三相交流发电机是动生电动势与感生电动势联合输出电能的.doc

三相交流发电机是动生电动势与感生电动势联合输出电能的吴江川概述：三相交流同步发电机是利用转子励磁场切割定子绕组线圈，产生动生电动势BLVsint作启动电压，（Ia+Ib+Ic）旋转电磁场磁化定子铁芯，电磁阻碍转子转动电机消耗机械能，战胜电磁阻力矩，转子励磁正比与交变电流，强迫定子铁芯失磁（磁通量减少）感生电动势（N/t）补充发电，动生电动势、感生电动势联合输出电能P=UI转子励磁动生电动势BLV定子铁芯感生电动势N/t+（电磁对励磁）阻力矩，把机械能转变成电能。分步叙述如下：一.如图1发电机原理示意图所示：线圈1、2、3、匝数绕向完全一致，线圈1、3穿有硅钢片铁芯1、2，线圈2绕在纸制空心骨架上，转子NS安装在其内部可自由转动，转子励磁NS顺时针转动时，铁芯1、2被NS磁化或失磁，在铁芯1、2上产生磁通变化，在线圈1、3中就会感应出感生电动势E=N/t，且在近励磁端处最强，感生电动势（电流）的方向依据楞次定律判定，线圈2切割转子励磁NS磁场产生动生电动势BLV，动生电动势（电流）的方向依据右手发电机定则或楞次定律判定，实验证明转子NS顺时针转动在线圈1、3中产生的两个感生电动势（电流）与在线圈2中产生的动生电动势（电流）的方向完全一致，强弱变化一致，且在转子转动90（270）时，感生电动势和动生电动势都达到最大值，在线圈1中S减少N增加，各占铁芯面积1/2时，感生电动势E1=N/t最大，在线圈2中动生电动势E2=BLVsin90时最大，在线圈3中S增加N减少，各占铁芯面积1/2时，感生电动势E3=N/t最大，综上所述一个动生电动势和两个感生电动势方向一致，产生最大值一致，强弱变化也一致，故动生电动势和感生电动势可以齐心协力步调一致地联合发电，形成三马拉车之势。二.如图2.所示：加大图1中铁芯1、2的尺寸形成两个半圆环形铁芯，线圈1、2、3绕向一致合并在一起成一个线圈为AX，两个半圆环形铁芯1、2合在一起成为圆环形定子铁芯，线圈AX钳入定子线槽内，组成单项（转子动生电动势定子感生电动势）单项发电机，励磁NS转动AX切割磁力线，同时又引起穿过AX内部的左右半侧定子铁芯1、2磁通的变化，产生一个动生电动势和两个感生电动势同时对AX发电，在此不对单项发电机做分析。三.单项、三相发电机都是原理图1的变形，如图3所示：三相交流同步发电机转子励磁NS在绕组线圈内顺针时转动，切割三相定子绕组AX、BY、CZ产生动生电动势（BLVsint）作启动电压，经闭合回路产生三相电流Ia+Ib+Ic的电磁场，磁化定子铁芯复合成一个与转子同方向旋转，滞后90（纯电阻负载）的同步同向旋转阻力矩电磁场SN,阻碍转子励磁NS转动，图3中垂直点划线为励磁NS的中心，水平点划线为电磁SN的中心，相位差90（纯电阻负载）电磁SN对励磁NS的磁磁空间作用力（阻碍力）最大，当有无功分量时相位差减小（90功率因数角），同样大小的电流SN对NS的磁磁空间作用力减小，有功输出减少。教科书中对三相交流发电机转子励磁动生电动势BLVsint发电的论述以非常详细，对定子铁芯感生电动势发电却是空白。 楞次定律:当励磁磁通增加（接近）时，感应电磁场产生同极性磁极，产生排斥力，阻碍其增加，阻碍其接近。当励磁磁通减少（离开）时感应电磁场产生异极性磁极，产生吸引力，阻碍其减少，阻碍其离开，由于感生电流电磁场的阻碍，感生电动势由主动变成了被强迫。 转子励磁NS顺时针转动，如图3所示：参考AX右半侧定子铁芯，（090)转子励磁N增加，定子电磁N阻碍其增加，N非要增加，NN产生排斥力阻碍励磁N转动，定子铁芯磁通强迫增加，对AX感生电动势发电，（90180）转子励磁S减少，定子电磁N阻碍其减少，S非要减少，SN产生吸引力，阻碍励磁S转动，定子铁芯磁通强迫减少，对AX感生电动势发电，参考AX左半侧定子铁芯，（180270）转子励磁S增加，定子电磁S阻碍其增加，S非要增加，SS产生排斥力阻碍转子励磁S转动，定子铁芯磁通强迫增加，对AX感生电动势发电，（2700）转子励磁N减少，定子电磁S阻碍其减少，N非要减少，SN产生吸引力阻碍转子励磁N转动，定子铁芯磁通强迫减少，对AX感生电动势发电，在绕组BY、CZ上的发电与AX同理，如图3所示的四个发电区。 实验证明：磁通增加与强迫磁通增加(反向减少），二者产生的感生电动势(电流）方向一致，磁通减少与强迫磁通减少（正向减少），二者产生的感生电动势（电流）方向完全一致，分部演示实验证明，AX的2个动生电动势和4个强迫感生电动势方向完全一致，可以齐心协力步调一致联合对AX发电，BY、CZ也同样如此。转子励磁NS为君，定子电磁SN为臣，君硬臣软，感应电流电磁场磁化定子铁芯在前，励磁NS强迫定子铁芯失磁（磁通量减少）的感生电动势发电在后，其本质是被感应电磁场磁化，定向扶直起来的铁芯磁畴，磁力线被强行拉断，磁畴失去扶直，又被励磁斥力强行反向反转，产生强迫定子铁芯失磁的感生电动势发电，电磁阻碍力和励磁强迫定子铁芯失磁的强迫力是一对大小相等方向相反的作用力和反作用力，作用在转子上叫阻力矩，作用在定子铁芯上叫强迫失磁，强迫感生电动势由电磁SN对励磁NS的阻碍力（强迫力）大小正比决定的，电磁SN是三相正弦交变电流复合电磁场磁化定子铁芯产生的，Ia、Ib、Ic是失量，使得SN与NS的相位差在900之间变化，90时纯电阻负载电磁阻碍力最大，0时电磁阻碍力为零，电磁阻碍力（强迫力）与三相电流的有功分量成正比，纯电阻负载三相电流正比决定控制强迫感生电动势，并能依从电流的正弦规律。发电机的本质是转子动生电动势制造正负电荷群作启动电压（U），电流（I）经外回路把正负电荷中和在一起，消耗正负电荷, 电磁磁化定子铁芯阻碍转子转动，消耗机械能战胜阻碍，转子励磁强迫定子铁芯正比电流感生电动势补充发电，制造正负电荷补充电流消耗保持电源内正负电荷总数不变，电压不变，动生电动势感生电动势联合输出电能，频率一定，单项P=UI转子动生电动势（BLV）强迫定子铁芯感生电动势（N/t）+（电磁对励磁）阻力矩，负载需要多少电能发电机就输出多少，直到铁芯全部磁化为止，把机械能转变成电能。四同步同向旋转阻力矩电磁场SN的优点:1.消除了电磁场磁化定子铁芯时产生的自感电动势的有害影响，2.滞后转子90同步同向同频率旋转，四个发电区也一同旋转，因势利导臣让君，即释放了感应电磁阻力矩又有利转子励磁强迫定子铁芯失磁的感生电动势发电，3.如图3红色虚线所示的磁力线，感生电流电磁场必须且只能穿过绕组线圈内部，而转子励磁布置在线圈内部，磁力线无处可躲SN对NS的阻碍力最强，磁力线因同极性排斥力水火不溶，分道而行，磁力线因异极性相吸而溶