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法學直流發電機的構造和工作原理
直流發電機
直流發電機是一種機電能量轉換裝置，它透過電磁感應的過程將機械能轉換為直流電能。
直流發電機的工作原理是電磁感應，即當穿過導體的磁通量發生變化時，導體中就會感應出電動勢。直流發電機具有勵磁繞組和電樞繞組。
直流發電機電樞繞組中感應的電動勢是交流電，並使用安裝在發電機軸上的換向器將其轉換為直流電壓。直流發電機的電樞繞組位於轉子，而勵磁繞組位於定子。
直流發電機的構造
以下是直流發電機的示意圖
直流發電機主要由六個部分組成，如下所示：
機座
直流發電機的外部框架是一個由鑄鋼或軋製鋼製成的空心圓柱體，稱為機座。機座有兩個作用：
- 它支撐磁極鐵芯，並作為機器的保護罩。
- 它為勵磁繞組產生的磁通提供通路。
磁場系統
直流發電機的磁場系統是機器的靜止部分。它產生髮電機中的主磁通。它由若干個安裝在機座上的磁極鐵芯和繞在磁極鐵芯上的勵磁繞組組成。直流發電機的磁場系統具有突極，即磁極向內突出，每個磁極鐵芯都有一個具有曲面的磁極鞋。磁極鞋有兩個作用：
- 它支撐勵磁線圈。
- 它透過增加磁路的橫截面積來降低磁路的磁阻。
磁極鐵芯由彼此絕緣的薄鋼片疊壓而成，以減少渦流損耗。勵磁線圈串聯連線，使得電流流過線圈時，產生交替的南北極，方向與旋轉方向一致。
電樞鐵芯
直流發電機的電樞鐵芯安裝在軸上，並在磁極之間旋轉。它的外表面有槽，電樞導體放在這些槽中。電樞鐵芯由彼此絕緣並緊密壓在一起的軟鐵薄片組成。在小型機器中，薄片直接鍵合到軸上，而在大型機器中，它們安裝在一個蜘蛛狀的支架上。使用疊片電樞鐵芯是為了減少渦流損耗。
電樞繞組
絕緣導體放在電樞鐵芯的槽中。導體適當地連線起來。這種連線的導體裝置稱為電樞繞組。有兩種型別的電樞繞組：波繞組和疊繞組。
換向器
換向器是一種機械整流器，它將電樞繞組中產生的交流電動勢轉換為負載端子上的直流電壓。換向器由楔形的銅片組成，這些銅片彼此之間以及與軸之間由雲母片絕緣。每個換向器片都連線到電樞線圈的兩端。
電刷
電刷安裝在換向器上，用於從電樞繞組收集電流。電刷由碳製成，並由稱為電刷架的金屬盒支撐。電刷對換向器的壓力透過彈簧進行調節並保持恆定值。電流透過換向器和碳刷從電樞繞組流向外部電路。
直流發電機的工作原理
考慮一個單環路直流發電機（如圖所示），其中一個單匝線圈“ABCD”以恆定速度在均勻磁場中順時針旋轉。當線圈旋轉時，與線圈邊“AB”和“CD”相鏈的磁通量不斷變化。這種磁鏈的變化線上圈邊上感應出電動勢，一個線圈邊的感應電動勢與另一個線圈邊的感應電動勢相加。
直流發電機中感應的電動勢可以解釋如下：
- 當線圈處於位置1時，產生的電動勢為零，因為線圈邊的運動平行於磁通量。
- 當線圈處於位置2時，線圈邊與磁通量成一定角度運動，因此產生較小的電動勢。
- 當線圈處於位置3時，線圈邊與磁通量成直角運動，因此產生的電動勢最大。
- 當線圈處於位置4時，線圈邊以一定角度切割磁通量，因此線上圈邊上產生較小的電動勢。
- 當線圈處於位置5時，線圈邊與磁通量沒有磁鏈，並且平行於磁通量運動。因此，線圈中沒有產生電動勢。
- 在位置6，線圈邊在相反極性的磁極下運動，因此產生的電動勢的極性反轉。最大電動勢將在這個方向上在位置7產生，而在位置1時為零。這個迴圈隨著線圈的旋轉而重複。
很明顯，線圈中產生的電動勢是交流電。這是因為任何線圈邊（例如AB）在N極的影響下電動勢在一個方向上，而在S極的影響下電動勢在另一個方向上。因此，當負載連線到發電機的端子時，交流電將流過它。現在，透過使用換向器，線圈中產生的這種交流電動勢可以轉換為直流電壓。然後我們就有了直流發電機。
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