正弦交流电的产生

正弦交流电的产生

正弦交流电是由交流发电机产生的，而发电机则是利用电磁感应的原理，将机械能转变为电能的装置。

在日常的生产和生活中，电动机应用的场合很多，很多设备都是采用电动机作为动力源。给电动机加上交流电源，电动机就会运转。常见的交流异步电动机是由定子绕组和转子构成的，交流电源加到定子绕组上就会产生旋转磁场，旋转磁场便会带动转子旋转。而发电机则相反，旋转转子就会在定子绕组中感应出交变的电压（即电动势）。

交流发电机的基本结构和原理如图2-3所示。转子是由永磁体构成的，当水轮机或汽轮机带动发电机转子旋转时，转子磁极旋转，会对定子绕组辐射磁场，磁力线切割定子绕组，定子绕组中便会产生感应电动势，转子磁极转动一周就会使定子绕组产生相应的电动势（电压）。

由于感应电动势的强弱与感应磁场的强度成正比，感应电动势的极性也与感应磁场的极性相对应。定子绕组所受到的感应磁场是正反向交替周期性变化的。转子磁极匀速转动时，感应磁场是按正弦规律变化的，发电机输出的电动势则为正弦波形。

发电机是根据电磁感应原理产生电动势的，当绕组受到变化磁场的作用时，即绕组切割磁力线便会产生感应磁场，感应磁场的方向与作用磁场方向相反。发电机的转子可以被看作是一个永磁体，如图2-4（a）所示，当N 极旋转并接近定子绕组时，会使定子绕组产生感应磁场，方向为N →S，绕组产生的感应电动势为一个逐渐增强的曲线，当转子磁极转过绕组继续旋转时，感应磁场则逐渐减小。

当转子磁极继续旋转时，转子磁极S 开始接近定子绕组，磁场的磁极发生了变化，如图2-4（b）所示，定子绕组所产生的感应电动势极性也翻转180° ，感应电动势输出为反向变化的曲线。转子旋转一周，感应电动势会重复变化一次。由于转子旋转的速度是均匀恒定的，因此输出电动势的波形为正弦波。

单相交流电的产生

在发电机中如定子绕组是一组，它所产生的感应电动势（电压）也为一组，如图2-5所示，由两条线传输，这种电源就是单相电源。这种方式多在小型移动发电机中采用。

两相交流电的产生

在发电机内设有两组定子绕组互相垂直地分布在转子外围，如图2-6所示。转子旋转时两组定子绕组产生两组感应电动势，这两组电动势之间有90°的相位差。这种电源为两相电源。这种方式多在自动化设备中使用。