永磁交流發電機原理和構造

根據電磁感應機理，當導線在穩定磁場中做切割磁力線的運動時，運動導體內電子受到洛倫茲力的的功能會在導線兩端發生電勢，電勢方向遵循右手定則，這樣產生的電勢稱為動生電動勢。發電機就是根據這個原理來發電的，下面通過一個原理模型來演示發電機的工作機理。
現在用一對磁鐵來發生發電機的磁場，磁力線從北極到南極。注：為簡易清晰，在此圖中沒有顯示閉合的磁路，僅顯示用來產生電勢部分的磁場。在磁場內放入矩形線圈，線圈兩端通向兩個滑環，滑環通過電刷連接到輸出線上，輸出線。
當線圈旋轉時，根據電磁感應機理，線圈兩端將會產生感應電動勢，當磁場是均勻的，矩形線圈作勻速旋轉時，感應電勢按正弦規律變化，在負載電阻上有正弦交流電通過，所以是一臺單相交流發電機原理模型。
下面有一個動畫演示這個工作流程，動畫中綠色小球運動的方向表示感應電流的方向、運動的轉速表示感應電流的大小。
在交流發電機機理課件中模型的磁場是不動的，線圈在磁場中旋轉產生感應電勢。在實際發電機中發生感應電勢的線圈是不運動的，運動的是磁場。發生磁場的是一個可旋轉的磁鐵，兩端為南、北兩磁極，是發電機的轉子，線圈在磁鐵外圍，與磁鐵轉軸同一平面。當磁鐵旋轉時發生旋轉磁場，線圈切割磁力線。
由于空氣的磁導率偏低，在旋轉磁鐵的外圍安上環型鐵芯，也就是定子，可大大加強磁鐵的磁感應強度。在定子鐵芯的內圓有一對槽，線圈嵌裝在槽內。為了看清線圈電流與轉子的運動關系，把定子變成半透明的。當磁鐵旋轉時，線圈切割磁力線。
真正發電機的轉子是電磁鐵，轉子上繞有勵磁線圈，通過滑環向勵磁線圈供電來產生磁場。把定子與線圈安在轉子外圍，一個單相交流發電機機理模型就構成了，見圖3。
轉子作勻速旋轉時，線圈就感生交流電流，運動的方向表示感應電流的方向、運動的轉速表示感應電流的大小。
在這個模型中感生電壓的頻率與轉子轉速完全相同，感生的電壓的變化與轉子旋轉完全對應，當轉速為每分鐘1500轉時，發出的交流電頻率為50赫茲（hz）。因為定子繞組只有一個線框，只能發出單相交流電。有關三相交流發電機請到三相交流發電機原理模型課件。
這種旋轉磁場的發電機稱為旋轉磁極式同步發電機。在以下動畫中從旋轉電樞模型開始引薦，再推薦旋轉磁極式同步發電機機理模型。
以上所有的參數均是基于康明斯發電機組帶柴油泵、水泵、機油泵、空濾器和消聲器運轉時獲得。


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