交流發電機的輸出特性_普通交流發電機工作原理_三相交流發電機...
2020-11-22 電子發燒友現代生活離不開電，我們現在所用的電都是利用發電機組發出來的，目前主要的發電方式有火力發電、水力發電、風力發電等發電方式。在這些發電廠中，三相交流同步發電機應用得最為廣泛，它是現代發電廠（站）的主體設備。目前，世界上絕大部分的交流電都是同步發電機產生的。
交流發電機的輸出特性
交流發電機的特性有輸出特性、空載特性和外特性。
一、輸出特性
又叫負載特性或輸出電流特性，它是指發電機向負載供電時，保持發電機輸出電壓恆定（對12V的發電機規定為14V，對24V的發電機規定為28V）的情況下，發電機的輸出電流與轉速之間的關係，即I=f（n）函數關係。交流發電機的輸出特性曲線，如圖所示。
從上圖可以看出：
1）發電機的轉速甚低時，其端電壓低於額定電壓，此時發電機不能向外供電；當轉速達到空載轉速n1時，電壓達到額定值；當轉速高於空載轉速n1時，發電機才有能力在額定電壓下向外供電。（所以空載轉速值n1常用作選擇發動機與發電機之間傳動比的主要依據。）
2）當轉速超過n1時，發電機輸出電流I將隨著轉速n的升高而增大；當轉速等於n2時，發電機輸出額定功率（即額定電流與額定電壓之積）（故將轉速n2稱為滿載轉速）。
（自載轉速和滿載轉速是交流發電機的主要性能指標。在使用中，定期測量這兩個數據，與規定值相比較，就可判斷發電機性能是否良好。）
3）當發電機轉速達到一定值時，發電機的輸出電流就不再隨轉速的升高而增大。這時的電流值稱為發電機的最大輸出電流或限流值。這個性能表明，交流發電機具有自動限制電流的自我保護能力。
二、空載特性
發電機空載時，發電機端電壓與轉速的關係，稱為空載特性。即I=0時，U=f（n）的函數關係，如圖所示。
從曲線可以看出，隨著轉速的升高，端電壓上升較快，由他勵轉入自勵時，即能向蓄電池進行補充充電，進一步證實了低速充電性能好的優點。空載特性是判斷矽整流發電機性能是否良好的重要依據。
三、外特性
外特性是指轉速一定時，發電機的端電壓與輸出電流的關係。即n=常數時，U=f（I）的曲線，如圖所示。
從外特性曲線可看出，隨著負載即輸出電流的增加，發電機的端電壓會很快下降，且轉速越高，下降的斜率越大。當發電機在高轉速下運轉時，如果突然失去負載，則端電壓會急劇升高，這時發電機中的二極體以及調節器中的電子元器件將有被擊穿的危險。
另外，當輸出電流增大到一定值時，如負載再增加，其輸出電流不僅不會增加，反而會同端電壓一起下降，即在外特性曲線上存在一個轉折點。因此，當發電機短路時，其短路電流是很小的，這也說明交流發電機具有自身限制電流的功能。一般交流發電機工作在轉折點以前。
普通交流發電機的工作原理
發電機的形式很多，但其工作原理都基於電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構造的一般原則是：用適當的導磁和導電材料構成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產生電磁功率，達到能量轉換的目的。
1、基本工作原理：通電導體在磁場中切割磁力線，產生感應電動勢。《？xml:namespace prefix = o /》
2、三相交變電動勢：
3、三相交流發電機的工作原理圖，如圖1所示。 當通電的轉子被發動機驅動時，產生了旋轉磁場，並與定子繞組之間產生相對運動，使定子繞組切割磁力線，因而在定子繞組中產生三相變的感應電動勢。由於轉子磁極呈鳥嘴形，其磁場的分布近似正弦分布，所以三相電動勢也近似正弦波形。
圖1 交流發電機析工作原理
4、交流發電機的磁路，如圖2所示。
圖2 交流發電機的磁路
5、交流發電機的整流原理，如圖3所示。
圖3 三相交流發電機的整流過程
6、中性點電壓：從發電機三相繞組的中性點引出來的電壓，稱為中性點電壓，其接線柱標記為「N」 交流發電機的中性點電壓為發電機輸出電壓的一半，常用於控制各種繼電器。
圖4 中性點電壓
7、交流發電機的勵磁方式
他勵：當交流發電機的輸出電壓低於蓄電池電壓時，勵磁電路由蓄電池提供，稱為他勵；
自勵：當交流發電機的輸出電壓高於蓄電池電壓時，勵磁電路由發電機提供，稱為自勵
8、交流發電機的搭鐵方式
內搭鐵：交流發電機的勵磁繞組在發電機的內部搭鐵。
外搭鐵：交流發電機的勵磁繞組在發電機的外部搭鐵。
三相交流發電機的工作原理
三相交流發電機的主要組成部分是電樞和磁極。
電樞是固定的，亦稱定子。定子鐵心的內圓周表面衝有槽，用以放置三相電樞繞組。每相繞組是同樣的，它們的始端（頭）標以A，B，C，末端（尾）標以X，Y，Z。每個繞組的兩邊放置再相應的定子鐵心的槽內。但要求繞組的始端之間或末端之間都彼此相隔120度。
磁極是轉動的，亦稱轉子。轉子鐵心上繞有勵磁繞組，有直流勵磁。選擇合適的極面形狀和勵磁繞組的布置情況，可使空氣隙中的磁感應強度按正弦規律分布。
當轉子由原動機帶動，並以勻速按順時針方向轉動時，則每相繞組依次切割磁力線，其中產生頻率相同，幅值相等的正弦電動勢
。電動勢的參考方向選定為自繞組的末端指向始端。
以A相為參考，則可得出：
也可以用相量表示為：
三相交流電出現正幅值（或相應零值）的順序為相序。在此，相序是ABC。
三相電動勢的幅值相等，頻率相同，彼此間的相位差也相等。這種電動勢稱為對稱電動勢。
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