直流發電機和交流發電機區別工作原理結構方式_第1頁
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文檔簡介

1、直流發電機和交流發電機區別、工作原理、結構方式直流電機與交流電機區別直流電機具有良好的啟動特性和調速特性。因此,在調速性能要求較高的大型設備,比如軋鋼機上都采用直流電動機拖動。但它存在著直流換向問題,結構復雜,維護檢修不方便,而且消耗有色金屬多。一、直流電機的優點² 直流電機具有良好的啟動特性和調速特性² 直流電機的轉矩比較大² 維修比較便宜。² 直流電機的直流相對于交流比較節能環保。二、直流電機的缺點² 直流電機制造比較貴² 有碳刷三、交流電機的優點² 交流電機 制造比較便宜。² 矢量變頻技術的發展,已經可以用變

2、頻電機模擬成直流電² 相對于直流電機在結構簡單、維護容易、對環境要求低以及節能和提高生產力等方面具有足夠的優勢,使得交流調速已經廣泛運用于工農業生產、交通運輸、國防以及日常生活之中。四、交流電機的缺點1.交流電機的啟動性和調速性較差交流電機根據轉速可分為同步電機和異步電機。一、同步電機的主要運行方式有三種,即作為發電機、電動機和補償機運行。作為發電機運行是同步電機主要的運行方式,作為電動機運行是同步電機的另一種重要的運行方式。同步電動機的功率因數可以調節,在不要求調速的場合,應用大型同步電動機可以提高運行效率。近年來,小型同步電動機在變頻調速系統中開始得到較多地應用。同步電機還可以接

3、于電網作為同步補償機。這時電機不帶任何機械負載,靠調節轉子中的勵磁電流向電網發出所需的感性或者容性無功功率,以達到改善電網功率因數或者調節電網電壓的目的。二、異步電機異步電機是一種交流電機,其負載時的轉速與所接電網的頻率之比不是恒定關系。還隨著負載的大小發生變化。負載轉矩越大,轉子的轉速越低。異步電機包括感應電機、雙饋異步電機和交流換向器電機。感應電機應用廣泛,在不致引起誤解或混淆的情況下,一般可稱感應電機為異步電機。² 優點:結構簡單,制造方便,價格便宜,運行方便。² 缺點:功率因數滯后,輕載功率因數低,調速性能稍差。² 主要做電動機用,一般不做發電機!三相異步

4、電機按轉子結構形式分為屬籠式、繞線式;按外殼結構形式可分為開啟式、防護式、封閉式和防爆式;按安裝形式可分為立式、臥式。交流發電機結構詳細介紹發電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成。 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構件組成。轉子由轉子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護環、中心環、滑環、風扇及轉軸等部件組成。 由軸承及端蓋將發電機的定子,轉子連接組裝起來,使轉子能在定子中旋轉,做切割磁力線的運動,從而產生感應電勢,通過接線端子引出,接在回路中,便產生了電流。(一)轉子轉子的功用是產生旋轉磁場,轉子圖如下:轉子由爪極、磁軛、磁場繞組、集電環、轉子軸組成轉子軸上壓裝著兩塊爪極,

5、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。集電環由兩個彼此絕緣的銅環組成,集電環壓裝在轉子軸上并與軸絕緣,兩個集電環分別與磁場繞組的兩端相連。當兩集電環通入直流電時(通過電刷),磁場繞組中就有電流通過,并產生軸向磁通,使爪極一塊被磁化為N極,另一塊被磁化為S極,從而形成六對相互交錯的磁極。當轉子轉動時,就形成了旋轉的磁場。交流發電機的磁路為:磁軛N極轉子與定子之間的氣隙定子定子與轉子間的氣隙S極磁軛。(二)定子定子的功用是產生交流電。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。定子繞組有三相,三相繞組采用星形接法或三

6、角形(大功率)接法,都能產生三相交流電。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。² 每個線圈的兩個有效邊之間的距離應和一個磁極占據的空間距離相等。² 每相繞組相鄰線圈始邊之間的距離應和一對磁極占據的距離相等或成倍數。² 三相繞組的始邊應相互間隔2+120o電角度(一對磁極占有的空間為360o電角度)例:國產JF13系列交流發電機三相繞組繞制結構參數如下:u 磁極對數p6對u 定子槽數z36槽u 定子繞組相數m3相u 每個線圈匝數N13匝u 繞組聯結方法Y型聯結在國產JF13系列交流發電機中,一對磁極占6

7、個槽的空間位置(每槽60o電角度),一個磁極占3個槽的空間位置,所以每個線圈兩條有效邊的位置間隔是3個槽,每相繞組相鄰線圈始邊之間的距離6個槽,三相繞組的始邊的相互間隔可以是2個槽,8個槽,14個槽等。(三)整流器交流發電機整流器的作用是將定子繞組的三相交流電變為直流電,6管交流發電機的整流器是由6只硅整流二極管組成三相全波橋式整流電路,6只整流管分別壓裝(或焊裝)在兩塊板上。1汽車用硅整流二極管特點² 工作電流大,正向平均電流50A,浪涌電流600A;² 反向電壓高,反向重復峰值電壓270V,反向不重復峰值電壓300V;² 只有一根引線。并且有的二極管引線是正極

8、,有的二極管引線是負極,引出線為正極的管子叫正極管,引出線為負極的管子叫負極管,所以說整流二極管有正二極管和負二極管之分。2整流管的安裝將正極管安裝在一塊鋁制散熱板上,稱為正整流板;將負極管安裝另一塊鋁制散熱板上,稱為負整流板,也可用發電機后蓋代替負整流板。在正整流板上有一個輸出接線柱B(發電機的輸出端)。負整流板上直接搭鐵。負整流板上一定和殼體相聯接。整流板的形狀各異,有馬蹄形、長方形、半圓形等(四)端蓋端蓋一般分兩部分(前端蓋和后端蓋),起固定轉子、定子、整流器和電刷組件的作用。端蓋一般用鋁合金鑄造,一是可有效的防止漏磁,二是鋁合金散熱性能好。后端蓋上裝有電刷組件,有電刷、電刷架和電刷彈簧

9、組成。電刷的作用是將電源通過集電環引入磁場繞組。磁場繞組(兩只電刷)和發電機的聯接不同,使發電機分為內搭鐵型和外搭鐵型兩種² 內搭鐵型發電機:磁場繞組負電刷直接搭鐵的發電機(和殼體直接相連)。² 外搭鐵型發電機:磁場繞組的兩只電刷都和殼體絕緣的發電機。外搭鐵型發電機的磁場繞組負極(負電刷)接調節器,通過后再搭鐵。二、8管交流發電機8管交流發電機(如夏利車用)和6管交流發電機的基本機構是相同的,所不同的是整流器有8只硅整流二極管,其中6只組成三相全波橋式整流電路,還有2只是中性點二極管,1只正極管接在中性點和正極之間,1只負極管接在中性點和負極之間。對中性點電壓進行全波整流。

10、試驗表明:加裝中性點二極管的交流發電機在結構不變的情況下可以提高發電機的功率10%15%。中性點二極管提高發電機功率的原理:交流發電機中性點電壓為三次諧波,隨著發電機轉速的提高,中性點三次諧波電壓也升高。當中性點電壓瞬時值高于三相繞組的高值時,中性點正極管導通對外輸出電流;電流回路為:中性點中性點正極管負載某一負極管定子繞組中性點。當中性點電壓瞬時值低于三相繞組的低值時,中性點負極管導通對外輸出電流;電流回路:中性點定子繞組某一正極管負載中性點負極管中性點。交流發電機組工作原理交流電機分同步和異步電機,同步主要用作發電機,異步主要是電動機。我主要說一下異步電動機吧,由于異步電動機結構簡單,價格

11、便宜,維護方便,運行可靠等特點得到了廣泛的應用。交流電機雖然結構簡單,但是工作原理其實比直流電機要復雜一點,如果要理解清楚也更加費勁。在交流電機的定子上通上三相對稱交流電,如右圖所示,定子不動,僅僅通過電流的變化就能產生旋轉的合成磁場,這個磁場像一個繞著定子旋轉的磁鐵。有了這個旋轉的磁鐵,一切就都好辦了,在定子內部隨便放一個閉合的線圈,在這個閉合線圈里就會感應出電動勢和電流,就會產生電磁力,閉合線圈就會轉動起來。也可以這么理解,定子上有一個旋轉的磁鐵,轉子閉合線圈由于感應帶電,其實也變成了一個電磁鐵,外面的電磁鐵在轉,就會帶著里面的電磁鐵轉,于是交流電機的轉子就轉起來了。定子磁場的旋轉速度叫同

12、步轉速,里面轉子其實是被定子磁場牽引著在轉動,所以它的轉速會比定子磁場的轉速慢,所以叫異步轉速。所以有了異步電動機的名稱。交流電機的轉子就是這么簡單的幾個閉合線圈,或者說閉合導體,像一個鼠籠子一樣,所以又叫鼠籠式異步電動機。另外,由于轉子內部的電動勢和電流是由于定子磁場感應出來的,所以又把異步電動機叫做感應電動機。所以三相交流異步電動機的名字比較多:交流電機,異步電機,感應電機,都是在說它,是從不同的角度給它起的名字而已。直流發電機工作原理下圖就是直流電動機簡單的物理模型。工作原理: 1. 直流電源電流順著電源正極流到了左邊的電刷上面,電刷和換向器相互摩擦,電流經過左邊的換向器(也叫換向片,這

13、個電機有左右兩個換向片)流進線圈,從線圈的右邊流出來,經過右邊的換向片和右邊的電刷流回到電源的負極,形成了閉合回路。2. 由于線圈處在主磁極(圖中的N和S)的磁場中,線圈會受到電磁力的作用,線圈的兩個邊由于電流的方向不同(左邊的電流向里流,右邊的向外流),所以兩個線圈邊受到大小相同方向相反的電磁力,這兩個電磁力剛好形成了電磁轉矩,在電磁轉矩的拉動下,線圈開始轉動了。直流電機中線圈嵌放在轉子槽中,電動機就開始轉動了。3.左右換向片跟著轉軸轉動,而電刷固定不動,轉動一圈以后,右邊的線圈到了左邊,左邊的線圈到了右邊,但是由于換向片的存在,現在處在左邊的線圈內的電流方向和原來處在左邊的線圈變的電流的方向一樣流向里,所以受到的電磁力方向

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