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发电机

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}}
发电机是指将其他形式的 [[ 能源 ]] 转换成 [[ 电能 ]] 的 [[ 机械 ]] 设备，它由 [[ 水轮机 ]] 、 [[ 汽轮机 ]] 、 [[ 柴油机 ]] 或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或 [[ 原子核 ]] 裂变产生的能量转化为 [[ 机械能 ]] 传给发电机，再由发电机转换为电能。
发电机在工农业生产、 [[ 国防 ]] 、 [[ 科技 ]] 及日常生活中有广泛的用途。发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行 [[ 电磁感应 ]] 的磁路和电路，以产生电磁 [[ 功率 ]] ，达到能量转换的目的。
=='''主要结构'''==
[[File:574e9258d109b3dee075fb24ccbf6c81810a4cb7.jpg|缩略图|340px|[https://image.so.com/view?q=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA%E7%9A%84%E7%BB%93%E6%9E%84&src=srp&correct=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA%E7%9A%84%E7%BB%93%E6%9E%84&ancestor=list&cmsid=a9da0283ce83eb8a957c6603950068bd&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=38&fsn=118&adstar=0&clw=246#id=222dfb18272206f8d0f487d0ce75338b&prevsn=0&currsn=118&ps=137&pc=58 原图链接][https://zhidao.baidu.com/question/357490675.html 图片来源于百度网]]]
发电机的基本结构：定子和转子。
===定子===
发 定子又称为[[ 电 机通常 枢]]，主要 由定子 [[铁芯]] 、 转 定 子 [[绕组]]、机座 、端盖 及轴承 等部件 构 组 成。
1、机座：机座是用来支撑和固 定 子由 定子铁芯 、线包绕组、 和端盖的，应有足够的强度和刚度， 机座 与定子铁芯之间需要留有适当的通风道， 以 及固定这些部分 利于[[电机]] 的 其他结构件组成 冷却 。
转 2、定 子 由转 铁芯：定 子铁芯 （或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、 一般由0.5mm或0.35mm的[[硅钢]]片叠成，沿轴向叠成多段形式，每段叠片厚为30-60mm。各段叠片之间留有宽约10mm的通 风 扇及转轴等部 槽，以改善定子铁芯的散热条 件 组成 。
3、定子绕组：大型发电机一般采用三相双层叠绕，构成定子三相[[交流电]]路。
发 4、端盖：一般分两部分（前端盖和后端盖），起固定转子、定子、[[整流器]]和[[ 电 机 刷]]组件 的 种类很多 作用。端盖一般用[[铝合金]]铸造 ， 但 一 是 汽车发电机目前 可 以分为两种 有效的防止漏磁 ， 一种 二 是 直流发 铝合金散热性能好。后端盖上装有 电 机 刷组件 ， 一种是交流发 有[[电刷]]、电刷架和 电 机 刷弹簧组成 。 由于交流发 电 机在许多方面优于直流发 刷的作用是将[[ 电 机，直流发 源]]通过集 电 机已被淘汰，目前所有汽车均采用交流 环引入[[磁场]]绕组。<ref>[https://www.360kuai.com/pc/9ff13f4203381a270?cota=3&kuai_so=1&sign=360_7bc3b157&refer_scene=so_55 发电机 。交流 为什么能 发电 机一般由定子、整流器、 ？看看它的内部结构就知道了],快资讯网，2019-08-24</ref>=== 转子 、端盖四部分组成。===[[File:201201210435405031.jpg|缩略图|340px|[https://image.so.com/view?q=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA%E7%9A%84%E7%BB%93%E6%9E%84&src=srp&correct=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA%E7%9A%84%E7%BB%93%E6%9E%84&ancestor=list&cmsid=392509107d81facb000838988567c6dc&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=38&fsn=118&adstar=0&clw=246#id=3ffaa7ed5a05377e7239c61f9dab92c2&currsn=0&ps=78&pc=78 原图链接][http://m.vvtt.org/image/2651200873/ 图片来源于图片素材网]]]
　　定子的功用是产生交流电。 定子由定子铁心和定子绕组成。定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。 转子的功用是产生旋转磁场。 分类：按 转子 由爪极、 [[ 磁 轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成。 转子轴上压装着两块爪 极 ，两块爪极各有六个鸟嘴 ]]的 形 磁极,爪极空腔内装有磁场绕组 (转子线圈)和磁轭。 集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环 状 分 别与磁场绕组的两端相连。 当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。 交流发电机的磁路 为 ：磁轭→N 隐 极 →转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S 式和凸 极 →磁轭 式 。
整流器； 交流发电机整流器的作用是将定 转 子 ：转子包括转子[[铁芯]]、励磁 绕组 的三相交流电变为直流电，6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管 、阻尼绕 组 成三相全波桥式整流电路，6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上 、紧固件和风扇 。
端盖 1、转子铁芯：转子铁芯应具有良好的[[导磁]]性能，并能承受很大的离心力作用。隐极式的转子铁芯与转轴锻造成 一 般 整体。转子表面约占圆周的三 分 两部分（前端盖和后端盖） 之一不开槽，称为大齿 ， 起固定 即主[[磁极]]。 2、 转子 、定 绕组：转 子 、整流器和电刷 绕 组 件 由矩形 的 作用。端盖一般用铝合金铸造 绝缘扁铜绕成，两线圈边分别放置在大齿两侧槽内 ， 一是可 所 有 效的防止漏 线圈串联组成转子绕组，也称励 磁 绕组 ， 二是铝合金散热性能好 构成转子直流回路 。 后 励磁绕组引出两个线 端 盖 接在滑环 上 装有 ，通过碳刷与外部直流[[ 电 刷 源]]连接。励磁绕 组 件 各线匝间垫有[[绝缘材料]] ， 线圈和铁芯之间也 有 电刷 绝缘。励磁绕组放入槽内后，用高强度槽契压紧。 3 、 电刷架 转子阻尼绕组：它是一种短路绕组，由放在槽契下的铜条 和 电刷弹簧组 转子两端的铜环或合金焊接 成 闭合回路 。 电刷的 作用是 将 ，在发 电 源通过集 机短路或不对称运行时，利用其感应[[ 电 环引入 流]]来削弱负序旋转[[ 磁场 绕组 ]]的作用，以及发电机发生振荡时起阻尼作用，使振荡衰减 。<ref>[https://www.360kuai.com/pc/9ff13f4203381a270?cota=3&kuai_so=1&sign=360_7bc3b157&refer_scene=so_55 发电机为什么能发电？看看它的内部结构就知道了],快资讯网，2019-08-24</ref>
=='''主要分类'''==
[[File:574e9258d109b3dee075fb24ccbf6c81810a4cb71450940450011296200-0.jpg|缩略图|300px340px|[https://image.so.com/view?q=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA%E7%9A%84%E7%BB%93%E6%9E%84&src=srptab_www&correct=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA%E7%9A%84%E7%BB%93%E6%9E%84&ancestor=list&cmsid=a9da0283ce83eb8a957c6603950068bde72c10c5d2ff5c7b88c902a4df23b78a&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=3850&fsn=118129&adstar=0&clw=246#id=222dfb18272206f8d0f487d0ce75338bd256b73a192e40046bd0757f990212b8&prevsncurrsn=0&currsn=118&ps=137103&pc=58 103 原图链接][httpshttp://zhidaonengyuan.baiduhuangye88.com/questionxinxi/35749067566448334.html 图片来源于 百度 能源 网]]] 1、 按电源性质分： [[ 直流 ]] 发电机和 [[ 交流 ]] 发电机。交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机 。 2、按工作原理分：同步发电机和异步发电机（很少采用）。 3．按本体结构不同可分为： (1)旋转电枢式：电枢旋转。(2)旋转[[磁极]]式：磁极旋转。 4、按原动机的不同可分为：  (1)汽轮发电机：是由[[汽轮机]]驱动的，通常为卧式，转子是隐极式。  (2)水轮发电机：是由[[水轮机]]驱动的，对于大、中型水轮发电机通常为立式，[[转子]]是凸极式 。
按工作原理分 (3)核能发电机 ： 同步 与常规火力 发电 机和异步 厂汽轮 发电机 （很少采用） 无本质区别，有全速与半速两种 。
按能源分；火力 (4)燃气轮 发电机 ：将气体压缩 、 水 加热后在透平中膨胀，把其[[热能]]转换为机械能的旋转式动 力 发电 机 械 。
(5)太阳能发电机：是利用[[太阳]]光照在硅等半导体上，光子冲击原子时产生的光电效应，直接将光能转换成电能的发电方式。  (6)风力发电机：需根据风力大小及电能需要量的变化及时通过控制装置来实现风力发电。  (7)柴油发电机：是由[[柴油机]]与发电机组成，由柴油机驱动的发电机组。通常作为独立[[电源]]或备用电源用于工矿企业、车辆船舶等多种场合。  5．按转子形式不同可分为： [[File:A61fbd6d1c50e894149710b194c26f32.jpg|缩略图|340px|[https://image.so.com/view?q=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA%E7%9A%84%E5%88%86%E7%B1%BB&src=tab_www&correct=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA%E7%9A%84%E5%88%86%E7%B1%BB&ancestor=list&cmsid=6d7d955e5abbf54de31f43c5c03d0f33&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=0&fsn=60&adstar=0&clw=246#id=706b3b36e946c819775447ccf344bc72&currsn=0&ps=59&pc=59 原图链接][https://www.bestb2b.com/business_99406264.htm 图片来源于志趣网]]](1)凸极式发电机：转子是凸极式。  (2)隐极式发电机：转子是隐极式。  6． 按 结构 冷却介质和冷却方式不同可 分 为：  (1[[)空气]]冷却：空冷。  (2)全水冷：[[定子]]和[[转子]]绕组以及定子[[铁芯]]均采用水冷，目前最大单机容量已达1200MVA。  (3)全氢冷 ： 汽轮 定子[[绕组]]和转子绕组用氢表面冷却或内冷，定子铁芯氢冷。通常200MW以上定、转子都采用氢内冷，最大单机容量已达880MVA。  (4)水氢氢：定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，定子铁芯氢冷。其单机容量可达1200MVA，大型 发电机 、 广泛采用这种冷却方式。  (5)水水氢：定子和转子绕组水内冷，定子铁芯氢冷，最大单机容量已达1700MVA。  (6)水水空(双水内冷)：定子和转子绕组 水 内冷，定子铁芯空气冷却，最大单机容量已达600MVA。  7．按主轴安装方式不同可分为：  (1)卧式安装：汽 轮发电机 、柴油 由于转速高达3000r／min，故其极数少，转子采用隐极式，卧式安装。  (2)立式安装：水轮 发电机 、汽油 由于转速低(一般在500 r／min以下)故其极数多，转子采用凸极式，立式安装。 <ref>[https://wenda.so.com/q/1466118042721326 发电机 等。 的类型有几种？],360搜索网，2013.08.08</ref>
=='''发明历史'''==
1832年， [[ 法国 ]] 人毕克西发明了手摇式直流发电机，其原理是通过转动 [[ 永磁体 ]] 使磁通发生变化而在线圈中产生感应 [[ 电动势 ]] ，并把这种电动势以直流 [[ 电压 ]] 形式输出。
1866年， [[ 德国 ]] 的 [[ 西门子 ]] 发明了自励式 [[ 直流 ]] 发电机。
1870年，比利时的格拉姆制成了环形电枢，发明了环形电枢发电机。这种发电机是用水力来转动发电机转子的，经过反复改进，于1875年得到了3.2KW的输出功率。
1882年， [[ 美国 ]] 的戈登制造出了输出 [[ 功 率447KW 率]]447KW ，高3米，重22吨的两相式巨型发电机。
1896年， [[尼古拉· 特斯拉 ]] 的两相交流发电机在尼亚拉发电厂开始劳动营运，3750KW，5000V的交流电一直送到40公里外的布法罗市。 [2]
=='''工作原理'''==
[[File:20100808201806-1775298648.jpg|缩略图|300px|[https://image.so.com/view?q=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA%E7%9A%84%E7%BB%93%E6%9E%84&src=srp&correct=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA%E7%9A%84%E7%BB%93%E6%9E%84&ancestor=list&cmsid=a9da0283ce83eb8a957c6603950068bd&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=38&fsn=118&adstar=0&clw=246#id=6de7c781c27b2364c41c7b2f757f541d&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][https://wenwen.sogou.com/z/q211713934.htm 图片来源于搜狗网]]]
转子绕组通过滑环通入一定励磁 [[ 电流 ]] ，使转子成为一个旋转 [[ 磁场 ]] 。定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应 [[ 电势 ]] ，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了 [[ 电流 ]] 。由于 [[ 电刷 ]] 与转子相连处有断路处，使转子按一定方向转动，产生交变电流所以家庭电路等电路中是交变电流，简称交流电。中国电网输出电流的 [[ 频率 ]] 是50 [[ 赫兹 ]] 。
汽轮发电机 　 与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转/分（频率为50赫）或3600转/分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低，但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转/分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时，转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。<ref>[https://zhidao.baidu.com/question/357490675.html 发电机的构造],百度网，2016-12-01</ref>
10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸，要再增大电机容量，只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。
=='''主要特性'''==
[[File:WKhQb1QrJACEEXFuAAAAAJDURfQ719.jpg|缩略图|300px|[http://pic8.nipic.com/20100621/2163148_003328533247_2.https://image.so.com/view?q=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA&src=tab_www&correct=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA&ancestor=list&cmsid=e72c10c5d2ff5c7b88c902a4df23b78a&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=129&adstar=0&clw=246#id=43654ed0813ff2ac7cc17d9e69ce62e2&currsn=0&ps=103&pc=103jpg 原图链接][http://zhishi.xkyn.net/jingyan-vsfbpmska.htm?WebShieldDRSessionVerify=RZ49n1kXBYqrB3oM4iWX 图片来源于生活知识网]]]
工作特性：表征同步发电机性能的主要是空载特性和负载运行特性。这些特性是用户选用发电机的重要依据。
===空载特性===
发电机不接[[负载]]时，电枢[[电流]]为零，称为空载运行。此时电机定子的三相[[绕组]]只有励磁电流If感生出的空载[[电动势]]E0（三相对称），其大小随If的增大而增加。但是，由于电机磁路铁心有饱和现象，所以两者不成正比。反映空载电动势E0与励磁电流If关系的曲线称为同步发电机的空载特性。
===电枢反应===
当 发电机 不 接 上对称 负载 时 后 ，电枢 绕组中的三相 电流 为零 会产生另一个旋转[[磁场]] ，称 为空载运行 电枢反应磁场 。 此时电机定 其转速正好与转 子的 三相绕组只有励磁电流If感生出的空载电动势E0（三 转速 相 对称），其大小随If的增大而增加。但是 等 ， 由于电机磁路铁心有饱和现象，所以 两者 不成正比。反映空载电动势E0与励磁电流If关系的曲线称为 同步 发电机的空载特性 旋转 。===电枢反应===
当发电机接上对称负载后，电枢绕组中的三相电流会产生另一个旋转磁场，称电枢反应磁场。其转速正好与转子的转速相等，两者同步旋转。同步发电机的电枢反应 [[ 磁场 ]] 与转子励磁磁场均可近似地认为都按 [[ 正弦 ]] 规律分布。它们之间的空间相位差取决于空载电动势E0与电枢电流I之间的时间相位差。电枢反应磁场还与负载情况有关。当发电机的负载为 [[ 电感 ]] 性时，电枢反应磁场起去磁作用，会导致发电机的电压降低；当负载呈 [[ 电容 ]] 性时，电枢反应磁场起助磁作用，会使发电机的输出电压升高。
===负载运行特性===
主要指外特性和调整特性。外特性是当转速为额定值、励磁电流和负载 [[ 功率因数 ]] 为常数时，发电机端电压U与负载电流I之间的关系。调整特性是转速和端电压为额定值、负载功率因数为常数时，励磁电流If与负载电流I之间的关系。
同步发电机的电压变化率约为20～40%。一般工业和家用负载都要求电压保持基本不变。为此，随着负载电流的增大，必须相应地调整励磁电流。虽然调整特性的变化趋势与外特性正好相反，对于感性和纯 [[ 电阻 ]] 性负载，它是上升的，而在容性负载下，一般是下降的。 [4]
=='''常见种类'''==
[[File: 王振耀12137010.jpg|缩略图| 居中|250px300px|[httphttps://pic8image.nipicso.com/20100621/2163148_003328533247_2.jpg view?q=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA&src=tab_www&correct=%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA&ancestor=list&cmsid=e72c10c5d2ff5c7b88c902a4df23b78a&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=129&adstar=0&clw=246#id=47061eb1f188cdb88c840b6c8d8a6fe0&prevsn=0&currsn=129&ps=162&pc=59 原图链接][http://www.nipicyouboy.com/show/3317755pics59270474.html 图片来源于 呢图 一呼百应 网]]]
1、风力发电机
风力发电机是将风能转换为机械功、并带动发电机运转来发电的。广义地说，它是一种以 [[ 太阳 ]] 为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。
风力发电机组是将风能转化为电能的机械。从能量转换的角度看，风力发电机组由两大部分组成：其一是风力机，它的功能是将风能转换为机械能；其二是发电机，它的功能是将机械能转换为电能。
2、水力发电机
水利发电机是将水的动能和重力势能转换为机械功的动力机械（如：中国的 [[ 三峡 ]] ）。在发电这一块最好的要数 [[ 核能 ]] 发电，不过相对核能污染较大。所以中国广泛还是用煤炭发电。中国煤炭资源吃紧， [[ 煤炭 ]] 价格一直在涨，这也是为什么会有电荒的出现的主要原因。
3、柴油发电机
柴油发电机组是一种独立的发电设备，系指以 [[ 柴油 ]] 等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组一般由 [[ 柴油机 ]] 、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。 [[ 柴油 ]] 发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过12h，其输出 [[ 功率 ]] 将低于额定功率约90%。  =='''相关视频'''==<div style="float:left; margin:10px;">1、发电机的工作原理 {{#ev:youku|XMzUwMTUwNzMyNA|440|inline|发电机的工作原理 |frame}}</div><div style="float:left; margin:10px;">2、小型发电机工作原理普及, 涨知识 {{#ev:youku|XMjgyMTI0OTM1Mg|440|inline|小型发电机工作原理普及, 涨知识 |frame}}</div>{{clear}} == '''參考來源''' =={{Reflist}} [[Category: 300 科学类]] [[Category:330 物理學總論]][[6Category:440工程]]
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取自 "https://factpedia.org/wiki/Special:移动版差异/765635...2829297"