磁生電知識要點

磁生電是法拉第發(fā)現(xiàn)的。原理：閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動時，在導體上就會產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫做感應電流。

導體的兩端接在電流表的兩個接線柱上，組成閉合電路，當導體在磁場中向左或向右運動，切割磁力線時，電流表的指針就發(fā)生偏轉，表明電路中產(chǎn)生了電流．這樣產(chǎn)生的電流叫感應電流。我們知道，穿過某一面積的磁力線條數(shù)，叫做穿過這個面積的磁通量。當導體向左或向右做切割磁力線的運動時，閉合電路所包圍的面積發(fā)生變化，因而穿過這個面積的磁通量也發(fā)生了變化。導體中產(chǎn)生感應電流的原因，可以歸結為穿過閉合電路的磁通量發(fā)生了變化?？梢?，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應電流。這就是產(chǎn)生感應電流的條件。感應電流的方向：導體向左或向右運動時，電流表指針的偏轉方向不同，這表明感應電流的方向跟導體運動的方向有關系。如果保持導體運動的方向不變，而把兩個磁極對調(diào)過來，即改變磁力線的方向，可以看到，感應電流的方向也改變?？梢?，感應電流的方向跟導體運動的方向和磁力線的方向都有關系．感應電流的方向可以用右手定則來判定：伸開右手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把右手放入磁場中，讓磁力線垂直穿入手心，大拇指指向導體運動的方向，那么其余四個手指所指的方向就是感應電流的方向。

1831年電學大師法拉第發(fā)現(xiàn)了磁能夠生電。他找來兩根長約62米的銅導線和一根粗長木棍,分別把兩根銅導線纏繞在木棍上，銅導線的兩端分別與電流計電源相聯(lián)。然后他把電源開關合上，這時，他似乎感到電流計指針跳動了一下，然后指又回到0點，難道在開關合的瞬時產(chǎn)生了感應電流？法拉第把開關拉掉，準備重復合后再看一次，當開關剛拉開時，他又看到指針跳蕩了一下，然后回到0點。他反復把開關拉開、合上，都發(fā)現(xiàn)了相同的結果。

根據(jù)這個實驗，法拉第總結出電磁感應的規(guī)律：當穿過感應回路中的磁通量發(fā)生變化時，回路中就會產(chǎn)生感應電流，感應電流方向總是阻礙回路中磁通量的變化，大小與單位時間內(nèi)的磁通量變化成正比。

負電荷，在金屬內(nèi)的電子流動方向與常規(guī)電流的方向相反。

感應電流究竟是如何產(chǎn)生的呢？設均勻磁場的磁力線向下垂直于紙面，導體平放在紙面上，方向正南正北，移動方向為西方。（用右手定則判感應電流方向為南方）。當導體向西移動時，可視為導體中的電荷也向西移動，而電荷在磁場中所受作用力的方向跟磁場方向、電荷運動方向之間的關系，可以用左手定則來判定：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電荷的運動方向（西方），那么，拇指所指的方向（南方），就是電荷在磁場中的受力方向。所以電流方向應是南方。

把線圈的兩端接在電流表上，組成閉合電路．當向線圈中插入或拔出磁鐵時，電流表的指針偏轉，表明電路中產(chǎn)生了感應電流。這是因為向線圈中插入磁鐵時，穿過線圈的磁通量增大，從線圈中拔出磁鐵時，穿過線圈的磁通量減小。穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化，因而產(chǎn)生了感應電流。向線圈中插入或拔出磁鐵的過程可以等效為導體切割磁力線的過程。磁通量的變化只是產(chǎn)生感應電流的表層的原因，真正的原因還是線圈中的電荷受洛侖茲力運動。

磁生電感應電流的條件

產(chǎn)生感應電流的條件是：①一部分導體在磁場中做切割磁感線運動．即導體在磁場中的運動方向和磁感線的方向不平行；②電路閉合．在磁場中做切割磁感線運動的導體兩端產(chǎn)生感應電壓，是一個電源．若電路閉合，電路中就會產(chǎn)生感應電流．若電路不閉合，電路兩端有感應電壓，但電路中沒有感應電流．

磁生電感應電流的方向

導體中感應電流的方向，跟導體切割磁感線的運動方向和磁感線（磁場）的方向有關．(1)磁感線（磁場）的方向不變，閉合電路中的一部分導體做切割磁感線的運動方向改變時，感應電流的方向也會發(fā)生改變；(2)導體切割磁感線的運動方向不變，磁感線的方向改變，導體中的感應電流方向也發(fā)生改變；(3)導體切割磁感線的運動方向和磁感線的方向都改變時，導體中的感應電流方向不變．

磁生電交流發(fā)電機原理

放在磁場中的矩形線圈，兩端各連一個銅環(huán)K和L，它們分別跟電刷 A 和B接觸，并跟電流表組成閉合電路．讓線圈在磁場中轉動，由于ab邊和cd邊做切割磁感線的運動，電路中就有了感應電流．在線圈轉動的前半周，線圈都從一個方向切割磁感線，因此電流方向從A經(jīng)電流表到B不改變；在后半周，線圈從相反方向切割磁感線，電流方向和前半周相反，由B經(jīng)電流表流向A．線圈繼續(xù)轉動，電流方向將周期性地重復上述變化．線圈在磁場里轉動一周，電路中的感應電流的方向和大小就發(fā)生一個周期性變化．線圈在磁場中持續(xù)轉動，線圈就向外部電路提供方向和大小都作周期性變化的交變電流．-

電磁感應現(xiàn)象在實際中有著廣泛的應用，特別在電工技術、電子技術以及電磁測量等方面。例如，在電工技術中，運用電磁感應原理制造的發(fā)電機、感應電動機及變壓器等設備，為充分而又方便地利用自然界的能源提供了條件；在電子技術中，廣泛地采用電感元件來發(fā)射接收或傳遞訊號；運用電磁感應的原理不僅制成多種電磁測量儀表，而且還制造了各種用于非電量電測的傳感器。此外，例如加熱用的感應電爐、核物理研究中用的電子感應加速器等等，也都運用了電磁感應原理。 2100433B

1831年，英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，即“磁生電 ”的條件，產(chǎn)生的電流叫感應電流。

目錄

出版說明

一 基本知識

1.磁和電有什么關系？

2.磁路的歐姆定律是什么？

3.何謂“磁生電”？

4.什么叫自感？

5.什么叫互感？

6.什么是右手定則？

7.何謂電磁力定律？

8.何謂正弦電壓和正弦電流？

⒐何為正弦量的特征量？

10.何謂正弦量的幅值（最大值）？

11.何謂周期和頻率？何謂角頻率？

12.初相位和相位差是什么？

13.何謂同相、反相、超前、滯后？

14.正弦量的有效值是什么？

15.什么叫有功？什么叫無功？

16.怎樣計算有功功率、無功功率和視在功率？

它們?nèi)哂泻侮P系？

17.三相電動勢是怎樣產(chǎn)生的？

18.三相電勢如何表示？

19.三相交流電路常用的接線方式有哪幾種？什么

是相電壓、線電壓和相電流、線電流？

20.怎樣計算三相交流電路的功率？

二 同步發(fā)電機的結構及交流電機的繞組

電勢和磁勢

21.隱極式同步發(fā)電機的結構特點是什么？

22.凸極式同步發(fā)電機的結構特點是什么？

23.對交流電機繞組的基本要求是什么？何謂

迭繞？何謂波繞？何謂有效邊？何謂端接？

24.交流繞組的名詞術語有哪些？

25.三相繞組構成原則是什么？

26.三相單層繞組和三相雙層繞組連接規(guī)律

是什么？

27.在正弦分布磁場下導體電勢如何計算？

28.元件電勢和短距系數(shù)如何計算？

29.元件組電勢和分布系數(shù)如何計算？

30.相電勢如何計算？

31.交流電機旋轉磁場怎樣形成？

32.旋轉磁場的性質(zhì)有哪些？

33.同步電機的勵磁系統(tǒng)有哪幾類？直流勵磁機

勵磁系統(tǒng)的構成是怎樣的？

三 同步發(fā)電機的正常運行和電樞反應

34.同步發(fā)電機帶對稱負載運行時，在定、轉子

之間的氣隙中同時存在著哪些磁勢 這些磁

勢性質(zhì)如何？

35.何謂電樞反應？

36.發(fā)電機帶純電阻性負載時，電樞反應的

作用是怎樣的？

37.發(fā)電機帶上純電感性負載時，電樞反應

的作用如何？

38.發(fā)電機帶上純電容性負載時電樞反應的

性質(zhì)又為如何？

39.正常運行的同步發(fā)電機通常所帶負載為

感性負載，此時電樞反應的性質(zhì)又如何？

40.如何從電樞反應說明能量傳遞的關系？

41.何謂直軸同步電抗Xd、交軸同步電抗Xq

和同步電抗Xs？如何用隱極發(fā)電機簡化等

值電路和相量圖，表示發(fā)電機空載電勢E0

端電壓U和電樞電流I之間關系？

42.表示同步發(fā)電機運行情況的外特性反映在

什么條件下哪些參數(shù)之間的關系？

43.何謂調(diào)整特性？

44.同步發(fā)電機有哪些損耗？效率如何計算？

45.同步發(fā)電機的發(fā)熱有什么影響？有哪些

冷卻方式？

46.同步發(fā)電機有哪些主要的銘牌數(shù)據(jù)？

47.入口冷卻空氣溫度對發(fā)電機出力有何

影響？

48.周波變化對發(fā)電機運行有哪些影響？

49.發(fā)電機端電壓高于額定值時對發(fā)電機

運行的影響是什么？

50.當發(fā)電機端電壓低于額定值下運行時

對發(fā)電機有哪些影響？

51.功率因數(shù)變動時對發(fā)電運動有何影響？

四 同步發(fā)電機的功角特性和并聯(lián)運行

52.同步發(fā)電機并聯(lián)運行有什么好處？

53.同步發(fā)電機并列運行應滿足哪些條件？

54.同步發(fā)電機準同期并列操作步驟是什么？

55.哪些情況下，不允許進行同期合閘操作？

56.準同期與自同期各適用于什么場合？

57.自同步并列的方法步驟是什么？

58.何謂功角特性？

59.如何調(diào)節(jié)同步發(fā)電機有功功率輸出？

60.如何調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出的無功功率？

61.在保持有功功率為某一固定值，調(diào)節(jié)無功

功率時勵磁電流與電樞電流之間變化規(guī)律

如何？

62.調(diào)節(jié)原動機輸入功率對發(fā)電機運行狀態(tài)

有什么影響？

63.調(diào)節(jié)勵磁電流對發(fā)電機運行狀態(tài)有何

影響？

五 同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng) 故障及處理

64.勵磁系統(tǒng)的結構及各部分的主要作用

是什么？

65.發(fā)電機對勵磁系統(tǒng)有什么要求？

66.同步發(fā)電機勵磁方式有哪幾種？

67.勵磁系統(tǒng)常見故障有哪些？如何處理？

68.發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的調(diào)壓裝置有什么作用？

小型發(fā)電機自動電壓調(diào)整器的工作原理

是怎樣的？

69.強行勵磁有何作用？強勵動作后應注意

什么問題？

70.發(fā)電機自動滅磁裝置有什么作用？自動

滅磁電阻阻值有多大？為什么有的發(fā)電

機沒有滅磁電阻？

71.用整流器勵磁的同步電機何時何種故

障會產(chǎn)生轉子過電壓？

72.發(fā)電機大修后啟動時勵磁機升不起電壓

是什么原因？

73.勵磁機的正、負極性反了對發(fā)電機的運行

有沒有影響？什么情況下勵磁機的極性可

能變反？

74.勵磁機的炭刷冒火可能是什么原因？

75.為什么勵磁機整流子表面臟污不允許用

含鋼砂紙或粗玻璃砂紙進行研磨？

76.運行中勵磁機整流子發(fā)黑是什么原因？

怎么處理？

77.雙繞組電抗分流勵磁系統(tǒng)的發(fā)電機不能

正常發(fā)電是什么原因？

78.無刷勵磁系統(tǒng)的發(fā)電機不能正常發(fā)電是

什么原因？

79.可控硅自勵系統(tǒng)常見的故障有哪些？

六 同步發(fā)電機運行的一般要求、故障及

處理

80.同步發(fā)電機運行前有哪些基本要求？

81.發(fā)電機安全長期運行的必要條件有哪些？

82.正常運行情況下對發(fā)電機應進行哪些監(jiān)視

和維護？其操作步驟如何？

83.發(fā)電機事故過負荷允許多長時間？

怎么處理？

84.發(fā)電機常見的事故有哪些？如何處理？

85.發(fā)電機常見故障和不正常運行方式有

哪些？如何處理？

86.發(fā)電機過負荷原因是什么？有何現(xiàn)象？如何

處理？

87.發(fā)電機溫度不正常原因是什么？有何現(xiàn)象？

如何處理？

88.發(fā)電機出口開關自動跳閘原因是什么？

有何現(xiàn)象？如何處理？

89.與系統(tǒng)并列的發(fā)電機變?yōu)橥秸{(diào)相機運行

如何處理？

90.發(fā)電機失去勵磁的原因是什么？有何現(xiàn)象？

如何處理？

91.發(fā)電機的振蕩和失步的原因是什么？

是何現(xiàn)象？如何處理？

92.發(fā)電機在運行中發(fā)生振動是什么原因？

怎樣處理？

93.發(fā)電機定子繞組單相接地有何危害，怎樣

監(jiān)視單相接地？

94.發(fā)電機端電壓過高或過低，對發(fā)電機

會產(chǎn)生什么影響？

95.當頻率過高或過低時，對發(fā)電機有

什么影響？

96.發(fā)電機在發(fā)生哪種短路時短路電流最大，對

發(fā)電機有什么危害？如何防止發(fā)生短路？

97.發(fā)電機絕緣電阻測定和干燥方法有哪些

規(guī)定和要求？短路干燥法如何操作？

98.什么原因可能引起發(fā)電機著火？如何處理？

99.檢修后的發(fā)電機在啟動、升壓、并列時應

注意哪些問題？

100.發(fā)電機應進行哪些試驗？

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