图1-19　交流发电机原理示意图

(a)透视图;(b)剖面图

图1-19所示为一台交流发电机工作原理示意图。一对固定于机壳上的磁极,磁极间有一个可以自由转动的电枢,电枢上绕着绕组,绕组两端分别接在两个彼此绝缘的铜环上,铜环上装有电刷,通过铜环和电刷使绕组和外电路的负荷连接。

当磁场中的绕组被原动机带动转动时,绕组中产生了感应电动势。该电动势产生的电流通过灯泡和检流计构成了闭合电路,使外电路中的灯泡发光,检流计的指针摆动。

由前述导线切割磁力线产生感应电动势的原理可知,当L和v一定时,感应电动势的大小取决于B的大小。为了得到随时间按正弦规律变化的交流电动势,在制造发电机时将磁极做成一定的形状,使磁通密度沿着电枢表面垂直方向按正弦规律分布,即

式中 Bm——磁通密度的最大值,T;(www.daowen.com)

α——绕组的一边与转轴O所组成的平面与中性面(两磁极间的分界面)间的夹角。所以,感应电动势也是空间角α的正弦函数,即

式中 Em——感应电动势的最大值,V。

当绕组单位时间内旋转的角度(又称角速度)为ω时,空间角α=ωt,则感应电动势e随时间变化的规律可写成

式中 ωt——电动势在时间为t时的角度,称为电动势的相位角。

图1-20　正弦交流电的周期