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自制最简单手摇发电机 发电机原理电磁感应

发电机可分为DC发电机和交流发电机 。由于交流发电机在许多方面优于DC发电机，DC发电机几乎被淘汰 。
交流发电机的组成:一般由转子总成、定子总成、整流器总成、端盖、皮带轮、风扇等组成 。
转子的功能是产生旋转磁场 。它由转子爪极、磁轭、磁场绕组、导电滑环和转子轴组成 。
两个爪极压在转子轴上，每个爪极有六个喙形磁极，磁场绕组(转子线圈)和磁轭安装在爪极空腔内 。
定子的作用是产生三相交流电 。定子由定子铁芯和定子绕组组成 。定子铁芯由内环带有凹槽的硅钢片制成，定子绕组的导线嵌在铁芯的凹槽中 。
发电机工作原理
同步发电机根据电磁感应原理工作 。它通过转子磁场和定子绕组的相对运动，将机械能转化为电能 。
当转子受外力驱动时，转子磁场与定子导体作相对运动，即导体切割磁力线，于是导体中产生感应电动势，可根据右手定则确定其方向 。由于转子磁极的位置，导体在垂直方向切割磁力线，所以此时定子绕组中的感应电动势最大 。
当磁极转动90度时 。当磁极处于水平位置时，导体不切割磁力线，其感应电动势为零 。当转子再次旋转90度时，定子绕组垂直切割磁力线，使感应电动势达到最大值，但方向与之前相反 。
当转子再旋转90度时，感应电动势再次变为零 。转子每旋转一周，定子绕组的感应电动势也会发生正负变化 。如果转子以恒定速度连续旋转，定子绕组中将感应出周期性变化的交变电动势 。
1.发电机过热
(1)发电机不按规定的技术条件运行，如定子电压过高，铁损增大；如果电流过大，定子绕组的铜损会增加；
低频会使冷却风扇转速变慢，影响发电机散热；功率因数过低，增加了转子的励磁电流，导致转子发热 。检查监控仪表的指示是否正常 。如果出现异常，应进行必要的调整和处理，使发电机按照规定的技术条件运行 。
(2)发电机三相负载电流不平衡，过载的一相绕组会过热；
如果三相电流之差超过额定电流的10%，就是严重的相电流不平衡 。三相电流不平衡会产生负序磁场，增加损耗，造成磁极绕组、套圈等部件发热 。应调整三相负载，以尽可能保持相电流平衡 。
(3)风道被灰尘堵塞，通风不良，导致发电机散热困难 。应清除风道内的灰尘和油脂，使风道畅通无阻 。
(4)进风温度过高或进水温度过高，冷却器堵塞 。应降低进气或进水温度，以清除冷却器中的堵塞 。故障排除前，应限制发电机负载以降低发电机温度 。
(5)轴承加润滑脂过多或过少，应按规定添加，一般为轴承腔的1/2~1/3(低速取上限，高速取下限)，以不超过轴承腔的70%为宜 。
(6)轴承磨损 。如果磨损不严重，轴承会局部过热；如果磨损严重，可能会引起定子和转子之间的摩擦，导致定子和转子回避部件过热 。检查轴承有无噪音 。如果发现定子和转子之间有摩擦，立即停止机器进行维护或更换轴承 。
(7)定子铁芯绝缘损坏，导致芯片间短路，导致铁芯涡流损耗和发热增加，严重时可能损坏定子绕组 。立即停止机器进行维护 。
(8)定子绕组并联导体断线，使其他导体电流增大，产生热量 。立即停止机器进行维护 。
2.发电机中性线对地电压异常 。
(1)一般情况下，由于高次谐波或制造工艺的影响，气隙不均匀，各磁极下磁势不相等而产生的极低电压，如果电压为一至几伏，则不会有危险，无需处理 。
(2)发电机绕组短路或对地绝缘不良，导致电气设备和发电机性能恶化，容易发热 。应及时修复，避免事故扩大 。
(3)空带负荷时中性线与地之间没有电压，但带负荷时出现电压，这是三相不平衡造成的 。应调整三相负载，使其基本平衡 。
3.发电机电流过大 。
(1)负荷过大，应降低负荷 。
(2)输电线路发生相间短路或接地故障时，应对线路进行检修，排除故障后可恢复正常 。
4.发电机端子电压过高 。
(1)如果并网发电机的电网电压过高，应降低并网发电机的电压 。
(2)如果励磁装置故障引起过励磁，应及时修复励磁装置 。
5.动力不足
由于励磁装置电压源复合励磁补偿不足，无法提供电枢反应所需的励磁电流，使发电机端电压低于电网电压，无法输送额定无功功率 。应采取以下措施:
(1)在发电机和励磁电抗器之间连接一个三相调压器，以提高发电机的端电压，并逐渐增加励磁装置的磁势 。
(2)改变励磁装置电压磁通势与发电机端电压之间的相位，以增加组合总磁通势，在电抗器各相绕组两端并联数千欧姆、10W电阻 。


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