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柴油发电机的工作原理图解

时间:2019-12-26 16:25:10 点击:7474 次 来源:河南合灿电力科技有限公司

      发电机的发电过程是种能量转换过程,发电机的工作原理是由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,柴油机运转带动设备的大轮运转,然后由皮带动发电机转动,并输出感应电动势,即将柴油机的动力能量转换为电能;也由水轮机、汽轮机、风车或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。



  发电机的基本元件就是原动机、转子、定子:原动机提供能量驱动转子旋转,转子利用剩磁或者直流电产生磁场,当转子旋转时对于定子就形成相对的切割磁力线运动,在定子上就会产生个感应电势,如果定子和外部回路接通形成闭合回路就有电流输出给负荷了。柴油发电机组是种发电设备,系指以柴油等为燃料,以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。
  柴油发电机组原理简而言之,就是柴油机驱动发电机运转。在汽缸内,经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合,在活塞上行的挤压下,体积缩小,温度迅速升高,达到柴油的燃点。柴油被点燃,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行,称为“作功”。各汽缸按定顺序依次作功,作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转。
  将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装,就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子,利用‘电磁感应’原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。
  般我们见到的发电机有两种分别是直流发电机和交流同步发电机两种,接下来我们来详细通过图解的方式来看看具体的工作原理

  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

发电机的工作原理


  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。


发电机的工作原理


  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。


发电机的工作原理


  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。



  从图5中可以看到,转子绕组内的感应电动势是种交变电动势,而在电刷AB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,彼此用云母片相互缘。线圈和换向器的滑片数目越多,发电机产生的直流电脉动就越小。般中小型直流发电机输出的电压有115V、230V、460V,大型直流发电机输出电压为800V左右。
  2.交流同步发电机的工作原理
  交流同步发电机的工作过程可以简单看作为取消直流发电机中的换向器装置后的工作过程,即在发电机转子绕组旋转过程中无换向过程,电流输出方向发生变化的过程。

  另外,在交流同步发电机中,并不是由转子绕组做切割磁感线运动,而是由转子产生旋转的磁场(励磁装置为励磁绕组通入电流),使定子绕组做切割磁感线的运动,从而产生感应电动势,并通过接线子引出。图6所示为交流发电机的工作过程示意图。


发电机的工作原理


  交流同步发电机根据定子绕组输出相数,可以设计成产生单相或多相交流电压的发电机。图7为产生单相、两相和三相交流电压的基本设置。


发电机的工作原理


  图8所示为单相交流发电机工作原理示意图。磁铁旋转后,在两个定子绕组A、B中产生正弦波交流电动势e。将产生电动势的电源称为相,这种发电机使用由单相和两根电线供给的交流,称为单相交流,这种配电方式称为单相二线制。


发电机的工作原理


  在该类发电机中,定子槽内放置着3个结构相同的定子绕组AX、BY、CZ,其中A、B、C称为绕组的始,X、Y、Z称为绕组的末,这些绕组在空间互隔120°。转子磁场在空间按正弦规律分布,当转子由原动机带动以角速度ω等速顺时针方向旋转时,在3个定子绕组中就产生频率相同、幅值相等、相位上互差120°的3个正弦电动势,这样就形成了对称三相电动势。



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