發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式按勵(lì)磁電源的不同分為如下三種方式：

(1)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁方式。多用于中、小機(jī)組。

(2)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁方式。其中按功率整流器是靜止的還是旋轉(zhuǎn)的又分

為交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁方式 (有刷)和交流勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁方

式 (無(wú)刷)兩種。多用于容量在100MW 及以上的汽輪發(fā)電機(jī)組。

(3)靜止勵(lì)磁方式。其中最具有代表性的是自并勵(lì)勵(lì)磁方式。也多用于

容量在100MW 及以上的汽輪發(fā)電機(jī)組。

除了永磁交流發(fā)電機(jī)不需要?jiǎng)?lì)磁外，其他類(lèi)型的交流發(fā)電機(jī)都必須給勵(lì)磁繞組通電產(chǎn)生磁場(chǎng)并發(fā)電，否則發(fā)電機(jī)就不發(fā)電。將電流引入勵(lì)磁繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)稱(chēng)為勵(lì)磁。交流發(fā)電機(jī)有兩種勵(lì)磁方式:自勵(lì)磁和獨(dú)立勵(lì)磁。

當(dāng)發(fā)電機(jī)速度低時(shí)，它不能自己發(fā)電。僅靠微弱剩磁產(chǎn)生的小電動(dòng)勢(shì)很難克服二極管的正向電阻，需要電池給發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組提供電流，使勵(lì)磁繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)發(fā)電。這種通過(guò)蓄電池提供磁場(chǎng)電流來(lái)發(fā)電的方式稱(chēng)為單獨(dú)勵(lì)磁發(fā)電。如圖3-13所示。

隨著轉(zhuǎn)速的提高，發(fā)電機(jī)定子繞組的電動(dòng)勢(shì)逐漸升高并能使整流器二極管導(dǎo)通，當(dāng)發(fā)電機(jī)的輸出電壓UB大于蓄電池電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)就能對(duì)外供電了。當(dāng)發(fā)電機(jī)能對(duì)外供電時(shí)，就可以把自身發(fā)的電供給勵(lì)磁繞組，這種自身供給磁場(chǎng)電流發(fā)電的方式稱(chēng)為自勵(lì)發(fā)電。交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁過(guò)程是先他勵(lì)后自勵(lì)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到正常怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出電壓一般高出蓄電池電壓1～2V以便對(duì)蓄電池充電，此時(shí)，由發(fā)電機(jī)自勵(lì)發(fā)電。不同汽車(chē)的勵(lì)磁電路各不相同，但有一個(gè)共同特點(diǎn)是，勵(lì)磁電路都必須由點(diǎn)火開(kāi)關(guān)控制。因此，汽車(chē)上發(fā)電機(jī)必須與蓄電池并聯(lián)，開(kāi)始由蓄電池向激磁繞組供電，使發(fā)電機(jī)電壓很快建立起來(lái)，并迅速轉(zhuǎn)變?yōu)樽约顟B(tài)，蓄電池被充電的機(jī)會(huì)也多一些，有利于蓄電池的使用。

交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電路的勵(lì)磁繞組通過(guò)兩個(gè)電刷(F和E)與外部電路相連。根據(jù)電刷和外部電路的不同連接類(lèi)型，發(fā)電機(jī)分為內(nèi)部接地型和外部接地型兩種，如圖3-14所示。內(nèi)部接地交流發(fā)電機(jī):勵(lì)磁繞組一端由負(fù)極電刷引出，直接接在后端蓋上的發(fā)電機(jī)稱(chēng)為內(nèi)部接地交流發(fā)電機(jī)。外接地交流發(fā)電機(jī):勵(lì)磁繞組兩端(F和E)與端蓋絕緣的發(fā)電機(jī)稱(chēng)為外接地交流發(fā)電機(jī)。

直流電機(jī)：定義輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱(chēng)為直流電機(jī)，它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。當(dāng)它作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能;作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。

直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱(chēng)為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱(chēng)為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱(chēng)為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。

直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動(dòng)勢(shì)，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)的原理。

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向按右手定則確定(磁感線指向手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，其他四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。)

導(dǎo)體受力的方向用左手定則確定。這一對(duì)電磁力形成了作用于電樞一個(gè)力矩，這個(gè)力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱(chēng)為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時(shí)針?lè)较颍髨D使電樞逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。如果此電磁轉(zhuǎn)矩能夠克服電樞上的阻轉(zhuǎn)矩(例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負(fù)載轉(zhuǎn)矩)，電樞就能按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)起來(lái)。

當(dāng)電樞轉(zhuǎn)了180°后，導(dǎo)體 cd轉(zhuǎn)到 N極下，導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下時(shí)，由于直流電源供給的電流方向不變，仍從電刷 A流入，經(jīng)導(dǎo)體cd 、ab 后，從電刷B流出。這時(shí)導(dǎo)體cd 受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃螅瑢?dǎo)體ab 受力方向是從左向右，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時(shí)針?lè)较颉?

因此，電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于換向器配合電刷對(duì)電流的換向作用，直流電流交替地由導(dǎo)體 ab和cd 流入，使線圈邊只要處于N 極下，其中通過(guò)電流的方向總是由電刷A 流入的方向，而在S 極下時(shí)，總是從電刷 B流出的方向。這就保證了每個(gè)極下線圈邊中的電流始終是一個(gè)方向，從而形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。

直流電機(jī)的分類(lèi)

直流發(fā)電機(jī)

直流發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能的機(jī)器。它主要作為直流電動(dòng)機(jī)、電解、電鍍、電冶煉、充電及交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源等所需的直流電機(jī)。雖然在需要直流電的地方，也用電力整流元件，把交流電轉(zhuǎn)換成直流電，但從某些工作性能方面來(lái)看，交流整流電源還不能完全取代直流發(fā)電機(jī)。

直流電動(dòng)機(jī)

將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。電動(dòng)機(jī)定子提供磁場(chǎng)，直流電源向轉(zhuǎn)子的繞組提供電流，換向器使轉(zhuǎn)子電流與磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩保持方向不變。根據(jù)是否是否配置有常用的電刷-換向器可以將直流電動(dòng)機(jī)分為兩類(lèi)，包括有刷直流電動(dòng)機(jī)和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。

1、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)：

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是將普通直流電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子進(jìn)行了互換。其轉(zhuǎn)子為永久磁鐵產(chǎn)生氣隙磁通：定子為電樞，由多相繞組組成。在結(jié)構(gòu)上，它與永磁同步電動(dòng)機(jī)類(lèi)似。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)定子的結(jié)構(gòu)與普通的同步電動(dòng)機(jī)或感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同.在鐵芯中嵌入多相繞組(三相、四相、五相不等).繞組可接成星形或三角形，并分別與逆變器的各功率管相連，以便進(jìn)行合理?yè)Q相。轉(zhuǎn)子多采用釤鈷或釹鐵硼等高矯頑力、高剩磁密度的稀土料，由于磁極中磁性材料所放位置的不同.可以分為表面式磁極、嵌入式磁極和環(huán)形磁極。由于電動(dòng)機(jī)本體為永磁電機(jī)，所以習(xí)慣上把無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)也叫做永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)

無(wú)刷直流電機(jī)是近幾年來(lái)隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展和高開(kāi)關(guān)頻率、低功耗新型電力電子器件的應(yīng)用，以及控制方法的優(yōu)化和低成本、高磁能級(jí)的永磁材料的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的一種新型直流電動(dòng)機(jī)。

無(wú)刷直流電機(jī)既保持了傳統(tǒng)直流電機(jī)良好的調(diào)速性能又具有無(wú)滑動(dòng)接觸和換向火花、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)及噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，因而在航空航天、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、電動(dòng)汽車(chē)、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和家用電器等方面都獲得了廣泛應(yīng)用。

按照供電方式的不同，無(wú)刷直流電機(jī)又可以分為兩類(lèi)：方波無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，其反電勢(shì)波形和供電電流波形都是矩形波，又稱(chēng)為矩形波永磁同步電動(dòng)機(jī);正弦波無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，其反電勢(shì)波形和供電電流波形均為正弦波。

2、有刷直流電動(dòng)機(jī)

(1)永磁直流電動(dòng)機(jī)

永磁直流電動(dòng)機(jī)劃分：稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。

① 稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)：體積小且性能更好，但價(jià)格昂貴，主要用于航天、計(jì)算機(jī)、井下儀器等。

② 鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)：由鐵氧體材料制成的磁極體，廉價(jià)，且性能良好，廣泛用于家用電器、汽車(chē)、玩具、電動(dòng)工具等領(lǐng)域。

③ 鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)：需要消耗大量的貴重金屬、價(jià)格較高，但對(duì)高溫的適應(yīng)性好，用于環(huán)境溫度較高或?qū)﹄妱?dòng)機(jī)的溫度穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合。

(2)電磁直流電動(dòng)機(jī)。

電磁直流電動(dòng)機(jī)劃分：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。

① 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：電流串聯(lián)，分流，勵(lì)磁繞組是和電樞串聯(lián)的，所以這種電動(dòng)機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)隨著電樞電流的改變有顯著的變化。為了使勵(lì)磁繞組中不致引起大的損耗和電壓降，勵(lì)磁繞組的電阻越小越好，所以直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)通常用較粗的導(dǎo)線繞成，他的匝數(shù)較少。

② 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，作為并勵(lì)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，是電機(jī)本身發(fā)出來(lái)的端電壓為勵(lì)磁繞組供電;作為并勵(lì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，勵(lì)磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相同。

③ 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組與電樞沒(méi)有電的聯(lián)系，勵(lì)磁電路是由另外直流電源供給的。因此勵(lì)磁電流不受電樞端電壓或電樞電流的影響。

④ 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：復(fù)勵(lì)直流電機(jī)有并勵(lì)和串勵(lì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組，若串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)與并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)方向相同稱(chēng)為積復(fù)勵(lì)。若兩個(gè)磁通勢(shì)方向相反，則稱(chēng)為差復(fù)勵(lì)。