各类发电机的励磁方式有哪些？

发电机的励磁方式按励磁电源的不同分为如下三种方式：

(1)直流励磁机励磁方式。多用于中、小机组。

(2)交流励磁机励磁方式。其中按功率整流器是静止的还是旋转的又分

为交流励磁机静止整流器励磁方式 (有刷)和交流励磁机旋转整流器励磁方

式 (无刷)两种。多用于容量在100MW 及以上的汽轮发电机组。

(3)静止励磁方式。其中最具有代表性的是自并励励磁方式。也多用于

容量在100MW 及以上的汽轮发电机组。

除了永磁交流发电机不需要励磁外，其他类型的交流发电机都必须给励磁绕组通电产生磁场并发电，否则发电机就不发电。将电流引入励磁绕组产生磁场称为励磁。交流发电机有两种励磁方式:自励磁和独立励磁。

当发电机速度低时，它不能自己发电。仅靠微弱剩磁产生的小电动势很难克服二极管的正向电阻，需要电池给发电机的励磁绕组提供电流，使励磁绕组产生磁场发电。这种通过蓄电池提供磁场电流来发电的方式称为单独励磁发电。如图3-13所示。

随着转速的提高，发电机定子绕组的电动势逐渐升高并能使整流器二极管导通，当发电机的输出电压UB大于蓄电池电压时，发电机就能对外供电了。当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给励磁绕组，这种自身供给磁场电流发电的方式称为自励发电。交流发电机励磁过程是先他励后自励。当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压1～2V以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。不同汽车的励磁电路各不相同，但有一个共同特点是，励磁电路都必须由点火开关控制。因此，汽车上发电机必须与蓄电池并联，开始由蓄电池向激磁绕组供电，使发电机电压很快建立起来，并迅速转变为自激状态，蓄电池被充电的机会也多一些，有利于蓄电池的使用。

交流发电机励磁电路的励磁绕组通过两个电刷(F和E)与外部电路相连。根据电刷和外部电路的不同连接类型，发电机分为内部接地型和外部接地型两种，如图3-14所示。内部接地交流发电机:励磁绕组一端由负极电刷引出，直接接在后端盖上的发电机称为内部接地交流发电机。外接地交流发电机:励磁绕组两端(F和E)与端盖绝缘的发电机称为外接地交流发电机。

直流电机：定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。

直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

感应电动势的方向按右手定则确定(磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向。)

导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩)，电枢就能按逆时针方向旋转起来。

当电枢转了180°后，导体 cd转到 N极下，导体ab转到S极下时，由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷 A流入，经导体cd 、ab 后，从电刷B流出。这时导体cd 受力方向变为从右向左，导体ab 受力方向是从左向右，产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。

因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由导体 ab和cd 流入，使线圈边只要处于N 极下，其中通过电流的方向总是由电刷A 流入的方向，而在S 极下时，总是从电刷 B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理。

直流电机的分类

直流发电机

直流发电机是把机械能转化为直流电能的机器。它主要作为直流电动机、电解、电镀、电冶炼、充电及交流发电机的励磁电源等所需的直流电机。虽然在需要直流电的地方，也用电力整流元件，把交流电转换成直流电，但从某些工作性能方面来看，交流整流电源还不能完全取代直流发电机。

直流电动机

将直流电能转换为机械能的转动装置。电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。根据是否是否配置有常用的电刷-换向器可以将直流电动机分为两类，包括有刷直流电动机和无刷直流电动机。

1、无刷直流电动机：

无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。其转子为永久磁铁产生气隙磁通：定子为电枢，由多相绕组组成。在结构上，它与永磁同步电动机类似。无刷直流电动机定子的结构与普通的同步电动机或感应电动机相同.在铁芯中嵌入多相绕组(三相、四相、五相不等).绕组可接成星形或三角形，并分别与逆变器的各功率管相连，以便进行合理换相。转子多采用钐钴或钕铁硼等高矫顽力、高剩磁密度的稀土料，由于磁极中磁性材料所放位置的不同.可以分为表面式磁极、嵌入式磁极和环形磁极。由于电动机本体为永磁电机，所以习惯上把无刷直流电动机也叫做永磁无刷直流电动机

无刷直流电机是近几年来随着微处理器技术的发展和高开关频率、低功耗新型电力电子器件的应用，以及控制方法的优化和低成本、高磁能级的永磁材料的出现而发展起来的一种新型直流电动机。

无刷直流电机既保持了传统直流电机良好的调速性能又具有无滑动接触和换向火花、可靠性高、使用寿命长及噪声低等优点，因而在航空航天、数控机床、机器人、电动汽车、计算机外围设备和家用电器等方面都获得了广泛应用。

按照供电方式的不同，无刷直流电机又可以分为两类：方波无刷直流电动机，其反电势波形和供电电流波形都是矩形波，又称为矩形波永磁同步电动机;正弦波无刷直流电动机，其反电势波形和供电电流波形均为正弦波。

2、有刷直流电动机

(1)永磁直流电动机

永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。

① 稀土永磁直流电动机：体积小且性能更好，但价格昂贵，主要用于航天、计算机、井下仪器等。

② 铁氧体永磁直流电动机：由铁氧体材料制成的磁极体，廉价，且性能良好，广泛用于家用电器、汽车、玩具、电动工具等领域。

③ 铝镍钴永磁直流电动机：需要消耗大量的贵重金属、价格较高，但对高温的适应性好，用于环境温度较高或对电动机的温度稳定性要求较高的场合。

(2)电磁直流电动机。

电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。

① 串励直流电动机：电流串联，分流，励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。

② 并励直流电动机：并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电;作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。

③ 他励直流电动机：励磁绕组与电枢没有电的联系，励磁电路是由另外直流电源供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。

④ 复励直流电动机：复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组，若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若两个磁通势方向相反，则称为差复励。