发电机的工作原理是什么

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，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。

电刷上不加直流电压，用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线，而在其中感应产生电动势，电动势方向按右手定则确定。这种电磁情况表示在图上。由于电枢连续地旋转，，因此，必须使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割N极和S极下的磁力线，虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的．线圈内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷A，B端的电动势却为直流电动势(说得确切一些，是一种方向不变的脉振电动势)。因为，电枢在转动过程中，无论电枢转到什么位置，由于换向器配合电刷的换向作用，电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势，因此，电刷A始终有正极性。同样道理，电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如每极下的线圈数增多，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。同时也说明子直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。

发电机的发电过程是一种能量转换过程，例如，水流动的能量带动水轮机转动，由水轮机带动发电机转动，并输出感应电动势，即将水库中水流的能量转换为电能。

发电机基本的工作过程即为将各种带动发电机转子转动的机械能，通过电磁感应转换为电能的过程。

1直流发电机的工作原理

直流发电机工作时，外部机械力的作用带动导体线圈在磁场中转动，并不断切割磁感线，产生感应电动势。

图1所示为典型直流发电机的工作原理示意图

图2所示为直流发电机转子绕组开始旋转瞬间的工作过程。当外部机械力带动绕组转动时，线圈ab和cd分别做切割磁感线动作，根据电磁感应原理，绕组内部产生电流，电流的方向由右手定则可判断为：感应电流经线圈dccbba、换向器1、电刷A、电流表、电刷B、换向器2形成回路。图3所示为直流发电机转子绕组转过90°后的工作过程。当绕组转过90°时，两个绕组边处于磁场物理中性面，且电刷不与换向片接触，绕组中没有电流流过，F=0，转矩消失。图4所示为直流发电机转子绕组再经90°旋转后的工作过程。受外部机械力作用，转子绕组继续旋转，这时绕组继续做切割磁感线动作，绕组中又可产生感应电流，该感应电流经绕组abbccd、换向器2、电刷A、电流表、电刷B、换向器1形成回路。从图5中可以看到，转子绕组内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷AB端的电动势却是直流电动势，即通过换向器配合电刷，使转子绕组输出的电流始终是一个方向，即为直流发电机的工作原理。值得注意的是，在实际直流发电机中，转子绕组并不是单线圈，而是由许多线圈组成的，绕组中的这些线圈均匀地分布在转子铁芯的槽内，线圈的端点接到换向器的相应滑片上。换向器实际上由许多弧形导电滑片组成，彼此用云母片相互绝缘。线圈和换向器的滑片数目越多，发电机产生的直流电脉动就越小。一般中小型直流发电机输出的电压有115V、230V、460V，大型直流发电机输出电压为800V左右。

发电机的形式很多，但其工作原理都是基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原理是:利用适当的磁性和导电材料，形成磁路和电路进行相互电磁感应，从而产生电磁功率，达到能量转换的目的。它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流、气流、燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传递给发电机，再由发电机转化为电能。

柴油机带动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。在柴油机的气缸内，经过空气滤清器过滤的洁净空气与喷油器喷出的高压雾化柴油充分混合，在活塞的向上挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞向下运动，称为“做功”。无论是柴油发电机还是汽油发电机，所有的气缸都按照一定的顺序做功，作用在活塞上的推力通过连杆变成驱动曲轴转动的力，从而带动曲轴转动。

通过将无刷同步交流发电机与动力机器的曲轴同轴安装，发电机的转子可以由动力机器的旋转驱动。利用“电磁感应”原理，发电机将输出感应电动势，感应电动势可以通过闭合的负载电路产生电流。同步发电机的工作过程可以简单地看作是DC发电机中取消换向器装置后的工作过程，即发电机转子绕组转动时没有换向过程，电流输出方向发生变化。DC发电机的工作原理是利用电刷的换向作用，将电枢线圈中感应出的交变电动势，由换向器从刷端抽出时，变为DC电动势。

此外，在交流同步发电机中，不是转子绕组切割磁感应线，而是转子产生旋转磁场(励磁装置是电流的励磁绕组)，使定子绕组切割磁感应线，从而产生感应电动势并通过端子引出。无论是柴油发电机还是汽油发电机，所有的气缸都按照一定的顺序做功，作用在活塞上的推力通过连杆变成驱动曲轴转动的力，从而带动曲轴转动。通过将无刷同步交流发电机与动力机器的曲轴同轴安装，发电机的转子可以由动力机器的旋转驱动。利用“电磁感应”原理，发电机将输出感应电动势，感应电动势可以通过闭合的负载电路产生电流。

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