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交流电机原理

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交流电机原理

发布日期:2018-05-04 18:16 来源:http://www.ys-hydraulics.com 点击:

  实现机械能和交流电能相互转换的机械。由于交流电力系统的巨大发展,交流电机已成为最常用的电机。交流电机与直流电机相比,由于没有换向器(见直流电机的换向),因此结构简单,制造方便,比较牢固,容易做成高转速、高电压、大电流、大容量的电机。交流电机功率的覆盖范围很大,从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦。20世纪80年代初,最大的汽轮发电机已达150万千瓦。

  交流电机按其功能通常分为交流发电机、交流电动机和同步调相机几大类。由于电机工作状态的可逆性(见电机),同一台电机既可作发电机又可作电动机。把电机分为发电机与电动机并不很确切,只是有些电机主要作发电机运行,有些电机主要作电动机运行。

  交流电机按品种分有同步电机、异步电机两大类。同步电机转子的转速□□与旋转磁场的转速相同,称为同步转速。□□与所接交流电的频率 (□)、电机的磁极对数(□)之间有严格的关系  □□=□/□在中国,电源频率为50赫,所以二极电机的同步转速为3000转/分,四极电机的同步转速为1500转/分,余类推。异步电机转子的转速总是低于或高于其旋转磁场的转速,异步之名由此而来。异步电机转子转速与旋转磁场转速之差(称为转差)通常在10%以内。由此可知,交流电机(不管是同步还是异步)的转速都受电源频率的制约。因此,交流电机的调速比较困难,最好的办法是改变电源的频率,而以往要改变电源频率是比较复杂的。所以70年代以前,在要求调速的场合,多用直流电机。随着电力电子技术的发展,交流电动机的变频调速技术已开始得到实用。

  交流电机一般采用三相制,因为三相交流电机与单相电机相比,无论在性能指标,原材料利用和价格等方面均有明显的优越性。同样功率的三相电机比单相电机体积小,重量轻,价格低。三相电动机有自起动能力。单相电机没有起动转矩,为解决起动问题,需采取一些特殊的措施(见单相异步电动机)。单相电机的转矩是脉动的,噪声也比较大,但所需的电源比较简单,特别是在家庭中使用十分方便。因此小型家用电机和仪用电机多采用单相电机。

交流电机原理

    交流发电机的磁路是:转子爪极的磁力线从转子的N极出发,穿过转子与定子之间很小的气隙进入定子铁心,最后又经过空气隙回到相邻的S极,并通过磁轭构成了磁回路。转子磁极呈鸟嘴形,可使定子绕组感应的交流电动势近似于正弦曲线的波形。

    当转子旋转时,由于定子绕组与磁力线有相对的切割运动,所以在三相绕组中产生频率相同,幅值相等,相位互差120°电角度的正弦电动势为eA、eB和eC。

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、整流原理和过程

在交流发电机中,整流器是利用硅二极管的单向导电性能进行整流的。

在三相桥式全波整流电路中,三个正二极管的正极引出线分别同三相绕组的首端相连。在某一瞬间,只有与电位最高的一相绕组相连的正二极管导通。同样,三个负二极管的引出线也同三相绕组的首端相连。在同一瞬间,只有与电位最低的一相绕组相联的负二极管导通。这样反复循环、6只二极管轮流导通,在负载两端便得到一个较平稳的脉动的直流电压。

下图为6只二极管组成的三相桥式全波整流电路及产生的电压波形图。


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中性点电压一般用来控制各种用途的继电器,如磁场继电器、充电继电器等。


三、交流发电机的励磁方式

交流发电机开始发电时,需由蓄电池供给励磁电流,此时为它励。

当发电机达到蓄电池电压时,即由发电机自己供给励磁电流,也就是由它励转变为自励。


四、不同形式交流发电机的电路连接方式及原理

1、9管交流发电机

9管交流发电机的特点是除了常用的6个二极管外,又增加了3个小功率二极管,专门用来供给磁场电流,又称为磁场二极管。采用磁场二极管后,可以省去充电指示灯继电器,其线路连接关系如图所示。

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2、8管交流发电机

8管交流发电机除了三相桥式整流电路的6个二极管外,还具有2个中性点二极管,利用中性点二极管的输出可以提高发电机的输出功率。如图所示。

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发电机高速运转时:

1)当中性点电压的瞬时值高于输出电压(14V)时,从中性点输出电流,如图2—11a所示。

其输出电路为:定子绕组→中性点二极管VD7→负载和蓄电池→负极管→定子绕组。

2)当中性点电压瞬时值低于负极电位时,流过中性点二极管VD8的电流如图2—11b所示。

其输出电路为:定子绕组→正极管→B接线柱→负载和蓄电池→中性点二极管VD8→定子绕组。


当交流发电机输出电流时,中性点的电压含有交流成分,即中性点三次谐波电压,且幅值随发电机的转速而变化。如图所示。

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3、11管交流发电机

11管交流发电机由6个三相桥式整流二极管,3个磁场二极管和2个中性点二极管组成,如图所示。

11管交流发电机兼有8管与9管交流发电机的特点和作用。


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