交流电机的基本原理

一、同步电机的基本工作原理

以发电机为例来说明。交流电机和直流电机相

同，也由定子和转子两部分组成，定、转子之间由气隙。如图所示］

定子上有A、B、C三相绕组（绝大多数交流电机为三相，故我们的讲座均以定子为三相且相间在空间上彼此相差120°电角度来说）,每相绕组的匝数认为相同。转子磁极上装有通入直流电的励磁绕组，通电的励磁绕组产生磁通（根据电流流向不同，产生N极、S极）。在电机中，磁通从转子N极流出，经过气隙、定子铁芯、气隙，进入转子S极而构成闭合回路。当用原动机拖动发电机的转子恒速旋转时，根据电磁感应原理，旋转的磁力线将切割定子绕组中的导体，从而在定子导体中就会感应出交变电势（交变是因为磁力线是由N最大→0→S最大→0→N最大交变），故感应的电势也就随着磁力线的强弱而出现高低变化。设磁极磁场的气隙磁密沿圆周按正弦规律分布，则导体感应的电势也就随着时间按正弦规律变化，即：

感应电势 e＝Ba·l·v=Bm·l·v·Sinωt=Em·Sinωt 式中： Em=Bm·l·v 是导体电势的最大值； Ba 为导体所在处的磁密； Bm 为正弦波磁密的最大值；

l 为被磁力线切割的导体长度；

v 为磁力线切割导体的线速度，即转子旋转速度； ω=2πf 为感应的电势的交变角频率，其中：f为感应的电势频率(单位Hz)，f＝p·n/60。p：转子磁极对数；n：转子旋转速度 r/min。

前面所述，三相电机三相绕组在

整流后的三相正弦电压波形三相绕组中感应的电势其幅值Em，角频率ω均相等，只是在初始时间相位

电压 (V)空间互差120°，则在磁力线切割时，

0上，顺差120°。前面的图感应电势的顺序为A、B、C。

-1U相V相tW相 设A相初始相位角为0，则三相电势表达式为： EA＝EmSinωt EB＝EmSin(ωt-120°) EC＝EmSin(ωt-240°) 将三相电势画在同一图上，见图。

从电势图看，任何一个瞬间，三相电势叠加值为0，现我们分析计算式：

EA+EB+EC=EmSinωt+Em(SinωtCos120°－CosωtSin120°)+Em(SinωtCos240°－Cosωt Sin240°)

=EmSinωt+Em(-1/2*Sinωt－3/2*Cosωt )+Em(-1/2* Sinωt+3/2* Cosωt ) ＝0

所以，当三相电机采用Y型（或称星型）连接时从中心点引出的中心线上电位为0，中心线上没有电流流过。