根据法拉第电磁感应定律,研制出了交流发电机。如图所示是最简单的交流发电机的原理示意图,可用来说明交流发电机工作的基本原理。
图1交流发电机原理示意图
在图a中,将一个可以绕固定转动轴转动的单匝线圈abcd放置在匀强磁场中,为了避免在线圈转动过程中,两根引出的导线扭绞在一起,把线圈两根引线分别接到与线圈一起转动的两个铜环上,铜环通过电刷与外电路连接。当线圈abcd在外力作用下,在匀强磁场中以角速度匀速转动时,线圈的ab边和cd边作切割磁感线运动,线圈中产生感应电动势。如果外电路是闭合的,闭合回路中将产生感应电流。ad和bc边的运动不切割磁感线,则不产生感应电流。
图b所示的是转动线圈的截面图。线圈abcd以角速度逆时针匀速转动。设在起始时刻,线圈平面与中性面的夹角为,t时刻线圈平面与中性面的夹角为。从图中可以看出,cd边运动速度与磁感线方向的夹角也是,设cd边的长度为l,磁场的磁感应强度为b,则由于cd边作切割磁感线的运动所产生的感应电动势为
同样的道理,ab边产生的感应电动势为
所以整个线圈产生的感应电动势为
可见,发电机产生的电动势按正弦规律变化,可以向外电路输送正弦交流电。
应当指出,实际的发电机构造比较复杂,线圈匝数很多,而且嵌在硅钢片制成的铁心上,叫做电枢;磁极是由电磁铁构成的。一般多采用旋转磁极式,即电枢不动,磁极转动。
文章来源:机电之家网
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