交流发电机的工作原理

交流发电机的工作原理

交流发电机利用电磁感应原理，将发动机带动发电机轴转动的机械能转变为电能输出。根据法拉第电磁感应定律，当穿过一个闭合回路所包围的面积的磁通量（磁力线数）发生变化时（导体和磁场之间存在相对运动），回路中就有感应电动势产生，如果回路为闭合导体回路，则有感应电流产生 。

交流发电机就是根据上述原理设计制成，只是发电机的磁场是电磁场。给两个炭刷上通人固定方向的电流（如炭刷a流人、炭刷b流出），则线圈附近就会产生磁场，磁场的方向用右手定则来判定。为增加磁场的强度，在线圈中间插一软铁，通电流后形成磁铁。磁铁周围磁力线的方向从N极出来，由S极回到磁铁形成环路。软铁上固接一根轴，当发动机带动此轴旋转，便形成旋转磁场，使导线和磁场之间产生了相对运动。

交流发电机定子的三相绕组按一定的规律嵌套在发电机的定子槽内，彼此互差120°电角度。当转子磁场绕组接通直流电源时，转子的爪极被磁化为N极和S极。其磁力线由N极出发，穿过转子与定子之间很小的气隙进入定子铁心，最后又通过气隙回到S极。

同步发电机是根据电磁感应原理工作的，它通过转子磁场和定子绕组的相对运动，将机械能转变为电能。

当转子在外力带动下，转子磁场和定子导体作相对运动，即导体切割磁力线，因此在导体中产生感应电动势，其方向可根据右手定则判定。由于转子磁极的位置使导体以垂直方向切割磁力线，所以此时定子绕组中的感应电动势最大。

当磁极转过90度后。磁极成水平位置，导体不切割磁力线，其感应电动势为零。转子再转90度，定时定子绕组又以垂直方向切割磁力线，使感应电动势达到最大值，但方向与前相反。

当转子再转90度，感应电动势又变为零。这样转子转动一周，定子绕组的感应电动势也发生正、负变化。如果转子连续匀速旋转，在定子绕组中就感应出一个周期性不断变化的交变电动势。