交流电源
1.交流电主要来源于水力发电和火力发电,辅以风力发电、太阳能等手段。水电、火电、风力发电的原理基本相同。交流电是驱动交流发电机旋转产生的,而太阳能发电则不同。它是基于硅晶板产生的直流电,逆变后接入电网。
2.交流发电机利用原动力驱动转子旋转,转子上缠绕励磁绕组产生磁场。当转子旋转时,该磁场穿过定子绕组,使得定子绕组的磁通量发生变化,并且在定子绕组中产生交流感应电动势。
这个电动势会随着转子的转动而变化,电压和电流也时刻变化,根据绕组嵌入定子铁芯的方式感应出正弦交流电。
交流发电机的工作原理
在网上搜了一下,没有找到任何发电机的图片,只有这个理想发电机模型的图片。
图1
图二
现在根据上面两个图,做一个简单的原理说明。
1.发电机的理想模型如图1所示。沿着箭头方向晃动线圈(这里的线圈只画了一圈,实际上有很多圈),线圈的直线段分别切割磁场的N极和S极,这样线圈中就会产生电动势。这就是发电机的原理。但是实际的发电机不是这样的。由于转子安装的限制,不容易将转子设置成线圈。然后我们科学家开动脑筋,但是把转子设为磁场,定子设为线圈。经过这样的设计,交流发电机可以想多大就有多大。据网络调查,世界上最大的水轮发电机组在中国的三峡工程中单机容量为70万千瓦。
2.图2是三相发电机组的示意图。当图中的E和F与DC励磁电压相连时,转子铁芯中会产生一个磁场,驱动转子旋转磁场的原动力会切割定子线圈,在定子线圈中产生交变电流,电压和电流的大小和方向随时变化。这种交流电压和电流的正弦波如图3所示。
图3
3.图3显示了发电机的输出波形,对应于发电机定子线圈的电角度。三相线圈U、V、W的位置相差120度,电流正弦波形的变化对应转子磁场的N、S极切割定子线圈的位置。当磁场的N极接近和离开线圈U的绕组时,定子线圈中将感应出正半周的电流。它是一个从0-逐渐增加-最大值-逐渐减少-0的电流。当磁场S极其接近和离开线圈U时,在定子线圈中会是一个从0-逐渐减小-最小-逐渐增大-0的过程。
以上是交流发电机产生正弦交流电的过程。
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