10.3 基本同步发电机

10.3 基本同步发电机

基本同步发电机包括定子中的固定感应体和转子中的可动电枢。最基本的布置由两极基本发电机组成（图 10.14）。

图 10.14 定子铁芯和两极转子。原作者 haade。来源：维基共享资源，CC3.0 使用许可 [11]

检查基本发电机，我们发现它由直径为 D、轴向长度为 L 的圆柱形转子组成，长度与磁极深度相匹配，以及具有南北两极的定子或感应体。理解绕组中的距离至关重要（图 10.15）。

eAA′​ 和 $e_{B{B}^{\prime }}$，而水平虚线表示距离 $D$。右侧的另一条垂直虚线标记为 $L$。">

图 10.15 基本同步发电机定子绕组。来源：作者自制

在转子中（图 10.16），我们有一个由两个导体 AA′ 和 BB′ 组成的回路，它们连接到导体 A′B′。该导体不在磁场的影响范围内。

图 10.16 转子接线图。来源：作者自制

当转子以 n 转/秒 旋转时，回路 AA′ 和 BB′ 的线速度为：

v=ω·半径=2π·n·D/2=π·n·D (10.2)

根据法拉第定律，当线圈 AA′ 和 BB′ 在磁场中运动时，感应电压为：

eAA′=v·B·L·sinθ (10.3)

eBB′=v·B·L·sin(π-θ) (10.4)

请记住，这两个电压具有相同的幅值和方向（图 10.17）。回路内的感应电动势为：

eAB=2·eAA′=2·v·B·L·sinθ=2π·n·D·B·L·sinθ (10.5)

图 10.17 基本同步发电机定子。来源：作者自制

当回路垂直于磁力线时，回路所包围的磁通量达到最大值，变为：

Φ0=B·D·L (10.6)

D与L是在磁通最大位置时回路内部的部分。

因此，有：

eAB=2π·n·Φ0·sinθ (10.7)

N个回路中的总电动势为：

e=N·2π·n·Φ0·sinθ (10.8)

回顾角位移 θ 的定义，我们有：

θ=ω·t=2·π·n·t

因此，在 N 匝的情况下，电动势是一个正弦函数。将此方程代入（式 10.9）我们得到：

e=N·2π·n·Φ0·sin(2π·n·t) (10.9)

对转子的完整旋转进行全面分析后，很明显，回路 AA′ 和 BB′ 会根据其处于北极还是南极的影响下而改变极性。

每一匝都保证一个完整的电动势周期。值得注意的是，线圈在第一个半周期具有一种极性，而在第二个半周期具有相反的极性。

该电动势的值为：

E=2·π·N·f·Φ0/√2=4.44·N·Φ0·f (10.10)