首先,我们先讲一下交流发电机的工作原理,如图1 所示。
发电机的三相定子绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中,彼此相差120°电角度,且匝数相等。三相绕组的末端连在一起,呈星形连接。当磁场绕组接通直流电时,产生了磁场。发电机带动磁场旋转。根据电磁感应原理,在三相绕组中产生频率相同、幅值相等、相位互差即 120° 的正弦电动势。
Uu1=Vmsinα
Uw1=Vmsin(α+120°)
Uv1=Vmsin(α+240°)
式中:Uu1、Uw1、Uv1分别为三相交流电的瞬时电动势;Vm为最大电动势,α、α+120° 、α+240°分别为三相交流电的初相角。根据正弦函数图像可画出如图2 所示的三相交流电波形,由三角函数知识可知,交点1 为30°、2 为 90° 、3 为 150° 、4 为 210°、5 为 270°、6 为 330° 、7 为 360°。
1:由三相桥式整流电路可知在0°~30°时,二极管 VD3和二极管VD5导通,Uw1电动势最高,Uv1电动势最低,即整流后的电压Vz 解析式为:
即:在 α 为 0°~30°时,得出整流电压的函数解析式为:
,由余弦函数图像可画出 α 为 0°~30°的整流后的电压波形,如图 2 下部所示:0~t1的波形。
2:在 30°~90°时,Uu1电动势最高,Uv1电动势最低,即 VD1和 VD5导通。
整流后电压Vz= Uu1-Uv1在α 为 30°~90°时,得出整流后电动势的函数解析式为:Uz =Vmsin(α+30°),由正弦函数图像可画出 α为 30°~90°时整流后电压波形,如图2 下部所示:t1~t2的波形,同理分别推导出:
由三角函数可分别画出 90°~360°整流后的电压波形,如图 2 下部所示:t2~t7所对应的波形。
通过以上分析,整流后的电压波形是由三角函数的图像画出的。这样在给学生讲解的过程中更加清晰了。
通过三角函数解析式,我们可以看出,整流后的电压是相电压的
倍,