4/6極雙凸極發(fā)電機(jī)原理
4/6 Pole Doubly Salient Generator Principle

雙凸極發(fā)電機(jī)是磁阻電機(jī)的一種,本節(jié)介紹雙凸極發(fā)電機(jī)的工作原理。

雙凸極發(fā)電機(jī)由定子與轉(zhuǎn)子組成,圖1是雙凸極發(fā)電機(jī)的定子,由硅鋼片疊成,在定子的內(nèi)周有定子極,該定子有4個(gè)極。

雙凸極發(fā)電機(jī)的定子

圖1--雙凸極發(fā)電機(jī)的定子

雙凸極發(fā)電機(jī)的定子可以是電勵(lì)磁或永磁勵(lì)磁或混合勵(lì)磁,該定子采用永磁勵(lì)磁,定子分上下兩部分,中間加有永磁體,在圖2在表示了永磁體的極性與定子的磁力線走向,圖中淺藍(lán)色箭頭線是磁力線。

雙凸極發(fā)電機(jī)定子的磁路

圖2--凸極發(fā)電機(jī)定子的磁路

雙凸極發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子同樣由硅鋼片疊成,轉(zhuǎn)子上有6個(gè)轉(zhuǎn)子極,見(jiàn)圖3。由于該電機(jī)有4個(gè)定子極與6個(gè)轉(zhuǎn)子極,稱這種結(jié)構(gòu)為4/6結(jié)構(gòu)雙凸極電機(jī)。

雙凸極發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子

圖3--雙凸極發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子

雙凸極發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極間有很小縫隙,轉(zhuǎn)子可在定子中間自由旋轉(zhuǎn),在電機(jī)的磁電分析中,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度并不以機(jī)械角度度量,而以定子磁極磁通的變化周期作為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的周期。在本例中,以定子極1與轉(zhuǎn)子極(打紅點(diǎn))對(duì)齊為0度,此時(shí)定子極 1與定子極 3的磁通最大,見(jiàn)圖4左;當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)15度(機(jī)械角度)時(shí)其電角度為90度,定子極 1磁通減少近半,見(jiàn)圖4右。

雙凸極發(fā)電機(jī)的電角度(0-90)

圖4--雙凸極發(fā)電機(jī)的電角度(0-90)

當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30度(機(jī)械角度)時(shí)其電角度為180度,此時(shí)定子極 1磁通最小,接近0,見(jiàn)圖5左;當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度(機(jī)械角度)時(shí)其電角度為270度,定子極 1磁通增大,見(jiàn)圖5右。

雙凸極發(fā)電機(jī)的電角度(180-270)

圖5--雙凸極發(fā)電機(jī)的電角度(180-270)

當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60度(機(jī)械角度)時(shí)其電角度為360度,此時(shí)定子極 1磁通最大,一個(gè)電周期結(jié)束,見(jiàn)圖6左。轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn),電角度周期重復(fù)開(kāi)始,當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)75度(機(jī)械角度)時(shí)其電角度為450度,定子極 1磁通減少近半,見(jiàn)圖6右,如此繼續(xù)下去。

雙凸極發(fā)電機(jī)的電角度(360-450)

圖6--雙凸極發(fā)電機(jī)的電角度(360-450)

當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),定子極的磁通周期變化,在定子極上繞上線圈,就會(huì)在線圈感生電勢(shì)。在4個(gè)定子極上繞上線圈,稱之為電樞繞組,見(jiàn)圖7。

在雙凸極發(fā)電機(jī)定子極繞上線圈

圖7?--雙凸極發(fā)電機(jī)定子極繞上線圈

由于定子極 1與定子極 3的磁通變化是同步的,就把線圈1-1與線圈1-2組成電樞繞組1;定子極2與定子極4的磁通變化是同步的,就把線圈2-1與線圈2-2組成電樞繞組2,在本例中采用串連組合,見(jiàn)圖8。

雙凸極發(fā)電機(jī)線圈連線

圖8--雙凸極發(fā)電機(jī)線圈連線?

在圖9表明電樞繞組的名稱與輸出端極性,注意:這里的極性符號(hào)僅是標(biāo)明線圈組的同名端,給感生電勢(shì)定個(gè)方向,以方便下面的波形分析,并不表明是直流輸出。

線圈組的名稱與輸出端極性

圖9--線圈組的名稱與輸出端極性

電樞繞組1與電樞繞組2反相串連起來(lái),通過(guò)4個(gè)二極管組成的全橋整流器輸出直流電到負(fù)載R。見(jiàn)圖10。

線圈組的連接與整流輸出電路

圖10--線圈組的連接與整流輸出電路

圖11的左上圖與左中圖是通過(guò)電樞繞組1的磁通與輸出電動(dòng)勢(shì)的波形圖;圖11的右上圖與右中圖是通過(guò)電樞繞組2的磁通與輸出電動(dòng)勢(shì)的波形圖;可看出電樞繞組1的磁通與輸出電動(dòng)勢(shì)變化與電樞繞組2的磁通與輸出電動(dòng)勢(shì)變化相反,即電角度相差180度。通過(guò)圖10所示電路整流后輸出圖11左下圖所示在負(fù)載R上的電壓波形圖。

定子極磁通變化與線圈組輸出電壓波形圖

圖11--定子極磁通變化與線圈組輸出電壓波形圖

下面請(qǐng)看4/6極雙凸極發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的磁通與電動(dòng)勢(shì)變化波形動(dòng)畫(huà)。

雙凸極發(fā)電機(jī)發(fā)電原理動(dòng)畫(huà)

4/6極雙凸極發(fā)電機(jī)雖然有兩個(gè)電樞繞組,但兩個(gè)繞組的電動(dòng)勢(shì)一致并同步,把兩個(gè)繞組反向連接,兩電動(dòng)勢(shì)疊加變成單相交流輸出,故稱4/6極雙凸極發(fā)電機(jī)為單相雙凸極發(fā)電機(jī)。

雙凸極發(fā)電機(jī)輸出的電壓不是正弦波,接近方波,諧波成分很大,既不適于變壓器變壓,也不適于遠(yuǎn)距離輸送與一般交流電機(jī)使用,通常是把它就近整流成直流電再輸出,故稱雙凸極發(fā)電機(jī)為雙凸極直流發(fā)電機(jī)。

 
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