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课题:发电机工作原理
一、交流发电机的发电原理
交流发电机产生电的原理是电磁感应原理。
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(旋转磁场)。
, 绕组有三组线圈(三相绕组),三相绕组彼此相隔120度。
,旋转的磁场使固定的电枢绕组切割磁力线(或者说使电枢绕组中通过的磁通量发生变化)而产生频率相同,幅值相等,相位互差120°电角度的正弦电动势为eA、eB和eC。三相绕组中电动势的瞬时值方程式为: 。
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eA=Emsinωt=√2Eφsinωt
eB=Emsin(ωt—120°)=√2EΦsin(ωt—120°)
eC=Emsin(ωt—240°)=√2EΦsin((ωt—240°)
由电磁学原理知道:发电机每相绕组产生的电动势有效值为:
Eφ= √2πKNfφ=
而f=pn/60
Eφ=
=C
Eφ=Cnφ
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由Eφ=Cnφ知道:硅整流发电机每相绕组中产生的电动势的有效值与发电机的转速和磁场的磁通量成正比。
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,是靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。二极管具有单向导电性,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,二极管的导通原则如下。
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当三只二极管负极端相连时,正极端电位最高者导通;
当三只二极管正极端相连时,负极端电位最低者导通。
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(1)整流时二极管导通条件:
①对于三个正极管子(D1、D3、D5正极和定子绕组始端相联),在某瞬时,电压最高一相的正极管导通。
②对于三个负极管子(D2、D4、D6负极和定子绕组始端相联),在某瞬时,电压最低一相的负极管导通。但同时导通的管子总是两个,正、负管子各一个。
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(2)整流过程
在t1-t2时间内,A相的电位最高,而B相的电位最低,故对应VD1、VD4处于正向导通状态,电流从A相出发,经VD1、负载RL、VD4回到B相构成回路。此时,发电机的输出电压为A、B相之间的线电压。
在t2~t3时间内,A相的电位最高,而C相的电位最低,故对应VD1、VD6处于正向导通状态,电流从A相出发,经VD1、负载RL、VD6回到C相构成回路。此时,发电机的输出电压为A、C相之间的线电压。
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在t3~t4时间内,B相的电位最高,而C相的电位最低,故对应VD3、VD6处于正向导通状态,电流从B相出发,经VD3、负载RL、VD6回到C相构成回路。此时,发电机的输出电压为B、C相之间的线电压。
在t1瞬间,分别有VD1、VD5、VD4三只而极管正向导通;
在t2瞬间,分别有VD1、VD4、VD6三只而极管正向导通;
在t3瞬间,分别有VD1、VD3、VD6三只而极管正向导通。
以此类推,周而复始,在负载上即可获得一个比较平稳的直流脉动电压。
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在发电机空载运行时,如将三相绕组和二极管内阻的电压降忽略不计,,。每一只硅二极管在一个周期内只导通1/3的时间,流过每个管子的电流为负载电流的1/3。
有些交流发电机将三相绕组中性点引出,标记为:“N”接线柱,它和发电机外壳之间的电压叫中性点电压,它是通过二个中性点二极管整流后得到的直流电压,等于发电机直流输出电压的一半,即
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UN=UB/2
带有中性点接线柱的发电机可用中性点电压来控制各种用途的继电器。