發(fā)電機原理課件

發(fā)電機原理課件第1頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)電機是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機械設(shè)備，它由汽輪機、水輪機、柴油機或其他動力機械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。

發(fā)電機動力設(shè)備第2頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達到能量轉(zhuǎn)換的目的。發(fā)電機原理第3頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)電機工作示意圖（若果外動力使得轉(zhuǎn)子線圈轉(zhuǎn)動，切割磁場，轉(zhuǎn)子線圈中就生產(chǎn)了電流定子磁場轉(zhuǎn)子線圈滑環(huán)第4頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)電機是由定子、轉(zhuǎn)子、勵磁機等部分組成定子鐵心的內(nèi)圓均勻分布著定子槽，槽內(nèi)嵌放著按一定規(guī)律排列的三相對稱交流繞組。這種同步電機的定子又稱為電樞，定子鐵心和繞組又稱為電樞鐵心和電樞繞組。

第5頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

轉(zhuǎn)子鐵心上裝有制成一定形狀的成對磁極，磁極上繞有勵磁繞組，通以直流電流時，將會在電機的氣隙中形成極性相間的分布磁場，稱為勵磁磁場(也稱主磁場、轉(zhuǎn)子磁場)。第6頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。轉(zhuǎn)子磁場第7頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

載流導(dǎo)體：三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。定子線圈一般為短接距疊繞線圈。線圈為雙層單線圈。

第8頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月切割運動：原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵磁磁場）。交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。

第9頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

感應(yīng)電勢有效值：由第11章可知，每相感應(yīng)電勢的有效值為：

感應(yīng)電勢頻率：感應(yīng)電勢的頻率決定于同步電機的轉(zhuǎn)速n和極對數(shù)p，即：第10頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月交變性與對稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，使得感應(yīng)電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應(yīng)電勢的三相對稱性。第11頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月同步轉(zhuǎn)速◆同步轉(zhuǎn)速從供電品質(zhì)考慮，由眾多同步發(fā)電機并聯(lián)構(gòu)成的交流電網(wǎng)的頻率應(yīng)該是一個不變的值，這就要求發(fā)電機的頻率應(yīng)該和電網(wǎng)的頻率一致。我國電網(wǎng)的頻率為50Hz，故有：

(15.3)◆要使得發(fā)電機供給電網(wǎng)50Hz的工頻電能，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速必須為某些固定值，這些固定值稱為同步轉(zhuǎn)速。例如2極電機的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min，4極電機的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，依次類推。只有運行于同步轉(zhuǎn)速，同步電機才能正常運行，這也是同步電機名稱的由來。第12頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

電磁感應(yīng)定律

磁鐵（或通電線圈）與線圈有相對運動時，線圈中產(chǎn)生了電流。

電流的方向，總是阻止磁場變化的方向。第13頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月電流導(dǎo)線磁場通電導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，磁場的方向是阻止電流發(fā)生變化的方向通電線圈周圍磁場第14頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)電機通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋.機座及軸承等部件構(gòu)成。

定子由機座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。

轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(有磁扼.磁極繞組)滑環(huán)、(又稱銅環(huán).集電環(huán)).風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。

由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定[1]子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運動，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。第15頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月電磁感應(yīng)定律當(dāng)穿過閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時，不論這種變化是什么原因引起的，回路中都會建立起感應(yīng)電動勢，且此感應(yīng)電動勢正比于磁通量對時間變化率的負(fù)值。數(shù)學(xué)表達式：當(dāng)采用國際單位制時，比例系數(shù)為1，數(shù)學(xué)表達式為：第16頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

行方向成右手螺旋關(guān)系的磁通量為正，反之為負(fù)。如果回路由N匝密繞線圈組成，則通過線圈的磁通用磁鏈表示:

Ψ＝ΝΦ第17頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月感應(yīng)電流和感應(yīng)電量：

（1）感應(yīng)電流:回路中的總電阻為R，則回路中的感應(yīng)電流為:.

（2）感應(yīng)電量:在時間內(nèi)，通過回路截面的感應(yīng)電量為:.感應(yīng)電量僅與回路中磁通量的變化量有關(guān)，而與磁通量變化的快慢無關(guān)；磁通計及其應(yīng)用。第18頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月四、楞次定律

閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場來阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

第19頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種表述:第20頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟:（1）判斷穿過閉合回路的磁通沿什么方向，發(fā)生什么變化（增加或減少）；

（2）根據(jù)楞次定律來確定感應(yīng)電流所激發(fā)的磁場沿什么方向（與原來的磁場反向還是同向）；

（3）根據(jù)右手螺旋法則從感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向確定感應(yīng)電流的方向。

第21頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)電機的分類發(fā)電機分：直流發(fā)電機和交流發(fā)電機

交流發(fā)電機分：同步發(fā)電機和異步發(fā)電機(很少采用)

交流發(fā)電機還可分為單相發(fā)電機與三相發(fā)電機。第23頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

發(fā)電機結(jié)構(gòu)及工作原理

發(fā)電機通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。

定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。

轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。

由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運動，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。

第24頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月同步發(fā)電機工作原理

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主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。

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載流導(dǎo)體：三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。

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切割運動：原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵磁磁場）。

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交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源

第25頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

蒸汽輪機是用蒸汽來推動輪機轉(zhuǎn)動的，它運轉(zhuǎn)的基本原理和常見的風(fēng)車