正弦交流電的產(chǎn)生

正弦交流電的產(chǎn)生

正弦交流電是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，而發(fā)電機(jī)則是利用電磁感應(yīng)的原理，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。

在日常的生產(chǎn)和生活中，電動機(jī)應(yīng)用的場合很多，很多設(shè)備都是采用電動機(jī)作為動力源。給電動機(jī)加上交流電源，電動機(jī)就會運(yùn)轉(zhuǎn)。常見的交流異步電動機(jī)是由定子繞組和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的，交流電源加到定子繞組上就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場便會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。而發(fā)電機(jī)則相反，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子就會在定子繞組中感應(yīng)出交變的電壓（即電動勢）。

交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和原理如圖2-3所示。轉(zhuǎn)子是由永磁體構(gòu)成的，當(dāng)水輪機(jī)或汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)，會對定子繞組輻射磁場，磁力線切割定子繞組，定子繞組中便會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)動一周就會使定子繞組產(chǎn)生相應(yīng)的電動勢（電壓）。

由于感應(yīng)電動勢的強(qiáng)弱與感應(yīng)磁場的強(qiáng)度成正比，感應(yīng)電動勢的極性也與感應(yīng)磁場的極性相對應(yīng)。定子繞組所受到的感應(yīng)磁場是正反向交替周期性變化的。轉(zhuǎn)子磁極勻速轉(zhuǎn)動時，感應(yīng)磁場是按正弦規(guī)律變化的，發(fā)電機(jī)輸出的電動勢則為正弦波形。

發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生電動勢的，當(dāng)繞組受到變化磁場的作用時，即繞組切割磁力線便會產(chǎn)生感應(yīng)磁場，感應(yīng)磁場的方向與作用磁場方向相反。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子可以被看作是一個永磁體，如圖2-4（a）所示，當(dāng)N 極旋轉(zhuǎn)并接近定子繞組時，會使定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)磁場，方向為N →S，繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為一個逐漸增強(qiáng)的曲線，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)過繞組繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，感應(yīng)磁場則逐漸減小。

當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子磁極S 開始接近定子繞組，磁場的磁極發(fā)生了變化，如圖2-4（b）所示，定子繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢極性也翻轉(zhuǎn)180° ，感應(yīng)電動勢輸出為反向變化的曲線。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電動勢會重復(fù)變化一次。由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度是均勻恒定的，因此輸出電動勢的波形為正弦波。

單相交流電的產(chǎn)生

在發(fā)電機(jī)中如定子繞組是一組，它所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢（電壓）也為一組，如圖2-5所示，由兩條線傳輸，這種電源就是單相電源。這種方式多在小型移動發(fā)電機(jī)中采用。

兩相交流電的產(chǎn)生

在發(fā)電機(jī)內(nèi)設(shè)有兩組定子繞組互相垂直地分布在轉(zhuǎn)子外圍，如圖2-6所示。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時兩組定子繞組產(chǎn)生兩組感應(yīng)電動勢，這兩組電動勢之間有90°的相位差。這種電源為兩相電源。這種方式多在自動化設(shè)備中使用。