發(fā)電機(jī)英文名稱：Generators，最早產(chǎn)生于第二次工業(yè)革命時(shí)期，是在1866年由德國工程師西門子制成，它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其它動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。電能是現(xiàn)代社會(huì)最主要的能源之一。
盡管有各式各樣的發(fā)電機(jī)，但其工作原理都是一樣的，基于電磁力定律和電感應(yīng)定律。所以，發(fā)電機(jī)構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料和導(dǎo)磁構(gòu)成相互進(jìn)行電磁感應(yīng)的電路和磁路，以產(chǎn)生電磁功率，從而達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。發(fā)電機(jī)的分類可歸納如下：
1、交流發(fā)電機(jī)；2、直流發(fā)電機(jī)；3、異步發(fā)電機(jī)；4、同步發(fā)電機(jī)，其中交流發(fā)電機(jī)還可分為三相發(fā)電機(jī)與單相發(fā)電機(jī)。
發(fā)電機(jī)發(fā)展歷史
在公元1831年，法拉第將一個(gè)封閉電路中的導(dǎo)線通過電磁場，導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)有電流流過電線，法拉第因此了解到電和磁場之間有某種緊密的關(guān)連，他建造了第一座發(fā)電機(jī)原型，其中包括了在磁場中迥轉(zhuǎn)的銅盤，此發(fā)電機(jī)產(chǎn)生了電力。在此之前，所有的電皆由靜電機(jī)器和電池所產(chǎn)生，而這二者均無法產(chǎn)生巨大力量。但是，法拉第的發(fā)電機(jī)終于改變了一切。
1832年，法國人畢克西發(fā)明了手搖式直流發(fā)電機(jī)，其原理是通過轉(zhuǎn)動(dòng)永磁體使磁通發(fā)生變化而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并把這種電動(dòng)勢(shì)以直流電壓形式輸出
1866年，德國的西門子發(fā)明了自勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)
1869年，比利時(shí)的格拉姆制成了環(huán)形電樞，發(fā)明了環(huán)形電樞發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)是用水力來轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的，經(jīng)過反復(fù)改進(jìn)，于1847年得到了3.2KW的輸出功率
1882年，美國的戈登制造出了輸出功率447KW，高3米，重22噸的兩相式巨型發(fā)電機(jī)。 美國的特斯拉在愛迪生公司的時(shí)候就決心開發(fā)交流電機(jī)，但由于愛迪生堅(jiān)持只搞直流方式，因此他就把兩相交流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的專利權(quán)賣給了西屋公司
1896年，特斯拉的兩相交流發(fā)電機(jī)在尼亞拉發(fā)電廠開始勞動(dòng)營運(yùn)，3750KW，5000V的交流電一直送到40公里外的布法羅市
1889年，西屋公司在俄勒岡州建設(shè)了發(fā)電廠
1892年成功地將15000伏電壓送到了皮茨菲爾德
發(fā)電機(jī)的工作原理
發(fā)電機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、定子、電刷、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。定子是由定子鐵芯、機(jī)座、線包繞組、及固定這些部件的其他結(jié)構(gòu)件組成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子磁極、轉(zhuǎn)子鐵芯、滑環(huán)、(又稱銅環(huán).集電環(huán))、轉(zhuǎn)軸及風(fēng)扇等部件組成。發(fā)電機(jī)電流的產(chǎn)生是通過軸承、機(jī)座及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子在定子中旋轉(zhuǎn)，通過滑環(huán)通入一定勵(lì)磁電流，使轉(zhuǎn)子成為一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，定子線圈做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。通過接線端子引出，接在回路中，這樣就產(chǎn)生了電流。由于電刷與轉(zhuǎn)子相連處有斷路處，使轉(zhuǎn)子按一定方向轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流，簡稱交流電。
汽輪發(fā)電機(jī)是汽輪機(jī)配套的發(fā)電機(jī)。為了得到較高的效率，汽輪機(jī)一般做成高速的，通常為3000轉(zhuǎn)/分（頻率為50Hz）或3600轉(zhuǎn)/分(頻率為60Hz）。核電站中汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速一般在1500轉(zhuǎn)/分以上。高速汽輪發(fā)電機(jī)為了減少因離心力而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力以及降低風(fēng)摩耗，轉(zhuǎn)子正常采用細(xì)長的轉(zhuǎn)子。尤其是在3000轉(zhuǎn)/分以上的大容量高速機(jī)組，由于材料強(qiáng)度的關(guān)系，轉(zhuǎn)子直徑受到嚴(yán)格的限制，一般不能超過1.2米。而轉(zhuǎn)子本體的長度又受到臨界速度的限制。當(dāng)本體長度達(dá)到直徑的6倍以上時(shí),轉(zhuǎn)子的第二臨界速度將接近于電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，運(yùn)行中可能發(fā)生較大的振動(dòng)。所以大型高速汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的尺寸受到嚴(yán)格的限制。
發(fā)電機(jī)類型
按照能源形態(tài)的不同，可以制成不同的發(fā)電機(jī)。利用水利資源和水輪機(jī)配合，可以制成水輪發(fā)電機(jī)；由于水庫容量和水頭落差高低不同，可以制成容量和轉(zhuǎn)速各異的水輪發(fā)電機(jī)。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機(jī)配合，可以制成汽輪發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)多為高速電機(jī)(3000rpm)。此外還有利用風(fēng)能、原子能、地?zé)?、潮汐等能量的各類發(fā)電機(jī)。
柴油發(fā)電機(jī)組
以柴油為燃料的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，它起動(dòng)迅速，操作方便，但內(nèi)燃機(jī)發(fā)電成本較高。柴油發(fā)電機(jī)組一般是作為應(yīng)急備用電源，或者流動(dòng)電站和一些大電網(wǎng)還沒有到達(dá)的地區(qū)使用。柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速一般在1500轉(zhuǎn)/分，它制造比較簡單。因此，柴油發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)部件，特別是轉(zhuǎn)軸要有足夠的強(qiáng)度和剛度，以防止這些部件因振動(dòng)而斷裂。此外，為防止因轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)而引起發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角速度不均勻，造成電壓波動(dòng)，引起燈光閃爍。柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子也要求有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而且應(yīng)使軸系的固有扭振頻率與柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)中任一交變分量的頻率相差20%以上，以免發(fā)生共振，造成斷軸事故。
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