直流发电机工作原理解析

直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

下图为直流发电机的物理模型,N、S为定子磁极,abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈,线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子或电枢。线圈的首末端a、d连接到两个相互绝缘并可随线圈一同旋转的换向片上。转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。

当原动机驱动电机转子逆时针旋转时,线圈abcd将产生感应电动势,感应电动势的方向按右手定则确定(磁感线指向手心,大拇指指向导体运动方向,其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向)。如图4-9a所示,导体ab在N极下,a点高电位,b点低电位;导体cd在S极下,c点高电位,d点低电位;电刷A极性为正,电刷B极性为负。

图4-9 直流发电机工作原理(www.xing528.com)

当原动机驱动电机转子逆时针旋转180°后,如图4-9b。导体ab在S极下,a点低电位,b点高电位;导体cd在N极下,c点低电位,d点高电位;电刷A极性仍为正,电刷B极性仍为负。

从图中可以看出,和电刷A接触的导体永远位于N极下,同样,和电刷B接触的导体永远位于S极下。因此,电刷A始终有正极性,电刷B始终有负极性,所以电刷端能引出方向不变但大小变化的脉振电动势。如果电枢上线圈数增多,并按照一定的规律把它们连接起来,可使脉振程度减小,就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。

实际直流发电机的电枢根据实际需要有多个线圈。线圈分布在电枢铁心表面的不同位置,按照一定的规律连接起来,构成电机的电枢绕组。