图1.1 电磁感应

1.1 直流发电机的原理




1.1.2 感应电势的方向―弗莱明右手定则（参看图 1 . 2 )

1.1.3 电势

干电池是靠化学作用而产生电势的；而发电机是靠电磁感应作用产生电势的。电势是使电流流通的力，电压的单位是 [V(

伏)]

直流发电机的结构





静止部分有：主磁极、励磁烧组、电刷、轴承、磁轭和电刷装里等。

旋转部分（称为电枢）有：电枢铁芯、电枢绕组、换向器、轴等（参看图1.3）。

1.2 直流发电机的构造

1.2.1 磁路（磁通的通路）（参看图 1 . 4 ，图 1 .5 )



1 . 2 . 2 静止部分的绕组

( 1 ）串励绕组以产生磁通为目的，它绕在主磁极上，并与电枢绕组串联连接。

( 2 ）并励绕组以产生磁通为目的，它绕在主磁极上，并与电枢绕组并联连接。

( 3 ）附加磁极绕组以防止电枢反应为目的，它绕在附加磁极上．并与电枢绕组争联连接。

( 4 ）补偿绕组以防止电枢反应为目的，它绕在主磁极顶端（磁掌上），并与电枢绕组辛联连接，只用于大型发电机。

l.2.3 旋转部分（电枢）和电枢绕组

（参看图 1 . 6 、图 1 . 7 ) 电枢电枢是产生电压的重要部分，它以轴为中心安装上电枢铁芯、电枢绕组和换向器等部件。



( l ）电枢铁芯使定子励磁后产生的磁通容易通过电枢，并使绕组线圈每边能切割磁通；铁芯表面部分设有槽，嵌放电枢绕组。

( 2 ）电枢绕组的绕制方法有盛绕和波绕两种。



叠绕就像屋顶瓦片那样将绕组线圈一个个叠起来。每个线圈出线端立即与相邻的线圈相连。从取出电势的电刷来看，并联支路数与极数相等，若为四极发电机，则有四个由电势而定的电流流通电路。

极数越多，并联支路数也越多，因而叠绕适用于低电压大电流的发电机。波绕是出线端要跨过两极位置与另一线圈连接起来。从正负两端看过去，与极数无关，并联支路数皆为 2 。

由此可以说，波绕为串联绕组，电刷两个即可，它适用于高电压发电机。总槽数与绕组绕制方法的关系：总槽数被极数整除时可用叠绕，而当除不尽时可用波绕。

1.2.4电枢与定子电气连接的部分

( 1 ）电流在电势作用下流出

( a ）换向器换向器的作用是将因电枢绕组线圈感应电势而产生的电流，经过换向片表面送给静止部分的电刷；因为根据感应电压而生的电流是交流性质的，故换向器的另一作用是将该电流整流为流向一定的直流。

( b ）电刷和刷握电刷和刷握的作用是：换向器流出的电流由电刷接收后送给输出端子，另外还可调整电刷和换向器表面的接触力。

电刷种类包括小型电机用的炭刷，大电流用的有金属石墨电刷，还广泛应用电化石墨电刷。

1.3.1发电电压的大小

磁场、导体和移动三者方向相互垂直作用时，该导体的感应电势e=Blv因旋转线速度＝（圆周） x （每秒转速），即



旋转中的电枢感应的电势可从正负两端子间串联连接的导体数和一根导体感应的电势 e 之积求出。串联连接的导体数即为每一并联支路中导体总数，叠绕时并联支路与极数相同；波绕时与极数无关，等于 2 。因此，



1.3.2 电枢反应

( l ）电枢反应发电机接上负荷后，电枢中有电流流通，该电流就产生磁场。此磁场将使主极磁场的分布发生畸变。电刷位置处各换流片间将产生较大的电位差(参看图 1 . 16 ）。



( 2 ）电枢反应的影晌电刷使有电位差的换向片间短路，将产生火花，换向变坏，端电压下降（参看图 1 . 17 ）。

( a ）并励发电机由与电枢并联连接的并励绕组励磁。经磁化过的主磁极因磁滞特性而留有剩磁。由此剩磁产生的电势，使励磁电流流通，只要励磁绕组的接法正确，从而产生更高的电势。图 1 . 23 ( b ）中的 oP 直线称为励磁电阻线，表示励磁电路的电阻大小。这种发电机的电压变化也小，故也可叫恒压发电机。



[用途］电池充电用、作为他励电动机调速的同步发电机励磁、电化学用电源以及控制电压。

( b ）串励发电机由与电枢串联的串联绕组励磁。因励磁电流等于负载电流，故空载时无励磁电流。把串励绕组中的电流看作为他励电流，就可做出相应的空载饱和曲线。



这一空载饱和曲线和外特性曲线上端电压的差=由电枢绕组和串励绕组电阻引起的电压降＋电刷电压降＋电枢反应电压降：实用部分为外特性，即电压上升的部分。这种发电机应用不多.

[用途]升压机

c ）复励发电机由并励绕组和串励绕组励磁短复励和长复励是以并励绕组连接点不同而分类的，发电机多用短复励。复励发电机的空载饱和特性和并励发电机相同。

积复励和差复励这是以串励绕组和并励绕组的磁通为同方向还是反方向来定义的。积复励中又有过复励和平复励两种。过复励的特性表现为：由串励绕组得到的励磁强，且如串励发电机那样，端电压随负荷电流增加而升高。平复励的特性表现为：适当选择串励绕组的励磁，可使空载端电压和额定负荷电流时的端电压相同。差复励时串励绕组和并励绕组产生的磁通方向相反，负荷增加将引起电压下降。

[用途］过复励发电机用得不太多，通常用于需要补偿发电机与负荷间电压降的场合。

平复励发电机同步发电机的励磁机、船舶电源。

差复励发电机焊接用（恒流电源）.