什么電器會用勵磁原理(電動機勵磁裝置的作用是什么)

前沿拓展：

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風(fēng)蕭蕭兮易水寒。風(fēng)一吹漫山遍野，水一流滾滾東逝。

對于風(fēng)能、水能、太陽能等天然能源來說，單位面積的供能很低。想要好好利用它們，必須換換思路整點小技巧。

千百年來歷史經(jīng)驗告訴我們，收集大量定向的風(fēng)力、水力，變?yōu)檗D(zhuǎn)動的力量，好用極了。太陽能嘛，能直接發(fā)電就發(fā)電，發(fā)不了電燒燒熱水也好。

在《尋找動力源泉：是什么在維持人類世界運轉(zhuǎn)？》一文中，咱們已經(jīng)詳細聊過轉(zhuǎn)動的來源。可惜轉(zhuǎn)動只適合就地利用能源，直到人類點亮發(fā)電的科技樹，情勢才大大改觀。今天就說一說電如何產(chǎn)生。

老生常談，法拉第電磁感應(yīng)定律：閉合電路中的一部分導(dǎo)線切割磁場，導(dǎo)線中就會產(chǎn)生電流。

上圖中的線圈和活動導(dǎo)線只要發(fā)生位移，回路就產(chǎn)生電流，可以在電流表中看到讀數(shù)。發(fā)電原理就這么簡單。走進實用，困難還真不少。想要持續(xù)發(fā)電，沒有那么大面積的磁鐵，也不存在可以容許感應(yīng)導(dǎo)線無限運動的場地。不用說，讓導(dǎo)線轉(zhuǎn)起來就行。

你甚至完全可以DIY一個手搖發(fā)電機。

用線圈在固定磁場中旋轉(zhuǎn)，三五圈下來，線圈就會扭死，再使使勁準保會斷。在上兩幅圖中，你會發(fā)現(xiàn)一個奇怪的機構(gòu)，線圈末端分成兩個不相連的部分與負載兩端活動接觸。這有效的解決線圈扭曲難題。還有一個特點，隨著這種斷開再接觸，負載兩端的電流方向不會變化，一直是同一個方向。這就是愛迪生的直流發(fā)電機。

線圈切割磁場的速度正比于回路中的電流強度。線圈旋轉(zhuǎn)時候垂直磁場的速度分量一直在周期性變化，導(dǎo)致實際電流強度出現(xiàn)忽大忽小的半正弦曲線規(guī)律。

線圈末端兩個不相連的部分叫做換向器（發(fā)電機示意圖中的1、2），負載兩端（發(fā)電機示意圖中的A、B）叫做電刷。

研究一下簡陋的手搖發(fā)電機，你能看到它是采用銅來作為接觸機構(gòu)。一旦轉(zhuǎn)速很高，金屬觸點容易產(chǎn)生火花，摩擦生熱還會令金屬熔化黏連。有個更好的辦法，可以將銅改用石墨，一般叫做碳刷。石墨的熔點超過3600℃，通過浸脂或摻雜金屬能使其極好的潤滑和導(dǎo)電，且不產(chǎn)生火花。

直流電還沒全面流行，就被特斯拉的交流電干趴下了。

交流發(fā)電機與直流發(fā)電機幾乎一樣，可是它省去了換向器和電刷。?。吭趺唇鉀Q線圈扭曲呢？簡單，線圈不動（定子）讓磁鐵轉(zhuǎn)起來（轉(zhuǎn)子）就好了。

同時交流電極易適用變壓器，可以低損耗的超遠距離輸能。

為了更好地提高能效，現(xiàn)在的交流電都采用三相發(fā)電。

三相電異常簡單，就是把原來的一組線圈換成三組。

每隔120°放置一組線圈，三組線圈共用一個返流回路。返流回路的導(dǎo)線在正中心，無論磁場如何旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)線均不切割磁場，返流回路本身沒有產(chǎn)生任何電流。其實在理想狀況這個回路都可以不要。

我們可以看到，三組線圈各相隔120°開始旋轉(zhuǎn)。

并聯(lián)起來的波形在任意時刻應(yīng)該是

sin（x）+sin（x+120°）+sin（x+240°）

不用自己算，我估計算法應(yīng)該沒什么人還能準確回憶起來。答案恒等于零。

也就是說把三根線頭擰在一起，那兒的對地電壓永遠為零。

為啥還要一條返流回路呢？每條線拉出去就是咱們?nèi)沼玫膯蜗?20V市電。咱們很難保證每條線上的電器負載完全一樣。通過電器負載電壓會下降，所以現(xiàn)實中返流回路當中還是會存在一定對地電壓。

三相電被業(yè)內(nèi)人士親切地稱為王力宏。那是由于為了清晰顯示這是三相電，我們使用黃、綠、紅三色電線進行接電（任意兩根火線間電壓為380V，三相電萬一錯誤接入電器，很危險的）。

上邊這些只是最簡單的原理介紹，現(xiàn)實中的發(fā)電設(shè)備各種線圈繞組要復(fù)雜得多。而且絕大部分發(fā)電機不使用磁鐵，而是轉(zhuǎn)用自身電流勵磁的電磁鐵。

電力進入日常生活多用來驅(qū)動各種電器。進入生產(chǎn)領(lǐng)域有需要把電力重新變成轉(zhuǎn)動，電動機就必不可少了。電動機跟發(fā)電機又是一模一樣，只是要把流程反過來。給線圈加電流在磁場中受力，繼而轉(zhuǎn)動。

這也有個難題，萬一線圈的位置不好，其受力剛好豎直向上，電動機就轉(zhuǎn)不起來了。解決辦法如下：

你甚至還可以纏個十組八組線圈來讓電機更平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動。

既然電動機和發(fā)電機是一回事，能不能直接用電動機發(fā)電呢？當然可以。只要強迫電動機的輸出端轉(zhuǎn)動，輸入端一定會有電流產(chǎn)生。只是這個時候你發(fā)的電壓跟你的轉(zhuǎn)速直接相關(guān)，很考驗水平。

...The End...

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