同步發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為交流電能的設(shè)備。它工作時(shí)既有電磁運(yùn)動(dòng)，又有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，那么交流電能如何產(chǎn)生？

 

　　同步發(fā)電機(jī)的工作原理

 

　　在設(shè)計(jì)同步發(fā)電機(jī)時(shí)，若適當(dāng)選擇磁極的形狀，使得勵(lì)磁繞組通直流電后，定子、轉(zhuǎn)子之間的磁感應(yīng)強(qiáng)度近似于按正弦規(guī)律分布。同步發(fā)電機(jī)所謂“同步”，就是說發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，在定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙里便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場是發(fā)電機(jī)的主磁場又稱為轉(zhuǎn)子磁場。當(dāng)主磁場切割定子三相電樞繞組的線圈時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生三相感應(yīng)電勢，接通負(fù)載后，在電樞繞組中流過感應(yīng)電流，這個(gè)交變電流也在發(fā)電機(jī)的氣隙中產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場。這個(gè)旋轉(zhuǎn)稱為電樞磁場，又稱為定子磁場。根據(jù)右手螺旋守則，電樞磁場的等效磁極N’S’，如圖2.102（a）所示。當(dāng)主磁場由發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)到一個(gè)新的位置時(shí)，電樞磁場的等效磁極N’S’也隨之旋轉(zhuǎn)到另一位置，如圖2.102（b）所示。

 

　　由圖2.102可知，主磁場被發(fā)電機(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它拉著電樞旋轉(zhuǎn)，就像兩塊磁鐵之間有相互吸引力一樣。就是說發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)電樞磁場以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，兩者之間保持同步，故稱為同步發(fā)電機(jī)。電樞磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速。

 

　　由于定子三相繞組在空間的位置是對稱的，彼此相差120°電角度，因此，定子繞組切割磁力線時(shí)，將產(chǎn)生對稱三相感應(yīng)電勢，即

 

　　（2-22）

 

　　定子每相繞組感應(yīng)電勢的有效值為

 

　　（2-23）

 

　　如果將電樞繞組接成星形，并且接上三相對稱負(fù)載后，在感應(yīng)電勢的作用下，電路中產(chǎn)生對稱的三相電流，向負(fù)載輸出交流電能。
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