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法学直流发电机的构造和工作原理
直流发电机
直流发电机是一种机电能量转换装置，它通过电磁感应的过程将机械能转换为直流电能。
直流发电机的工作原理是电磁感应，即当穿过导体的磁通量发生变化时，导体中就会感应出电动势。直流发电机具有励磁绕组和电枢绕组。
直流发电机电枢绕组中感应的电动势是交流电，并使用安装在发电机轴上的换向器将其转换为直流电压。直流发电机的电枢绕组位于转子，而励磁绕组位于定子。
直流发电机的构造
以下是直流发电机的示意图
直流发电机主要由六个部分组成，如下所示：
机座
直流发电机的外部框架是一个由铸钢或轧制钢制成的空心圆柱体，称为机座。机座有两个作用：
- 它支撑磁极铁芯，并作为机器的保护罩。
- 它为励磁绕组产生的磁通提供通路。
磁场系统
直流发电机的磁场系统是机器的静止部分。它产生发电机中的主磁通。它由若干个安装在机座上的磁极铁芯和绕在磁极铁芯上的励磁绕组组成。直流发电机的磁场系统具有突极，即磁极向内突出，每个磁极铁芯都有一个具有曲面的磁极鞋。磁极鞋有两个作用：
- 它支撑励磁线圈。
- 它通过增加磁路的横截面积来降低磁路的磁阻。
磁极铁芯由彼此绝缘的薄钢片叠压而成，以减少涡流损耗。励磁线圈串联连接，使得电流流过线圈时，产生交替的南北极，方向与旋转方向一致。
电枢铁芯
直流发电机的电枢铁芯安装在轴上，并在磁极之间旋转。它的外表面有槽，电枢导体放在这些槽中。电枢铁芯由彼此绝缘并紧密压在一起的软铁薄片组成。在小型机器中，薄片直接键合到轴上，而在大型机器中，它们安装在一个蜘蛛状的支架上。使用叠片电枢铁芯是为了减少涡流损耗。
电枢绕组
绝缘导体放在电枢铁芯的槽中。导体适当地连接起来。这种连接的导体装置称为电枢绕组。有两种类型的电枢绕组：波绕组和叠绕组。
换向器
换向器是一种机械整流器，它将电枢绕组中产生的交流电动势转换为负载端子上的直流电压。换向器由楔形的铜片组成，这些铜片彼此之间以及与轴之间由云母片绝缘。每个换向器片都连接到电枢线圈的两端。
电刷
电刷安装在换向器上，用于从电枢绕组收集电流。电刷由碳制成，并由称为电刷架的金属盒支撑。电刷对换向器的压力通过弹簧进行调节并保持恒定值。电流通过换向器和碳刷从电枢绕组流向外部电路。
直流发电机的工作原理
考虑一个单环路直流发电机（如图所示），其中一个单匝线圈“ABCD”以恒定速度在均匀磁场中顺时针旋转。当线圈旋转时，与线圈边“AB”和“CD”相链的磁通量不断变化。这种磁链的变化在线圈边上感应出电动势，一个线圈边的感应电动势与另一个线圈边的感应电动势相加。
直流发电机中感应的电动势可以解释如下：
- 当线圈处于位置1时，产生的电动势为零，因为线圈边的运动平行于磁通量。
- 当线圈处于位置2时，线圈边与磁通量成一定角度运动，因此产生较小的电动势。
- 当线圈处于位置3时，线圈边与磁通量成直角运动，因此产生的电动势最大。
- 当线圈处于位置4时，线圈边以一定角度切割磁通量，因此在线圈边上产生较小的电动势。
- 当线圈处于位置5时，线圈边与磁通量没有磁链，并且平行于磁通量运动。因此，线圈中没有产生电动势。
- 在位置6，线圈边在相反极性的磁极下运动，因此产生的电动势的极性反转。最大电动势将在这个方向上在位置7产生，而在位置1时为零。这个循环随着线圈的旋转而重复。
很明显，线圈中产生的电动势是交流电。这是因为任何线圈边（例如AB）在N极的影响下电动势在一个方向上，而在S极的影响下电动势在另一个方向上。因此，当负载连接到发电机的端子时，交流电将流过它。现在，通过使用换向器，线圈中产生的这种交流电动势可以转换为直流电压。然后我们就有了直流发电机。
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