發電機工作原理：了解發電機的工作原理

　　原標題：了解發電機的工作原理

　　發電機的發電過程是一種能量轉換過程，例如，水流動的能量帶動水輪機轉動，由水輪機帶動發電機轉動，并輸出感應電動勢，即將水庫中水流的能量轉換為電能。

　　發電機基本的工作過程即為將各種帶動發電機轉子轉動的機械能，通過電磁感應轉換為電能的過程。

　　1.直流發電機的工作原理

　　直流發電機工作時，外部機械力的作用帶動導體線圈在磁場中轉動，并不斷切割磁感線，產生感應電動勢。圖1所示為典型直流發電機的工作原理示意圖

　　圖2所示為直流發電機轉子繞組開始旋轉瞬間的工作過程。當外部機械力帶動繞組轉動時，線圈ab和cd分別做切割磁感線動作，根據電磁感應原理，繞組內部產生電流，電流的方向由右手定則可判斷為：感應電流經線圈dc→cb→ba、換向器1、電刷A、電流表、電刷B、換向器2形成回路。

　　圖3所示為直流發電機轉子繞組轉過90°后的工作過程。當繞組轉過90°時，兩個繞組邊處于磁場物理中性面，且電刷不與換向片接觸，繞組中沒有電流流過，F=0，轉矩消失。

　　圖4所示為直流發電機轉子繞組再經90°旋轉后的工作過程。受外部機械力作用，轉子繞組繼續旋轉，這時繞組繼續做切割磁感線動作，繞組中又可產生感應電流，該感應電流經繞組ab→bc→cd、換向器2、電刷A、電流表、電刷B、換向器1形成回路。

　　從圖5中可以看到，轉子繞組內的感應電動勢是一種交變電動勢，而在電刷AB端的電動勢卻是直流電動勢，即通過換向器配合電刷，使轉子繞組輸出的電流始終是一個方向，即為直流發電機的工作原理。

　　值得注意的是，在實際直流發電機中，轉子繞組并不是單線圈，而是由許多線圈組成的，繞組中的這些線圈均勻地分布在轉子鐵芯的槽內，線圈的端點接到換向器的相應滑片上。換向器實際上由許多弧形導電滑片組成，彼此用云母片相互絕緣。線圈和換向器的滑片數目越多，發電機產生的直流電脈動就越小。一般中小型直流發電機輸出的電壓有115V、230V、460V，大型直流發電機輸出電壓為800V左右。

　　2.交流同步發電機的工作原理

　　交流同步發電機的工作過程可以簡單看作為取消直流發電機中的換向器裝置后的工作過程，即在發電機轉子繞組旋轉過程中無換向過程，電流輸出方向發生變化的過程。

　　另外，在交流同步發電機中，并不是由轉子繞組做切割磁感線運動，而是由轉子產生旋轉的磁場（勵磁裝置為勵磁繞組通入電流），使定子繞組做切割磁感線的運動，從而產生感應電動勢，并通過接線端子引出。圖6所示為交流發電機的工作過程示意圖。

　　交流同步發電機根據定子繞組輸出相數，可以設計成產生單相或多相交流電壓的發電機。圖7為產生單相、兩相和三相交流電壓的基本設置。

　　圖8所示為單相交流發電機工作原理示意圖。磁鐵旋轉后，在兩個定子繞組A、B中產生正弦波交流電動勢e。將產生電動勢的電源稱為相，這種發電機使用由單相和兩根電線供給的交流，稱為單相交流，這種配電方式稱為單相二線制。

　　在該類發電機中，定子槽內放置著3個結構相同的定子繞組AX、BY、CZ，其中A、B、C稱為繞組的始端，X、Y、Z稱為繞組的末端，這些繞組在空間互隔120°。轉子磁場在空間按正弦規律分布，當轉子由原動機帶動以角速度ω等速順時針方向旋轉時，在3個定子繞組中就產生頻率相同、幅值相等、相位上互差120°的3個正弦電動勢，這樣就形成了對稱三相電動勢。

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發電機工作原理：發電機的原理是什么？發電機的工作原理詳細圖解

　　交流發電機的組成：一般由轉子總成、定子總成、整流器總成、端蓋、皮帶輪、風扇等組成。

　　轉子的功用是產生旋轉磁場。轉子由爪極、磁軛、磁場繞組、導電滑環、轉子軸組成：

　　轉子軸上壓裝著兩塊爪極，兩塊爪極各有六個鳥嘴形磁極,爪極空腔內裝有磁場繞組 (轉子線圈)和磁軛。

　　定子的功用是產生三相交流電。定子由定子鐵心和定子繞組成。定子鐵心由內圈帶槽的硅鋼片疊成，定子繞組的導線就嵌放在鐵心的槽中。

　　發電機工作原理

　　同步發電機是根據電磁感應原理工作的，它通過轉子磁場和定子繞組的相對運動，將機械能轉變為電能。

　　當轉子在外力帶動下，轉子磁場和定子導體作相對運動，即導體切割磁力線，因此在導體中產生感應電動勢，其方向可根據右手定則判定。由于轉子磁極的位置使導體以垂直方向切割磁力線，所以此時定子繞組中的感應電動勢最大。

　　當磁極轉過90度后。磁極成水平位置，導體不切割磁力線，其感應電動勢為零。轉子再轉90度，定時定子繞組又以垂直方向切割磁力線，使感應電動勢達到最大值，但方向與前相反。

　　當轉子再轉90度，感應電動勢又變為零。這樣轉子轉動一周，定子繞組的感應電動勢也發生正、負變化。如果轉子連續勻速旋轉，在定子繞組中就感應出一個周期性不斷變化的交變電動勢。

　　1、發電機過熱

　　（1）發電機沒有按規定的技術條件運行，如定子電壓過高，鐵損增大；負荷電流過大，定子繞組銅損增大；

　　頻率過低，使冷卻風扇轉速變慢，影響發電機散熱；功率因數太低，使轉子勵磁電流增大，造成轉子發熱。應檢查監視儀表的指示是否正常。如不正常，要進行必要的調節和處理，使發電機按照規定的技術條件運行。

　　（2）發電機的三相負荷電流不平衡，過載的一相繞組會過熱；

　　若三相電流之差超過額定電流的10%，即屬于嚴重蛄相電流不平衡，三相電流不平衡會產生負序磁場，從而增加損耗，引起磁極繞組及套箍等部件發熱。應調整三相負荷，使各相電流盡量保持平衡。

　　（3）風道被積塵堵塞，通風不良，造成發電機散熱困難。應清除風道積塵、油垢、使風道暢通無阻。

　　（4）進風溫度過高或進水溫度過高，冷卻器有堵塞現象。應降低進風或進水溫度清除冷卻器內的堵塞物。在故障未排除前，應限制發電機負荷，以降低發電機溫度。

　　（5）軸承加潤滑脂過多或過少，應按規定加潤滑脂，通常為軸承室的1/2~1/3(轉速低的取上限，轉速高的取下限)，并以不超過軸承室的70%為宜。

　　（6）軸承磨損。若磨損不嚴重，使軸承局部過熱；若磨損嚴重，有可能使定子和轉子摩擦，造成定子和轉子避部過熱。應檢查軸承有無噪音，若發現定子和轉子摩擦，應立即停機進行檢修或更換軸承。

　　（7）定子鐵芯絕緣損壞，引起片間短路，造成鐵芯局部的渦流損失增加而發熱，嚴重時會使定子繞組損壞。應立即停機進行檢修。

　　（8）定子繞組的并聯導線斷裂，使其他導線的電流增大而發熱。應立即停機進行檢修。

　　2、發電機中性線對地有異常電壓

　　（1）正常情況下，由于高次諧波影響或制造工藝等原因造成各磁極下的氣隙不均、磁勢不等而出現的很低電壓，若電壓在一至數伏，不會有危險，不必處理。

　　（2）發電機繞組有短路或對地絕緣不良，導致電設備及發電機性能變壞，容易發熱，應及時檢修，以免事故擴大。

　　（3）空載時中性線對地無電壓，而有負荷時出現電壓，是由于三相不平衡引起的，應調整三相負荷使其基本平衡。

　　3、發電機電流過大

　　（1）負荷過大，應減輕負荷。

　　（2）輸電線路發生相間短路或接地故障，應對線路進行檢修，故障排除后即可恢復正常。

　　4、發電機端電壓過高

　　（1）與電網并列的發電機電網電壓過高，應降低并列的發電機的電壓。

　　（2）勵磁裝置的故障引起過勵磁，應及時檢修勵磁裝置。

　　5、功率不足

　　由于勵磁裝置電壓源復勵補償不足，不能提供電樞反應所需的勵磁電流，使發電機端電壓低于電網電壓，送不出額定無功功率，應采取下列措施：

　　（1）在發電機與勵磁電抗器之間接入一臺三相調壓器，以提高發電機端電壓，使勵磁裝置的磁勢逐漸增大。

　　（2）改變勵磁裝置電壓磁通勢與發電機端電壓的相位，使合成總磁通勢增大，可在電抗器每相繞組兩端并聯數千歐、10W的電阻。

　　（3）減小變阻器的阻值，使發電機的勵磁電流增大。

　　6、定子繞組絕緣擊穿、短路

　　（1）定子繞組受潮。對于長期停用或經較長時間檢修的發電機、投入運行前應測量絕緣電阻，不合格者不準投入運行。受潮發電機要進行烘干處理。

　　（2）繞組本身缺陷或檢修工藝不當，造成繞組絕緣擊穿或機械損傷。應按規定的絕緣等級選擇絕緣材料，嵌裝繞組及浸漆干燥等要嚴格按工藝要求進行。

　　（3）繞組過熱。絕緣過熱后會使絕緣性能降低，有時在高溫下會很快造成絕緣擊穿。應加強日常的巡視檢查，防止發電機各部分發生過熱而損壞繞組絕緣。

　　（4）絕緣老化。一般發電機運行15~20年以上，其繞組絕緣老化，電氣性能變化，甚至使絕緣擊穿。要做好發電機的檢修及預防性試驗，若發現絕緣不合格，應及時更換有缺陷的繞組絕緣或更換繞組，以延長發電機的使用壽命。

　　（5）發電機內部進入金屬異物，在檢修發電機后切勿將金屬物件、零件或工具遺落到定子膛中；綁緊轉子的綁扎線、緊固端部零件，以不致發生由于離心力作用而松脫。

　　（6）過大電壓擊穿：

　　①、線路遭受雷擊，而防雷保護不完善。應完善防雷保護設施。

　　②、誤操作，如在空載時，將發電機電壓升得過高。應嚴格按操作規程對發電機進行升壓，防止誤操作。

　　③、發電機內部過電壓，包括操作過電壓、弧光接地過電壓和諧振過電壓等，應加強繞組絕緣預防性試驗，及時發現和消除定子繞組絕緣中存在的缺陷。

　　7、定子鐵芯松馳

　　由于制造裝配不當，鐵芯沒有緊固好。如果是整個鐵芯松馳，對于小型發電機，可用兩塊小于定子繞組端部內徑的鐵板，穿上雙頭螺栓，收緊鐵芯。待恢復原形后，再將鐵芯原來夾緊螺栓緊因。如果局部性鐵芯松弛，可先在松弛片間涂刷硅鋼片漆，再在松弛部分打入硬質絕緣材料即可。

　　8、鐵芯片間短路

　　（1）鐵芯疊片松弛，當發電機運轉時鐵芯產生振動而損壞絕緣；鐵芯片個別地方絕緣受損傷或鐵芯局部過熱，使絕緣老化，就按原計劃條中的方法進行處理。

　　（2）鐵芯片邊緣有毛刺或檢修時受機械損傷。應用細銼刀除去毛刺，修整損傷處，清潔表面，再涂上一層硅鋼片漆。

　　（3）有焊錫或銅粒短接鐵芯，應刮除或鑿除金屬熔接焊點，處理好表面。

　　（4）繞組發生弧光短路，也可能造成鐵芯短路，應將燒損部分用鑿子清除后，處理好表面。

　　9、發電機失去剩磁，起動時不能發電

　　（1）停機后經常失去剩磁，是由于勵磁機磁極所用的材料接近軟鋼，剩磁較少。當停機后勵磁繞組沒有電流時磁場就消失，應備有蓄電池，在發電前先進行充磁。

　　（2）發電機的磁極失去磁性，應在繞組中通入比額定電流大的直流電流(時間很短)進行充磁，即能恢復足夠的剩磁。

　　10、自動勵磁裝置的勵磁電抗器溫度過高

　　（1）電抗器線圈局部短路，應檢修電抗器。

　　（2）電抗器磁路的氣隙過大，應調整磁路氣隙。

　　11、發電機起動后，電壓升不起來

　　（1）勵磁回路斷線，使電壓升不起來。應檢查勵磁回路有無斷線，接觸是否良好。

　　（2）剩磁消失，如果勵磁機電壓表無批示說明剩磁消失，應對勵磁機充磁。

　　（3）勵磁機的磁場線圈極性接反，應將它的正、負連接線對換。

　　(4)在發電機檢修中做某些試驗時誤把磁場線圈通以反向直流電，導致剩磁消失或反向，應重新進行充磁。

發電機工作原理：發電機的工作原理？請通俗點講。

　　把中級電工考過了，也學習了電機部分，還是不懂發電機如何發電的，假如某天有人問我這么一個問題，我回答不出來，倒是很尷尬，所以在此提出，希望能有牛人用通俗的方式具體說一說

　　不知道樓主的基礎到底怎么樣，我們就從最基本的開始講吧。

　　假設樓主有基本概念的知識：磁鐵，以及磁鐵對鐵等金屬有吸引力，稱之為磁力。

　　由基本概念衍生的概念：

　　1、磁場。

　　我們可以從磁力出發理解磁場，樓主應該知道，一塊鐵離磁鐵有一定距離的時候，磁鐵就已經吸引住這塊鐵了，可是他們并沒有接觸。于是我們需要一個磁場的概念，說一塊磁鐵周圍存在一個磁場，凡是在磁場中的鐵，都會受到磁力。理論上來講，任何磁鐵的磁場都可以延伸無限遠，但實際上在很短距離內磁力就已經小到人類無法察覺了。

　　2、電場

　　電場與磁場類似，不同的是產生作用的對象不同。磁場對在其中的鐵產生磁力，電場對在其中的電荷產生引力或斥力。

　　3、電流

　　在電場中運動的電荷就是電流，比如無數的電子沿著一根銅線運動，我們就定義在電荷運動的反方向存在電流（因為電子帶負電荷，不過可以直接忽略這里出現的所有正負號的區別，兩個相反的東西，定義一個是正的，另一個就只好是負的，除此之外無本質區別）。

　　4、電

　　所謂發電機發出來的電，就可以理解為上面的電流，把一根銅線接上發電機，運行發電機，銅線里有電流流過，就說發電機發出電來了。

　　好了，開始回答樓主的問題，發電機是如何發電的？

　　一條定律：法拉第電磁感應定律

　　某個人類發現：一塊金屬，比如一根銅線，在磁場中運動，金屬內部會產生電場。

　　（樓主理解了這句話就可以了，以下樓主可以不看，不影響理解。

　　這塊導體的運動要符合垂直于磁力線的條件，至少要存在垂直于磁力線的運動分量。什么是磁力線呢，可以簡單理解為兩個相反磁極之間的連線。什么是磁極呢，就是一塊磁鐵的兩端，同性相吸，異性相斥。）

　　你看，發電機就是基于這條定律而來，金屬內部產生了電場，我們結合2、3、4的概念，就會發現金屬內部的電荷就會沿著電場流動。如果這塊金屬不是一個環，電荷就會積累在兩端，以電壓的形式存在，把這塊金屬接在一個回路中（回路除金屬以外的其他部分并沒有在磁場中），就產生了電流，于是，發電機發出了電。

　　當然，發電機的設計是另外一回事了，基本原則就是固定住永磁體或者是金屬，讓金屬或者是永磁體不停的運動，運動是相對的嘛，這樣，那塊不停的在磁場中運動的金屬就會源源不斷的發電。

　　到這里樓主的問題就結束了，多說一點，從上面可以看出，發電過程中，消耗能量的部分就是那塊金屬在磁場中的運動維持。由這一點可以區分不同的發電機，水力發電機就是利用水從高處落下的能量維持金屬的運動，火電就是利用火燒開水產生的蒸汽的力量維持金屬運動。

　　隨便寫的，沒來得及查資料，有不對的地方歡迎批評指正。

　　在發電機里，磁鐵擼著導體里面的電子往前走。

　　在電動機里，金屬里面的電子擼著磁鐵往前走。

　　在電熱器里，電子砸在功率器件上，砸得原子亂顫，即溫度上升。

　　在觸電者里，部分同電熱器（電灼傷），另一部分是電子造成可激發細胞（神經、肌纖維等）處于激發態，高度激發造成抽搐。如果你心臟抽抽了，就掛了。如果你大腦回路抽抽了，就抽了。

　　法拉第電磁感應定律，你百度下

　　發電機通由定、轉、端蓋.機座及軸承等部件構

　　定由機座.定鐵芯、線包繞組、及固定些部其結構件組

　　轉由轉鐵芯、轉磁極(磁扼.磁極繞組)、滑環、(稱銅環.集電環)、電扇及轉軸等部件組

　　通軸承、機座及端蓋發電機定轉銜接組裝起使轉能定旋轉通滑環通入定勵磁電流使定旋轉才磁場定線圈做切開磁力線運產應電勢通接線端引接路便產電流同步發電機和其它類型的旋轉電機一樣，由固定的定子和可旋轉的轉子兩大部分組成。一般分為轉場式同步電機和轉樞式同步電機。

　　最常用的是轉場式同步發電機,其定子鐵心的內圓均勻分布著定子槽，槽內嵌放著按規則排列的三相對稱繞組。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。

　　轉子鐵心上裝有制成必定形狀的成對磁極，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構成極性相間的分布磁場，稱為勵磁磁場(也稱主磁場、轉子磁場)。

　　原動機拖動轉子旋轉（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一同旋轉并依次切開定子各相繞組（相當于繞組的導體反向切開勵磁磁場）。

　　因為電樞繞組與主磁場之間的相對切開活動，電樞繞組中將會感應出大小和方向按周期性改變的三相對稱交變電勢。經過引出線，即可供給交流電源。

　　所謂的同步就是轉子的轉速等于定子旋轉磁場的轉速。

發電機工作原理：發電機的結構和工作原理

　　1　交流發電機的組成：

　　一般由轉子總成、定子總成、整流器總成、端蓋、皮帶輪、風扇等組成。

　　1－后端蓋　2、3、4－碳刷及碳刷架　5－整流板　6－二極管

　　7－轉子　8－定子總成　9－前端蓋　10－風扇　11－皮帶輪

　　（1）轉子總成：轉子的功用是產生旋轉磁場。

　　轉子由爪極、磁軛、磁場繞組、導電滑環、轉子軸組成：

　　1－導電滑環　2－轉子軸　3－爪極　4－磁軛　5－磁場繞組

　　轉子軸上壓裝著兩塊爪極，兩塊爪極各有六個鳥嘴形磁極,爪極空腔內裝有磁場繞組 (轉子線圈)和磁軛。

　　導電滑環由兩個彼此絕緣的銅環組成，導電滑環壓裝在轉子軸上并與軸絕緣，兩個導電滑環分別與磁場繞組的兩端相連。

　　當兩導電滑環通過碳刷通入直流電時，磁場繞組中就有電流通過，并產生軸向磁場，當發電機轉子軸在發動機的驅動下旋轉時，即磁場同步旋轉。

　　（2）定子：定子的功用是產生三相交流電。

　　定子由定子鐵心和定子繞組成：

　　定子鐵心由內圈帶槽的硅鋼片疊成，定子繞組的導線就嵌放在鐵心的槽中。

　　定子繞組有三個線圈，又稱為三相繞組。三個線圈的連接方式有星形接法（Y接）或三角形接法，都能產生三相交流電。

　　三相繞組的星形接法：

　　星形接法

　　星形接法應用于汽車大部分的發電機，三個線圈的公共端稱為中性點，用N表示，中性點N常用于控制充電指示系統。

　　三相繞組的三角形接法：

　　三角形接法

　　三角形接法用利于提高發電機的輸出功率。

　　三相繞組的必須按一定要求繞制,才能使之獲得頻率相同、幅值相等、相位互差120°的三相電動勢。

　　（3）整流器：發電機的三相繞組輸出的是三相交流電，而汽車用電系統采用的直流電，在發電機內部設有整流器，用于將交流電轉變為直流輸出。關于整流器原理和結構將在下面的章節中詳細介紹。

　　2　交流發電機產生三相交流電的原理：

　　發電機的定子和轉子圖

　　（1）轉子線圈必須通電產生磁場：通過F和E接柱為轉子線圈供電，轉子線圈通電產生磁場；

　　（2）發動機工作驅動轉子旋轉：即是磁場旋轉，定子線圈切割磁力線，在定子線圈中產生交流電。因三個定子線圈的布置決定了三個線圈產生的交流電相位互錯120度，的以稱為三相交流電。

　　（3）定子線圈輸出的交流電壓的的幅值與發電機轉速成比例增大。調節器調控轉子線圈的通電電流的大小從而控制發電機的輸出電壓。

　　三相交流電圖

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