直流發(fā)電機(jī)的部件

典型的直流發(fā)電機(jī)由四個主要部分組成：電樞、換向器、電刷組件和勵磁繞組。電樞通常具有安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的線環(huán)。一些機(jī)械能用于旋轉(zhuǎn)軸。機(jī)械能可以是水、蒸汽或空氣，驅(qū)動連接到軸上的渦輪機(jī)。也可以使用其他方法。

電樞回路的末端連接到換向器。換向器提供電刷組件進(jìn)行電接觸的表面，從而允許電流從旋轉(zhuǎn)的電樞繞組流經(jīng)組件。連接到勵磁電流源的勵磁繞組不旋轉(zhuǎn)；相反，它們保持靜止。圖 1 顯示了直流發(fā)電機(jī)的部件。

圖 1. 直流發(fā)電機(jī)的部件。圖片由 Amna Ahmad 提供

當(dāng)勵磁電流 流過勵磁繞組時，會產(chǎn)生磁場。當(dāng)電樞通過機(jī)械能旋轉(zhuǎn)時，電樞中的線圈通過勵磁繞組的磁場旋轉(zhuǎn)。這會在電樞繞組中感應(yīng)出電流和電壓。產(chǎn)生的電壓量由磁場強(qiáng)度和電樞旋轉(zhuǎn)速度決定。增加勵磁電流引起的磁場更強(qiáng)，將產(chǎn)生更高的輸出電壓。同樣，更快地旋轉(zhuǎn)電樞會切割更多的磁場力線，從而產(chǎn)生更高的輸出電壓。因此，改變勵磁電流 或轉(zhuǎn)速將直接影響產(chǎn)生的電壓。

負(fù)載通過電刷連接到電樞繞組。因此，負(fù)載汲取的電流必須通過電刷組件。

換向器的作用是保持電樞產(chǎn)生的直流電壓的極性。請注意，圖 2 中的磁場連接到直流勵磁電流源。觀察勵磁繞組的極性。另請注意，與字段的連接不會改變。磁場始終具有相同的磁極性?，F(xiàn)在觀察電樞旋轉(zhuǎn)時會發(fā)生什么。當(dāng)機(jī)械能施加到圖 2 中的電樞時，勵磁繞組的磁場會導(dǎo)致電樞繞組中感應(yīng)出電流?，F(xiàn)在看圖 3、圖 4 和圖 5。換向器保持電樞內(nèi)產(chǎn)生的直流電壓的極性，使負(fù)載繼續(xù)接收相同極性的電壓。

圖 2. 通過施加直流勵磁電流產(chǎn)生磁場。圖片由 Amna Ahmad 提供

圖 3. 機(jī)械能導(dǎo)致軸旋轉(zhuǎn)。磁鐵代表磁場。圖片由 Amna Ahmad 提供

圖 4. 軸已旋轉(zhuǎn) 90°。電刷的極性保持不變。圖片由 Amna Ahmad 提供

圖 5. 軸已旋轉(zhuǎn) 180°。電刷極性保持不變。圖片由 Amna Ahmad 提供

有時，當(dāng)電刷接觸換向器時，會注意到過多的電弧。這可能是由于刷子組件不在正確位置造成的。電刷必須設(shè)置在稱為中性面的位置。要將畫筆設(shè)置到中性平面，請參閱圖 6 并執(zhí)行以下步驟：

1. 將交流電壓表連接到并聯(lián)勵磁繞組。

2. 獲取低壓交流電源。

3. 將交流電源連接到電樞上。

4. 小心地前后移動電刷組件，注意交流電壓表上指示的電壓變化。

5. 將電刷組件放置在交流電壓表上產(chǎn)生指示電壓的位置。

圖 6. 設(shè)置以找到畫筆的中立位置。圖片由 Amna Ahmad 提供

連接直流發(fā)電機(jī)

直流發(fā)電機(jī)可以采用四種連接方式之一：串繞、自勵并繞、他勵并繞和復(fù)繞。

串繞直流發(fā)電機(jī)

圖 7 顯示了串聯(lián)直流發(fā)電機(jī)，因為磁場與電樞串聯(lián)。在串聯(lián)發(fā)電機(jī)中，串聯(lián)勵磁電流與提供給負(fù)載的電流相同。高電阻負(fù)載從發(fā)電機(jī)汲取電流，從而產(chǎn)生電壓。如果負(fù)載電阻變小，電流就會增加，導(dǎo)致產(chǎn)生的電壓增加。終結(jié)果是串聯(lián)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的輸出電壓隨負(fù)載而變化。因此，串勵發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)能力較差。如今，串勵發(fā)電機(jī)已很少使用。

自勵并勵直流發(fā)電機(jī)

連接直流發(fā)電機(jī)的第二種方法是將勵磁繞組跨接或并聯(lián)到電樞。這種配置稱為并聯(lián)直流發(fā)電機(jī)，如圖 8 所示。并聯(lián)直流發(fā)電機(jī)可以是自勵式或他勵式。圖 8 顯示了自勵并聯(lián)直流發(fā)電機(jī)。在該電路中，并聯(lián)繞組從直流發(fā)電機(jī)定子磁極內(nèi)的剩磁接收勵磁電流。通常，仍然有足夠的磁性以在勵磁繞組中感應(yīng)出小的勵磁電流。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，勵磁電流足以使發(fā)電機(jī)發(fā)電。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生更多電壓，從而感應(yīng)出更多電流，從而產(chǎn)生更多電壓，依此類推。

圖 8. 自勵并聯(lián)直流發(fā)電機(jī)。圖片由 Amna Ahmad 提供

有時，自勵并勵發(fā)電機(jī)無法產(chǎn)生電壓。這通常是因為極片內(nèi)的剩磁已經(jīng)消失。通過稱為刷新字段的程序可以輕松解決該問題。圖 9 顯示了閃光磁場和恢復(fù)剩磁的連接?；謴?fù)剩磁：

1. 斷開磁場與電樞的連接，并記下磁場的極性。

2、獲取低壓直流電源；12 伏汽車型電池足以用于 120 伏至 600 伏直流發(fā)電機(jī)。

3. 在勵磁繞組上建立直流電源連接，確保其與步驟 1 中確定的極性對齊。

4. 保持直流電源連接約 10 分鐘。

5. 斷開直流電源。

6. 將磁場重新連接至電樞。請務(wù)必遵守極性。

發(fā)電機(jī)現(xiàn)在應(yīng)該可以正常工作。

圖 9. 并聯(lián)直流發(fā)電機(jī)的磁場閃爍。圖片由 Amna Ahmad 提供

他勵并勵直流發(fā)電機(jī)

圖 10 顯示了他勵并勵直流發(fā)電機(jī)的連接。請注意，并聯(lián)繞組現(xiàn)在從單獨(dú)的直流電源接收電力。大多數(shù)直流發(fā)電機(jī)都是以這種方式連接的。他勵并勵發(fā)電機(jī)比自勵發(fā)電機(jī)提供更好的電壓調(diào)節(jié)。然而，他勵并勵發(fā)電機(jī)成本更高，因為需要額外的直流電源來提供勵磁電流。具有單獨(dú)的勵磁電流源允許勵磁電流隨負(fù)載變化。這意味著隨著負(fù)載的增加，可以提供更多的勵磁電流，從而導(dǎo)致產(chǎn)生的電壓保持恒定而不下降。同樣，負(fù)載越輕，可提供的勵磁電流越小，

復(fù)繞直流發(fā)電機(jī)

復(fù)繞直流發(fā)電機(jī)如圖11所示。串聯(lián)磁場與電樞串聯(lián)。并聯(lián)磁場與電樞并聯(lián)。這種布置就是發(fā)電機(jī)被稱為復(fù)繞發(fā)電機(jī)的原因。

圖 11. 復(fù)繞直流發(fā)電機(jī)。圖片由 Amna Ahmad 提供

串聯(lián)場和并聯(lián)場可以通過兩種方式連接。如果場連接起來使得它們的磁場互相幫助，則復(fù)合繞線發(fā)電機(jī)被稱為累積繞線。圖 12 顯示了累積纏繞復(fù)繞發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)具有出色的電壓調(diào)節(jié)能力。

圖 12. 累積繞組復(fù)繞直流發(fā)電機(jī)。圖片由 Amna Ahmad 提供

如果場連接成它們的磁場彼此相反，則復(fù)合繞組發(fā)電機(jī)被稱為差動繞組。圖 13 顯示了差動復(fù)繞發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)能力較差，但其輸出電流實際上是恒定的。差動復(fù)繞發(fā)電機(jī)通常用于為弧光燈和焊接應(yīng)用供電。

圖 13. 差動復(fù)繞直流發(fā)電機(jī)。圖片由 Amna Ahmad 提供