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根據(jù)電磁感應(yīng)機理，當(dāng)導(dǎo)線在穩(wěn)定磁場中做切割磁力線的運動時，運動導(dǎo)體內(nèi)電子受到洛倫茲力的的作用會在導(dǎo)線兩端產(chǎn)生電勢，電勢方向遵循右手定則，這樣出現(xiàn)的電勢稱為動生電動勢。發(fā)電機就是根據(jù)這個原理來發(fā)電的，下面通過一個機理模型來演示發(fā)電機的作業(yè)機理。
現(xiàn)在用一對磁鐵來產(chǎn)生發(fā)電機的磁場，磁力線從北極到南極。注：為簡單清晰，在此圖中沒有顯示閉合的磁路，僅顯示用來產(chǎn)生電勢部分的磁場。在磁場內(nèi)放入矩形線圈，線圈兩端通向兩個滑環(huán)，滑環(huán)通過碳刷連接到輸出線上，輸出線。
當(dāng)線圈旋轉(zhuǎn)時，根據(jù)電磁感應(yīng)機理，線圈兩端將會出現(xiàn)感應(yīng)電動勢，當(dāng)磁場是均勻的，矩形線圈作勻速旋轉(zhuǎn)時，感應(yīng)電勢按正弦規(guī)律變化，在負(fù)荷電阻上有正弦交流電通過，于是是一臺單相交流發(fā)電機機理模型。
下面有一個動畫演示這個工作過程，動畫中綠色小球運動的方向表示感應(yīng)電流的方向、運動的速度表示感應(yīng)電流的大小。
在交流發(fā)電機機理課件中模型的磁場是不動的，線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)感應(yīng)電勢。在實際發(fā)電機中產(chǎn)生感應(yīng)電勢的線圈是不運動的，運動的是磁場。發(fā)生磁場的是一個可旋轉(zhuǎn)的磁鐵，兩端為南、北兩磁極，是發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，線圈在磁鐵外圍，與磁鐵轉(zhuǎn)軸同一平面。當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁場，線圈切割磁力線。
因為空氣的磁導(dǎo)率偏低，在旋轉(zhuǎn)磁鐵的外圍安上環(huán)型鐵芯，也就是定子，可大大加強磁鐵的磁感應(yīng)強度。在定子鐵芯的內(nèi)圓有一對槽，線圈嵌裝在槽內(nèi)。為了看清線圈電流與轉(zhuǎn)子的運動關(guān)系，把定子變成半透明的。當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時，線圈切割磁力線。
真正發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是電磁鐵，轉(zhuǎn)子上繞有勵磁線圈，通過滑環(huán)向勵磁線圈供電來發(fā)生磁場。把定子與線圈安在轉(zhuǎn)子外圍，一個單相交流發(fā)電機原理模型就結(jié)構(gòu)了，見圖3。
轉(zhuǎn)子作勻速旋轉(zhuǎn)時，線圈就感生交流電流，運動的方向表示感應(yīng)電流的方向、運動的轉(zhuǎn)速表示感應(yīng)電流的大小。
在這個模型中感生電壓的頻率與轉(zhuǎn)子速度完全相同，感生的電壓的變化與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)完全對應(yīng)，當(dāng)速度為每分鐘1500轉(zhuǎn)時，發(fā)出的交流電頻率為50赫茲（Hz）。由于定子繞組只有一個線框，只能發(fā)出單相交流電。有關(guān)三相交流發(fā)電機請到三相交流發(fā)電機機理模型課件。
這種旋轉(zhuǎn)磁場的發(fā)電機稱為旋轉(zhuǎn)磁極式同步發(fā)電機。在以下動畫中從旋轉(zhuǎn)電樞模型開始介紹，再介紹旋轉(zhuǎn)磁極式同步發(fā)電機原理模型。
以上所有的參數(shù)均是基于柴油發(fā)電機組帶燃油泵、水泵、機油泵、空濾器和消聲器運轉(zhuǎn)時獲得。
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