柴油發電機的工作原理圖解

      發電機的發電過程是種能量轉換過程，發電機的工作原理是由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，柴油機運轉帶動設備的大輪運轉，然后由皮帶動發電機轉動，并輸出感應電動勢，即將柴油機的動力能量轉換為電能；也由水輪機、汽輪機、風車或其他動力機械驅動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發電機，再由發電機轉換為電能。

　　發電機的基本元件就是原動機、轉子、定子：原動機提供能量驅動轉子旋轉，轉子利用剩磁或者直流電產生磁場，當轉子旋轉時對于定子就形成相對的切割磁力線運動，在定子上就會產生個感應電勢，如果定子和外部回路接通形成閉合回路就有電流輸出給負荷了。柴油發電機組是種發電設備，系指以柴油等為燃料，以柴油機為原動機帶動發電機發電的動力機械。整套機組般由柴油機、發電機、控制箱、燃油箱、起動和控制用蓄電瓶、保護裝置、應急柜等部件組成。
　　柴油發電機組原理簡而言之，就是柴油機驅動發電機運轉。在汽缸內，經過空氣濾清器過濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油 充分混合，在活塞上行的擠壓下，體積縮小，溫度迅速升高，達到柴油的燃點。柴油被點燃，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動活塞下行，稱為“作功”。各汽缸按定順序依次作功，作用在活塞上的推力經過連桿變成了推動曲軸轉動的力量，從而帶動曲軸旋轉。
　　將無刷同步交流發電機與柴油機曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機的旋轉帶動發電機的轉子，利用‘電磁感應’原理，發電機就會輸出感應電動勢，經閉合的負載回路就能產生電流。
　　般我們見到的發電機有兩種分別是直流發電機和交流同步發電機兩種，接下來我們來詳細通過圖解的方式來看看具體的工作原理

　　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種交變電動勢，而在電刷AB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。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，X、Y、Z稱為繞組的末，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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