产品展示
当前位置:主页 > 产品展示 >
亚博足彩直流发电机的结构和工作原理
时间:2020-06-24 18:18

  直流发电机的结构和工作原理_电力/水利_工程科技_专业资料。直流发电机的结构和工作原理

  [發電機] [發電機是一種把機械能轉化為電能的裝 置。它的基本原理是使線圈在磁場中轉 動,依照電磁感應的定律,在線圈內產 生感生電動勢。] 發電機大致可分為交流發電機和直流發電機兩種, 它們的結構大致相同,衹是交流發電機是採 用集流環;直流發電機則採用換向器。 構造包括: - 磁鐵:產生磁場的永久磁鐵。 - 電樞:能夠自由旋轉的線圈。 - 集流環(換向器): 電流傳導的金屬 裝置。 -電刷: 促使電流流往負載的一 項裝置,而物料多採用 碳。 下面是一個簡單交流發電機的基本結構圖: 電樞:輸出的電壓會在此處被感應而生,所以 流向負載的電 流也流經電樞,集流環和電刷。 磁場:通常在大的交流機中,磁場為旋轉部份 (轉子)。因為 較容易通過集流環的連接把需要的低電壓和低 電流容易轉 至磁場。 原動機:是機械動力之源,用來推酌交流機的 轉子。 交流發電機工作理: 電樞線圈置於一對磁極之間,而電樞線圈的兩端分別連接在 兩個圓環形的集流環上,各集流環則接在有固定位置的” 碳”電刷上。 若電樞線圈的圈面在垂直於磁場方向時,它的感應所動勢 則是最大數值電;樞線圈的圈面和磁場方向處於平衡時, 但它不能感應任何電動勢。 通常電樞線圈在磁場中旋轉時,每旋轉半個圈,即是180° 時,線圈內的電流流動方向會逆轉一次。 集流環會隨線圈轉動時,令電刷的正、負極也隨時間而 有所改變。因此使輸出電流方向交替變換(如下圖所示), 稱之交流電 ‘發電機輸出的電流和時間之關係線圖 (橫軸以下的電流線圖表示反向電流)’ 發電機主要分為兩大部分:轉子(rotor) 和定子(stator)。要產生感應電動勢,並不一定需要轉動電樞 線圈,轉動發電機內的磁場也可以達到同樣的目的。實際的 交流發電機就是轉動磁場來生電能,它的轉子就是磁極。 發電機的線圈由於要供應大電流, 所以要用較粗和較重的導線,所以 轉動起來不方便。 定子 轉子 定子的空間較大,因此較轉子更容易 容納重型線圈,也比較容易處理線圈的 絕緣問 題。 [直流發電機] 直流發電機的結構和工作原理 與交流發電機大致相同。它利 用一對換向器代替集流環使交 流電變成直流電。 換向器是由兩塊半圓筒形的金 屬片組成,此兩個半圓筒形的 金屬片之間並無接觸。在轉動 時,交替接觸兩個電刷,而交流發電 機的集流環則永遠都 是接觸同一個電刷的。 a b c d 直流發電機像交流發電機一樣,當線圈垂直於磁場時(如上圖 之圖a、圖c),發電機不能夠感應電動勢;但當線圈的一邊 轉到左面時,電動勢的方向向出,而轉到右面時,方向改變 為向入。在電樞裏的感應電動勢仍然是交流電。不過因為換 向器隨著轉動而接觸不同的電刷,使電流永遠由右面的電刷 流出而從左邊流入(如圖b和圖d),因此負載所得到的是直流 電而非交流電。 交、直流發電機的比較 直流發電機的應用並不普遍,主要是用作為 交流發電機的勵 磁機(供應磁場電流)。發電廠都是輸出交流電, 其原因是: -交流發電機由於可以三相發電,效率較高; -交流電可以藉變壓器隨意升高降低,使 傳輸更方便; 交流電轉換成直流電(整流)容易,反之則較難 [電磁爐] ? 利用電磁爐烹煮火鍋在香港非常普遍。 現在市面上還有家居煮食用的電磁爐和 食肆用的電磁爐發售。說來奇怪,電磁 爐的表面並不是金屬,在煮食的時候也 不會產生熱。你把手放在開啟的電磁爐 上也不覺得熱,但當放在上面的是個不 銹鋼煎鍋時,煎鍋便會被快速加熱。可 是,非金屬的炊具就不能被電磁爐加熱 了。 電磁爐是採用磁場感應渦 流原理,它利用高頻的電 流通過環形線圈,從而產 生無數封閉磁場力,當磁 場那磁力線通過導磁(如: 鐵質鍋)的底部,既會產 生無數小渦流(一種交變 電流,家用電磁爐使用的 是15-30KHZ的高頻電 流),使鍋體本生自行高 速發熱,然後再加熱鍋內 食物。 對於電磁爐的發熱原理我們可以這樣簡單的 理解: 首先,爐的內部有一個金屬線圈。當電流通過線圈時,會產生 磁場。如果這磁場是不斷隨時間改變的話,便會有一感應電場 產生在金屬煲內。金屬煲內的電子會受著這電場影響進行運動。 由於金屬煲有電阻,電子運動時會放出大量熱能,這些熱能便 可用作煮食。 磁場必須不斷改變,才能感應出電場。正所謂「電動生磁、磁動生電」。這 裏的「動」是指隨時間變化的意思。電與磁的關係十分有趣,有機會會再為 大家介紹。第二,金屬煲的電阻必須要足夠大,否則電子消耗的能量不夠大 時,不能用作煮食。一般來說,鐵和不銹鋼煲都可放在電磁爐上煮食;銅煲 就不大可能。第三,當電子流動時,會在爐的線圈感應一反方向的電動勢,如 果在這時候把煲拿走,此反電動勢就會消失。因此電磁爐可自動探測究竟煲 有沒有放好在爐上面,從而自動關閉電源。 由於非導磁性材料不能有效彙聚磁力線,幾乎不能形 成渦流(就像一個普通變壓器如果沒有矽鋼片鐵心, 而只有兩個繞組是不能有效傳送能量的),所以基本 上不加熱;另外,導電能力特別差的磁性材料由於其 電阻率太高,產生的渦流電流也很小,也不能很好產 生熱量。所以:電磁爐使用的鍋體材料是導電性能相 對較好,鐵磁性材料的金屬或者合金以及它們的複合 體。一般採用的鍋有:鑄鐵鍋,生鐵鍋,不鏽鐵鍋。 純不鏽鐵鍋材料由於其導磁性能非常低,所以在電磁 爐上並不能正常工作。 [由於能量是經由電磁場,而非通過 加熱的過程傳遞的,亚博足彩電磁爐本身便 不會被加熱至高溫。這特性使電磁 爐成為非常有效率的煮食工具。] [上圖是描述電磁爐原理的一張簡略圖 ] 圖 顯示了一個電磁爐的內部 結構。操作時,交流電通過 中間的螺線管,產生一個不 斷地急速變化的磁場。磁通 量的改變使金屬炊具中產生 了一個流通面積很大的感生 電流,稱為渦電流。因金屬 炊具的電阻小,渦電流大, 因此產生大量的熱,加熱了 食物。以下的短片顯示電磁 爐使一個線圈感生電流,導 致線圈發熱。 圖 8 電磁爐的內部。注意中間的一個大 螺線管。(注意:同學切勿除去電器的 外殼,否則可能引致電器故障甚至觸 電。) 電磁爐的[優點] ? 1能源效益 ? 熱效率高。一般家用電爐具的熱效率大都在50%—60%。如 微波爐为60%,普通電爐为56%,而一般煤气爐還不到50%。 由于電磁爐在工作時没有對周圍空气加熱的熱損耗,所以電磁 爐的熱效率可高達80%。因此它加熱時間短,也更節電能。 ? 2使用安全 ? 由於電磁爐加熱時沒有明火,本身也不會產生360℃以上的高 溫。由於電磁爐加熱時沒有明火,本身也不會產生360℃以上 的高溫。只有當導磁的金屬鍋體放在電磁爐上,電磁爐才加熱 工作。 因此,其它物品,如紙、布等放在通電的爐面上,也不 會有火災之憂 ? 3通風系統 ? 只需使用小型抽氣系統便可排走烹調時所產生的廢氣和油煙 電磁爐的[缺點]’ 電磁爐美中不足的是, 烹調用鍋要求使用平底 的鐵質材料電磁輻射會 對近距離內的收音機、 電視機等家用電器帶來 干擾等。但是這些不足 瑕不遮瑜,並不影響它 的諸多優點。 S2D 潘家麗(42)* 馮慧玲(34)*