无刷交流同步发电机原理与构造.doc

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1、无刷交流同步发电机原理与构造国民经济建设和人民生活时刻离不开电能，同步发电机由原动机驱动而旋转，把机械能转换成电能，向用电设备提供交流电源。无刷同步发电机由于其无线电干扰小，无电刷，维护工作量少，运行可靠，性能优越，又便于实现无人值守，当今国内外己普遍推广应用。第一节无刷同步发电机工作原理一、电与磁的关系（一）通电导体周围有磁场在导体中通入电流之后，导体周围便产生磁场，而且沿导体全部长度上都存在着，该磁场的强弱决定于电流的大小，电流越大，磁场强度越强，磁场的方向按右手定则决定，如图8-1所示，将右手姆指伸直表示电流方向，将其余四指卷曲，这时

2、四指所指的方向，就是磁场方向。通电线圈或螺线管周围也产生磁场。磁场的强度与线圈匝数及电流大小成正比,磁场方向也以右手定则决定,如图8一2所示,伸出右手姆指，其余四指卷曲，使四指的方向符合线圈中电流方向,那么伸直的姆指所指的方向就是磁场方向。发电机的磁场就是在磁极铁心外套上线图通以直流电而形成南、北磁极。当线圈断电后，磁极铁心仍有一定的磁性，俗称“剩磁”，这是发电机自建电压的必不可少的条件。（二）电磁感应当导体(线)在磁场中运动或磁场在导体周围运动，两者互相切割时，在导体(线)中便感应电动势，这种现象称为电磁感应。感应电动势的方向与导体运动方

3、向和磁场方向有关，可用“右手定则”来判定。伸右手于磁场内，手心对着N极,四指与大姆指互相垂直，让大姆指指向导体运动方向，那么四指所指方向就是感应电动势方向。发电机就是根据这个原理工作的。如图8－3所示。感应电动势的大小e与磁感应强度B,导体切割磁力线的速度v和导体长度l成正比。e=B1v要增大感应电动势，可采用下列办法：1、增加被切割的磁力线数目，即增强磁场强度，磁场越强，感应电动势越大。2、增加导体切割磁力线速度，速度越快，感应电动势越大。3、增加切割磁场的导体有效长度，即增加线圈匝数，匝数越多，感应电动势越大。二、交流电的严生（一）单相

4、交流电的产生交流电是指大小和方向随时间按正弦规律作周期性变化的电流(电压)。图8-4表示最简单的2极交流发电机定、转子示意图。当绕在定子磁极铁心上的线圈按规定方向通入电流时,2个磁极铁心分别产生N、S磁极,在圆柱形转子铁心上绕有线圈,当转子在磁场中旋转,则转子线圈切割磁力线，在线圈中便感应电动势。转子按逆时针方向旋转时，导线从1的位置开始顺次转至2、3、……8的位置，因磁场各点磁通密度不同，导线中的感应电动势就不同，通过设计可以让N、S极沿极弧上各处位置的磁通密度按正弦曲线分布，这时把导线在各点位置感应的电动势连成的曲线是一条正弦曲线，如图

5、8-5。交流发电机的转速、磁极对数和感应的交流电频率的关系为：式中：f——交流电频率Hzn——转速r／minp——发电机极对数（二）三相交流电的产生在发电机转子上均匀地安置有彼此相隔120°电角度的三个相同线圈，当三个线圈在磁场中旋转时，就可以，在线围内感应三个彼此相隔120°电角度的交变电动势eU、eV、eW。正弦曲线和矢量图见8－6三、交流发电机三相绕组的接法：1、星形接法将发电机三相绕组的三个尾端U2、V2、W2连接在一起，从三个绕组的首端U1、V1、W1引出三根导线与外电路相连，这种连接法叫星形按法，用字母Y表示。三个尾端接在一起的

6、一点称为中性点，用字母N表示，从N点引出的导线称中线，从三个首端引出的称相线俗称火线，这种供电方式称三相四线制。星形接法发电机可以输出两种电压：相线与中线之间的电压称相电压，任意两相线之间的电压称线电压。线电压U线＝U相I线=I相星形按法是最广泛的接法，不管容量大小几乎都采用此按法。通常的移动电站、柴油机组也大都用这种按法。2、三角形按法发电机三相绕组，依次将一相绕组的尾端和另一组绕组的首端连接，组成一封闭三角形，再从三个连接点引出三根导线与外电路连接，这种接法叫三角形接法用△表示。相电压就是线电压，则U线=U相，而I线=I相，这种接法在发

7、电机中很少采用。四、三相交流电的功率：一般情况下，发电机的三相负载是对称的，这时三相电路的总功率P,等于单相功率的三倍。P单相=U相I相COS所以P三相=3U相I相COS式中为相电压与相电流的相位差角当星形接法时，因V相＝U相，I线=I相所以P三相＝V线I线COS=U线I线COS(W)S=U线I线(VA)三角形接法时,因U线=U相，而I相=I线所以P三相＝3U线COS=U线I线COS(W)S=U线I线(VA)因此在三相电路中,无论是星形按法或三角形按法,计算总功率的公式都是相同的。现在电网供应的都是三相四线制，俗称Y按法(有中线)，而负载是

8、采用Y或接△法，应当慎重考虑，以免接错发生设备事故。以负载的额定电压来决定负载是接相电压或线电压。例如,现在的照明灯泡大都采用220V,显然只能接在相电压上,如果接线电压（380