直流發電機型別

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引言

電力發電機也稱為發電機，它是一種將機械能轉換為電能以進行分配並透過電力線路輸送給商業、家庭和工業使用者的機器。直流發電機是主要型別的電力發電機之一。發電機有助於產生飛機、船舶和汽車所需的電力。發電機有助於在停電期間為家庭和企業組織提供備用電源。直流發電機有助於穩定電流，並且當導體的電路摺疊時，可能會在電流中產生電動勢。

什麼是直流發電機？

直流 (Direct Current) 發電機被描述為一種電氣機器，其基本工作是將機械能轉換為電能。直流發電機用作需要低功率供應的行動式機器 (Shao *et al.*, 2019)。直流發電機被描述為一臺旋轉式機器，它提供具有不連續電流和電壓的電氣輸出。

圖 1：直流發電機

直流發電機執行的主要原理與同步發電機相似。能量轉換過程利用能量原理——感應電動勢 (Ertugrul & Abbott, 2020)。直流發電機也可以用作直流電動機，無需改變結構。

直流發電機的型別

直流發電機主要根據勵磁方式分為兩大類，包括*自勵直流發電機和他勵直流發電機*。

他勵直流發電機：這種型別的發電機使用外部電源進行勵磁。該系統使用外部直流電源來激勵磁場磁鐵。

圖 2：他勵直流發電機的特點

隨著轉速的增加，它有助於提高輸出電壓和電動勢。這些型別的發電機能夠產生一系列大的輸出，這些輸出在設計上是可行的並且易於製造。

圖 3：他勵直流分勵發電機的特點

自勵發電機：這種型別的直流發電機具有由自身電源電流激勵的磁場磁鐵，並且磁場線圈內部連線到電樞。在這種型別的發電機中，由於剩餘磁性，極點記憶體在一些磁通量 (Al-Ismail, 2021)。自勵直流發電機根據磁場線圈和位置分為三種類型，包括*分勵發電機、復勵發電機和串勵發電機*。

直流發電機的執行原理

直流發電機的執行原理基於法拉第電磁感應定律。已知載流導體放置在不同的磁場中，在導體中會感應出電動勢。感應電流的方向會在導體運動方向改變時發生變化 (Elprocus, 2022)。考慮到電樞順時針旋轉，導體保持不變並向上移動。在這種情況下，當電樞完成半旋轉時，導體的運動方向可能會反向向下。因此，每個電樞中的電流方向會逐漸改變。當電流反向時，電樞導體的連線會隨著分環換向器而改變。因此，在端子上獲得單向電流。

直流發電機的部件

直流發電機由幾個部分組成，包括*磁場繞組、電樞、換向器、電刷和機架*。

磁場繞組：磁場繞組用於在發電機中產生所需的磁場。磁場由永磁體產生。永磁體主要用於小型磁電機。如果磁場繞組電流由外部電源提供，則發電機為他勵式。

電樞：直流發電機通常具有靜止磁場和旋轉電樞。旋轉電樞中存在許多線圈，並且電樞鐵心由電氣上彼此絕緣的薄鋼片疊壓而成，其間塗有清漆。

圖 4：直流發電機的部件

換向器：它是電樞的一個元件，它使用銅條將每個電樞線圈連線到電刷。每當導體越過磁場磁力線時，都會在導體中感應出電壓。

電刷：它被稱為滑動觸點，它與滑環接觸並將電樞連線到外部電路。電刷用於從發電機的換向器中提取電能。

機架：它有助於為發電機提供機械支撐。直流發電機的大多數機架都包括兩個端架和軛鐵。它通常由退火鋼製成，具有良好的磁性，可以減少能量損失。

直流發電機的應用

• 直流發電機用於為電池充電、供電和激勵變化。

• 它用作需要較低電源供應的行動式發電機。

• 它用於摩托車玩具，如遙控器、家用電器和電動剃鬚刀等汽車。

• 它用於為直流機車的再生制動提供勵磁電流。

結論

直流發電機在較寬的轉速範圍內產生恆定的轉矩。電源是使用直流電動機的關鍵考慮因素。在自勵發電機中，會產生一些電流，少量電流有助於透過加強磁極磁通和負載來流過磁場線圈。直流串勵發電機使用電弧燈作為穩定的電流增強器和發電機和照明。直流發電機用於補償電壓降。

常見問題

Q1. 什麼是功率因數？

A1. 電負載的千伏安與千瓦之比構成功率因數。它由負載與發電機的連線決定。

Q2. 直流發電機和交流發電機的區別是什麼？

A2. 直流發電機產生直流電，而交流發電機產生交流電。在直流電中，電流週期性地反向，而在交流電中，它沿直線方向流動。

Q3. 電動勢產生的轉換依賴於哪些因素？

A3. 產生的電動勢取決於電樞線圈的匝數、磁場強度和旋轉磁場的轉速。分佈係數和諧波效應是影響轉換產生的電動勢的主要因素。

Q4. 什麼是軛鐵？

A4. 軛鐵是指直流 (DC) 發電機的外部結構。它是直流發電機的一個部件，有助於支撐其他部件。