:整流状态,AC变DC α=1500:逆变状态,D电C力变工程A技C术(china-dianli)
全控桥与半控桥
全控桥:
整流与逆变 整流特征相同 能够逆变也能续流 Uf反相恒定
If线性衰减 灭磁快
半控桥:
整流与续流 整流特征相同 不能逆变只能续流
性的振荡)(稳定余度好极限功率问题、安稳切机问题); ❖ 暂态稳定是大扰动后系统在随后的1-2个周波的稳定性;
(周期性振荡)(安稳切机问题、继电保护问题); ❖ 动态稳定是微小扰动或者是大扰动1-2周波后(暂稳后期),
因自动调节作用产生的电力稳工定程技性术(稳chi定na-d(ianli励) 磁PSS问题)。
整流器输入开关
的定义:灭磁开关 &隔离开关:按是 否投灭磁电阻而定 电力工程技术(china-dianli)
现代励磁基础
同轴直流发电机(体积大、效率低、容量小)
电力电子器件:二极管、晶闸管(可控硅)、IGBT等
PN结、单相导通特性、可控硅伏安特性
可控硅导通条件:正向电压、正向脉冲
可控硅关断条件:反向电压 同步电压、触发脉电冲力工、程技脉术宽(ch调ina-制dianli)
2. 从电力系统角度研究励磁(励磁技术高级)
提高系统的静态稳定性(小扰动稳定) 提高系统的动态稳定性(小扰动失稳) 提高系统的暂态稳定性(大扰动稳定)
励磁是发电机励磁,也是电系力统工程的技术励(磁chin,a-dia但nli)更重要的还是发电机励磁
励磁控制系统的主要任务
1、同步发电机励磁控制系统的最基本和最主要的任务是 维持发电机电压在给定水平上
图解发电机励磁原理
提高系统的静态稳定性(小扰动稳定) 提高系统的动态稳定性(小扰动失稳) 提高系统的暂态稳定性(大扰动稳定)
励磁是发电机励磁,也是系统的精励品课磁件 ,但更重要的还是发电机励磁
灭磁慢 续流二极管
精品课件
三相全控桥电路要点
SCR导通顺序:
1234561234561234……
整流状态
•交流变直流,能量供给 •00<a<900 •Ud>0
逆变状态
•直流变交流,能量反送
•900<a<1500 (1800-0)
•Ud<0
Ud=1.35U2cosa
I2=0.816Id
精品课件
三相全控桥实际电路波形
F:励磁条件与影响 N:机端电压影响
Φ:与励磁电流关系
对于发电机来说,励磁就是产生磁通Φ
精品课件
励磁的基本任务
Governor调速 Frequency(f) Active Power(P)
功角δ
Reactive Power(Q) Terminal Voltage(Ug)
G Excitation励磁
Uf, I f
<
UE , I E AVR
自并励励磁系统 IGBT
For Exa4m00pVleAC
110 V DC
Generat or
Main Exciter Voltage Regulator
他励:励磁电源取自励磁机或厂用电等;
自励:励磁电源取自发电机本身,可靠性高,但需采取措
施保证强励能力。
精品课件
精品课件
三峡电厂右岸励磁系统
THYRIPO L
完全柔性制动系统
发电机构造及原理课件
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转子、定子和整流器的实物图
在实物中还有
电刷和电刷架
磁极
电枢
(二)发电机原理
根据通电线匝在磁场中产生电磁转矩的理论,就可以 制成实用的直流电动机。
将电动机的电刷与直流电源相接后,电流由正电刷流 入,又负电刷流出。此时绕组中的电流方向有下面所示, 根据左手定则判断,此时转矩方向为逆时针方向。当电枢 转过半周时,正电刷接触换向片时,负电刷接触的是另一 换向片,绕组中的电流方向虽改变,但因在N极和S极下导 线中的电流方向仍保持不变,故电磁转矩方向也不改变,
JF132型交流发电机解体图
普通交流发电机一般由:转子,定子,整流 器,前后端盖,带轮
一.转子
1,功用:产生旋转磁场
2,组成:爪极,磁轭,磁场绕 组, 集电环
转子轴上压装着两块爪极,两块爪极各有六个鸟嘴形 磁极,爪极空腔内装有磁极绕组(转子线圈)和磁轭。
集电环,一般叫滑环,由两个彼此绝缘的铜环组成, 集电环压装在转子轴上并与轴绝缘,两个集电环分别 与磁极绕组的两端项链。
当两集电环通过直流电时,通过电刷,磁场绕 组中就有电流通过,并产生轴向磁通,使爪极一 块被磁化为N极,另一块被磁化为S极,从而形 成六对相互交错的磁极。当转子转动时,就形成 了旋转的磁场。
二.定子
1,功用:产生交流电 2,组成:定子铁心和定子绕组
定子绕组有三相,采用星形接法 或三角形接法,都能产生三相交 流电。
三相绕组的必须按一定要求 绕制,才能 使之获得频率相同,幅值相等, 相位互差120° 的三相电动势。
三.整流器: 1,功用:将定子绕组的三相交 流电变为直流电
2,组成:六只整流硅管分别压 装在正负极板上
(2024年)图解发电机励磁原理
非线性系统的优化问题,但计算量较大。
02
粒子群优化算法
通过模拟鸟群觅食行为,实现全局寻优。该方法收敛速度快,易于实现
并行计算,但可能陷入局部最优解。
2024/3/26
03
模糊控制
基于模糊数学理论,将人的经验知识转化为控制规则,实现对发电机励
磁系统的智能控制。该方法不依赖于精确的数学模型,具有较强的鲁棒
8
02
发电机励磁方式及特点
2024/3/26
9
直流励磁方式
直流发电机供电
维护成本高
采用直流发电机作为励磁电源,通过 调节发电机励磁电流的大小,实现对 发电机输出电压和频率的控制。
由于直流发电机结构复杂,维护成本 相对较高。
可靠性高
直流励磁方式具有较高的可靠性和稳 定性,适用于大型发电机组和重要电 力系统。
替换法
在怀疑某个元器件损坏时,可以用正 常的元器件替换后观察故障是否消除 ,以验证故障部位和原因。
2024/3/26
测量法
使用万用表、示波器等工具测量励磁 系统各点的电压、电流、波形等参数 ,与正常值进行比较分析,进一步确 定故障原因。
专家系统诊断
利用专家系统或故障诊断软件对励磁 系统故障进行自动诊断和分析,提高 故障诊断的准确性和效率。
通过调整发电机励磁电流,使功率因数保持恒定。该策略 有助于提高发电机的运行效率,但可能增加系统振荡的风 险。
最优励磁控制策略
基于现代控制理论,通过优化算法实时调整发电机励磁电 流,实现系统性能的最优化。该策略具有自适应能力强、 控制精度高等优点,但实现难度较大。
19
优化方法介绍
01
遗传算法
通过模拟自然选择和遗传机制,寻找最优控制参数。该方法适用于复杂
发电机工作原理演示幻灯片
– 转矩产生了
定子磁场
N
S
N
S
N
S
N
R转o子tor
负载运行
13
不同运行方式下的模型
• 运行方式
– 空载: 径向磁力线, 没有转矩
– 电动机运行: 定子磁场 “拉着” 转子磁场 (驱动转 矩)
空载
– 发电机运行: 转子磁场 “拉着”定子磁场 (制动转矩)
• 失步
– 磁力线不能 “约束” 磁拉力
定子温升限制线
0.95
1.0
2
0.8
0.90
0.85 0.80
14.起吊设备能力(t)限制
15.运输尺寸重量(m3,t)限制
17
与电磁设计相关联的发电机振动问题
• 定子的100Hz频率的零节点振动:由电网电压不平衡产 生的负序电流造成。
• 定子的分数次谐波振动:发电机采用不恰当的分数槽绕 组和绕组接线。
• 发电机有功输出功率大幅波动:发电机固有频率(扭振 频率)与水轮机尾水脉振频率产生共振造成。对额定转 速为300r/min左右的水轮发电机组,在水轮机部分出力 (50~80%)下可能产生。
,额定转速nN(r/min):按水轮机。由额定转速nN和额定频率
6.飞逸转速nr(r/min):按水轮机。
7.飞轮力矩GD2(tm2):由电电力系统稳定性和水轮机调保计算确定。
8. 短路比 Kcc:由电力系统对发电机的静态稳定度要求提出。
9. 纵轴瞬变电抗X’d(标么值):由电电力系统对发电机的动态稳定度要求提出。
N
S
S
– 电流在时间上相差 120° 电角度
– 如同转子,定子产生一个旋转磁场,与电网频 率n =60 f / p 同步旋转
发电机组的工作原理生动图解详细易懂
发电机基础
OPE Service
发电机结构 (自励磁方式)
① ② ① 定子 (主线圈) ② 副线圈 ③ 电刷
③
⑤ ⑦ ④ ⑥
④ 滑环 ⑤ 磁场系统 (转子线圈) ⑥ A.V.R (Auto Voltage Regulator) ⑦ 探测头
发电机基础
电压调整步骤
【有刷 & AVR 控制 】
OPE Service
导体电阻值取决于 物质本身导电性能
发电原理
法拉第法则 磁场
OPE Service
磁铁移动 线圈产生电流 (电动势)
线圈 电流
Permanent Magnet
电流表 移动
发电原理
法拉第法则 ① ① 磁场越强 电流越大 (电动势)
OPE Service
②
② 移动越快
电流越大
③
③ 线圈越多
电流越大
发电原理
电刷
二极管组
转子磁场线圈 (FC)
转子励磁线圈
电刷
主线圈
副线圈 AVR 发动机
励磁线圈
步骤: 1. 发动机转动 → 带动飞轮上的永久磁 铁 2. 磁场移动 → 励磁线圈产生电压 3. → AVR 转换成直流电 提供给转子 励磁线圈. 4. → 转子励磁线圈产生弱磁场 5. → 转子磁场转动 → 主 & 副线圈产 生电压. 6. → AVR 把副线圈的电压转换成直流 电并增加转子励磁线圈电流. 7. 转子磁场增强 8. → 主线圈产生额定电压. 9. 主线圈带载 → AVR 检测主线圈电 压 → 低电压:提高转子励磁线圈电流. → 高电压:降低转子励磁线圈电流 10. → 主线圈电压自动保持恒定
线路接法
OPE Service
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固定磁场交流发电机原理模型发电机是根据电磁感应原理来发电的,发电机首先要有磁场,现在用一对磁铁来产生发电机的磁场,磁力线从北极到南极。
在磁场内放入矩形线圈,线圈两端通向两个滑环,滑环通过电刷连接到输出线上,输出线端连有负载电阻。
当线圈旋转时,根据电磁感应原理,线圈两端将会产生感应电动势,当磁场是均匀的,矩形线圈作匀速旋转时,感应电势按正弦规律变化,在负载电阻上有正弦交流电通过。
动画中绿色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的大小。
旋转磁场交流发电机原理模型在这个模型中磁场是不动的,线圈在磁场中旋转产生感应电势。
在实际发电机中产生感应电势的线圈是不运动的,运动的是磁场。
产生磁场的是一个可旋转的磁铁,也就是转子,线圈在磁铁外围,与磁铁转轴同一平面。
当磁铁旋转时产生旋转磁场,线圈切割磁力线产生感应电动势。
由于空气的磁导率太低,在旋转磁铁的外围安上环型铁芯,也就是定子,可大大加强磁铁的磁感应强度。
在定子铁芯的内圆有一对槽,线圈嵌装在槽内。
为了看清线圈电流与转子的运动关系,把定子变成半透明的。
当磁铁旋转时,线圈切割磁力线感生交流电流。
真正发电机的转子是电磁铁,转子上绕有励磁线圈,通过滑环向励磁线圈供电来产生磁场。
把定子与线圈安在转子外围,一个单相交流发电机原理模型就组成了。
转子作匀速旋转时,线圈就感生交流电流,画面中绿色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的大小。
三相交流发电机原理模型实际应用的都是三相交流发电机,其定子铁芯的内圆均匀分布着6个槽,嵌装着三个相互间隔120度的同样线圈,分别称之为A相线圈、B相线圈、C相线圈。
装上转子就组成了一台三相交流发电机原理模型。
画面中的三相交流发电机采用星形接法,三个线圈的公共点引出线是中性线,每个线圈的引出线是相线。
当转子匀速旋转时三个线圈顺序切割磁力线,都会感生交流电动势,其幅度与频率相同。
由于三个线圈相互间隔120度,它们感应电势的相位也相差120度。
在画面上有每根相线的输出电势波形。
汽轮发电机的构造这里介绍汽轮发电机的构造,是由蒸汽轮机或燃气轮机推动的发电机。
发电机主要由转子与定子组成,由于汽轮机的转速很高,故汽轮发电机的转子是两极的,额定转速每分钟3000转,输出50赫兹的三相交流电。
这是转子铁芯构造示意图,在铁芯圆周上开有一些槽,嵌有励磁绕组,在圆周两侧各有一段槽距大的面称为大齿,就是磁极(图1所示)。
励磁绕组两端通过集电环(滑环)接到励磁电源,在转子圆周两侧就形成北极与南极,旋转时就产生旋转磁场。
由于转子圆周上没有凸出的磁极(不像原理模型中的转子),称之为隐极式转子。
图2为嵌有励磁绕组的转子模型,为降低发电机的温度,在转子两端还装有风扇。
定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成,在铁芯内圆均匀分布着许多槽(图3所示)。
在槽内嵌放定子的三相绕组。
每相绕组由多个线圈组成,按一定规律对称排列。
(图4所示)。
使定子铁芯透明可看清绕组的分布(图4所示)。
转子插在定子内部,定子与转子的相对位置如图5所示。
定子固定在发电机的机座(外壳)内,转子由机座两端的轴承支撑,可在定子内自由旋转。
集电环在机壳外侧,和碳刷架一同装在隔音罩内。
在发电机外壳下方有发电机出线盒,发出的三相交流电从这里引出(图6所示)图7是发电机外观图下载动画可观看发电机结构动画。
多磁极发电机原理模型多磁极发电机的转子有多对磁极,图1是有3对磁极的转子模型。
由于每个磁极都是从转子上明显凸起,称之为凸极式转子。
每个磁极上都绕有励磁线圈,形成南北相间的6个磁极,励磁电源通过滑环向励磁线圈供电。
该模型的转子有3对磁极,旋转一周磁场将循环3个周期,每旋转120度磁场变化1个周期。
定子内园周有18个槽在120度机械角度里有6个槽,均匀分布A相、B相、C相3个线圈;另外两个120度里同样各自分布3个线圈。
3个A相线圈串联起来即为整机的A相绕组,3个B相线圈串联起来即为整机的B相绕组,3个C相线圈串联起来即为整机的C相绕组,3个绕组按星形接法将三个绕组尾端连在一起引出即中性线,3个绕组的引出端为相线。
为看清线圈的分布与连接,图4中定子为半透明。
转子插在定子中,与定子有很小间隙,可自由旋转。
当转子匀速旋转时A、B、C相线圈顺序切割磁力线,都会感生交流电动势,其幅度与频率相同。
由于三个线圈均匀分布,它们感应电势的相位也相差120度电角度(每周期为360度电角度)。
当转子旋转一周将感生出3个周期的三相交流电动势。
当转子转速为每分钟1000转时,所感生交流电动势的频率为50赫兹。
本模型仅是个原理模型,定子线圈的分布与连接仅表示基本规律,实际发电机上定子的槽数要多得多,绕组分布也复杂得多。
通过动画可看到每根相线的输出电势波形。
水轮发电机的构造水轮机的转速都比较低,特别是立式水轮机,所以水轮发电机采用多对磁极结构,这里介绍一个有12对磁极的水轮机发电机模型。
图1是该水轮机的转子模型,有南北相间的24个磁极,每个磁极上都绕有励磁线圈。
励磁电源通过集电环(滑环)向励磁线圈供电。
集电环装在转子轴的端头。
发电机定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成,在铁芯内圆均匀分布着许多槽,用来嵌放定子线圈。
定子线圈嵌放在定子槽内,组成三相绕组,每相绕组由多个线圈组成,按一定规律对称排列。
定子由机座固定,一同安装在水泥基础上。
转子插在定子中间,与定子有很小间隙,转子由下机架支撑,可以自由旋转。
安装好上机架,铺好上平台地板,在外罩内装好电刷装置,一台水轮机发电机模型就安装好了。
该水轮机发电机模型转子旋转一周将感生出12个周期的三相交流电动势。
当转子转速为每分钟250转时,所发交流电的频率为50赫兹。
爪极发电机构造爪极发电机具有制造简单、成本低廉的特点,主要用在小型发电场合,特别是在汽车发电机、小型风力发电机中得到广泛应用。
其实它也是一种多极发电机,只不过转子励磁的磁极使用的是爪状磁极。
下面介绍一种6对磁极的爪极发电机。
发电机定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成,在铁芯内圆均匀分布着36个槽,用来嵌放定子线圈。
在定子槽内嵌放着定子线圈,有多种绕法组成三相绕组,以产生三相交流电。
转子的磁极采用爪极结构,这是装在轴上的一个爪极,有六个极。
在爪极内装有产生磁场的磁轭与励磁线圈,在转子轴上有向励磁线圈供电的滑环。
在转轴上再装上另一个爪极,使两个爪极的磁极交错排列。
下图面说明爪极的磁场,先观看没有两边爪极的情况,在轴上装上滑环向励磁线圈供电,当励磁线圈通电后磁轭产生的磁场如下图。
装上两边爪极后,磁力线将沿爪极走动,为便于看清磁力线的走向,磁力线改为红色,爪极改为半透明。
从轴向可更清楚的看到6对磁极的磁力线走向。
如果把励磁线圈与磁轭换成永久磁铁,同样可以形成6对磁极。
为了发电机的散热,在轴上还要装上风扇,这就是一个完整的转子。
把转子放入定子内,装上向转子供电的电刷。
装上前后端盖,就是一台爪极发电机外观图。
从另一个角度看该爪极发电机外观这是该爪极发电机的剖面图以上是爪极发电机的典型结构,其他结构式样就不一一介绍了。
有关爪极发电机的剖面旋转动画请到下面网址观看。
变压器的工作原理变压器是利用电磁感应原理,从一个电路向另一个电路传递电能的一种电器设备,它可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能。
图1是单相变压器的原理模型,由铁心与套在铁心上的两个绕组组成。
与电源相连的线圈为一次绕组,与负载相连的线圈为二次绕组。
U1为输入一次绕组的电压,N1为一次绕组的匝数,U2为二次绕组输出的电压,N2为二次绕组的匝数。
当这是一个理想变压器时,在一次绕组输入按正弦规律变化的交流电,根据变压器的基本原理有:U1/U2=N1/N2=kk=电压比(匝数比)即输出电压U2=U1N2/N1其输入电压,输出电压、铁芯磁通的波形图见图2,图中t表示波形移动方向。
注意:在暴风影音的播放\高级选项\格式关联中,一定要钩选有关Flash的选项。
我们平常使用的都三相交流电,图3是三相变压器的原理模型,它由A相绕组、B相绕组、C相绕组与铁芯组成。
三对绕组完全相同,每对绕组包含一次绕组与二次绕组,其匝数比为k。
当这是一个理想变压器时,在一次绕组输入按正弦规律变化的三相交流电时,根据变压器的基本原理有:U1A、U1B、U1C分别为三相的输入电压,U2A、U2B、U2C分别为三相的输出电压。
U1A/U2A=U1B/U2B=U1C/U2C=k三相变压器的输入输出电压波形图见图4,图中t表示波形移动方向。
可下载三相变压器的输入输出电压波形动画观看。
电力变压器的构造这是一个三相电力变压器的模型。
从外观看主要由变压器的箱体、高压绝缘套管、低压绝缘套管、油枕、散热管组成。
移去变压器箱体可看到变压器的铁芯与绕组。
在铁芯上有A、B、C三相绕组,每相绕组又分为高压绕组与低压绕组。
左边是高压绕组引出线,右边是低压绕组引出线。
把铁芯与绕组放入箱体,绕组引出线通过绝缘套管内的导电杆连到箱体外,导电杆外面是瓷套管,通过它固定在箱体上,保证导电杆与箱体绝缘。
为减小因灰尘与雨水引起的漏电,瓷套管外型为多级伞形。
右边是低压绝缘套管,左边是高压绝缘套管,由于高压端电压很高,高压绝缘套管比较长。
变压器箱体(即油箱)里灌满变压器油,铁芯与绕组浸在油里。
变压器油比空气绝缘强度大,可加强各绕组间、绕组与铁芯间的绝缘,同时流动的变压器油也帮助绕组与铁芯散热。
在油箱上部有油枕,有油管与油箱连通,变压器油一直灌到油枕内,可充分保证油箱内灌满变压器油,防止空气中的潮气侵入。
油箱外排列着许多散热管,运行中的铁芯与绕组产生的热能使油温升高,温度高的油密度较小上升进入散热管,油在散热管内温度降低密度增加,在管内下降重新进入油箱,铁芯与绕组的热量通过油的自然循环散发出去。
一些大型变压器为保证散热,装有专门的变压器油冷却器。
冷却器通过上下油管与油箱连接,油通过冷却器内密集的铜管簇,由风扇的冷风使其迅速降温。
油泵将冷却的油再打入油箱内,下图是一台容量为400000kVA的特大型电力变压器模型,其低压端电压为20kV,高压端电压为220kV。
采用油冷却的变压器结构较复杂,由于油是可燃物,也就存在安全性问题。
目前,在城市内、大型建筑内使用的变压器已逐渐采用干式电力变压器,变压器没有油箱,铁芯与绕组安装在普通箱体内。
干式变压器绕组用环氧树脂浇注等方法保证密封与绝缘,容量较大的绕组内还有散热通道,大容量变压器并配有风机强制通风散热。
由于材料与工艺的限制,目前多数干式电力变压器的电压不超过35kV,容量不大于20000kVA,大型高压的电力变压器仍采用油冷方式。