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電能是現代社會(huì )最主要的能源之一。發(fā)電機是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備,它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動(dòng)力機械驅動(dòng),將水流,氣流,燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉化為機械能傳給發(fā)電機,再由發(fā)電機轉換為電能。發(fā)電機在工農業(yè)生產(chǎn),國防,科技及日常生活中有廣泛的用途。
發(fā)電機的形式很多,但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。因此,其構造的一般原則是:用適當的導磁和導電材料構成互相進(jìn)行電磁感應的磁路和電路,以產(chǎn)生電磁功率,達到能量轉換的目的。
將機械能轉變成電能的電機。通常由汽輪機、水輪機或內燃機驅動(dòng)。小型發(fā)電機也有用風(fēng)車(chē)或其他機械經(jīng)齒輪或皮帶驅動(dòng)的。發(fā)電機分為直流發(fā)電機和交流發(fā)電機兩大類(lèi)。后者又可分為同步發(fā)電機和異步發(fā)電機兩種,F代發(fā)電站中最常用的是同步發(fā)電機。這種發(fā)電機的特點(diǎn)是由直流電流勵磁,既能提供有功功率,也能提供無(wú)功功率,可滿(mǎn)足各種負載的需要。
異步發(fā)電機由于沒(méi)有獨立的勵磁繞組,其結構簡(jiǎn)單,操作方便,但是不能向負載提供無(wú)功功率,而且還需要從所接電網(wǎng)中汲取滯后的磁化電流。因此異步發(fā)電機運行時(shí)必須與其他同步電機并聯(lián),或者并接相當數量的電容器。這限制了異步發(fā)電機的應用范圍,只能較多地應用于小型自動(dòng)化水電站。城市電車(chē)、電解、電化學(xué)等行業(yè)所用的直流電源,在20世紀50年代以前多采用直流發(fā)電機。但是直流發(fā)電機有換向器,結構復雜,制造費時(shí),價(jià)格較貴,且易出故障,維護困難,效率也不如交流發(fā)電機。故大功率可控整流器問(wèn)世以來(lái),有利用交流電源經(jīng)半導體整流獲得直流電以取代直流發(fā)電機的趨勢。
同步發(fā)電機按所用原動(dòng)機的不同分為汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機和柴油發(fā)電機
3種。它們結構上的共同點(diǎn)是除了小型電機有用永久磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)以外,一般的磁場(chǎng)都是由通直流電的勵磁線(xiàn)圈產(chǎn)生,而且勵磁線(xiàn)圈放在轉子上,電樞繞組放在定子上。因為勵磁線(xiàn)圈的電壓較低,功率較小,又只有兩個(gè)出線(xiàn)頭,容易通過(guò)滑環(huán)引出;而電樞繞組電壓較高,功率又大,多用三相繞組,有3個(gè)或4個(gè)引出頭,放在定子上比較方便。發(fā)電機的電樞(定子)鐵心用硅鋼片疊成,以減少鐵耗。轉子鐵心由于通過(guò)的磁通不變,可以用整體的鋼塊制成。在大型電機中,由于轉子承受著(zhù)強大的離心力,制造轉子的材料必須選用優(yōu)質(zhì)鋼材。
結構及工作原理
發(fā)電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成。
定子由定子鐵芯、線(xiàn)包繞組、機座以及固定這些部分的其他結構件組成。轉子由轉子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉軸等部件組成。由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子,轉子連接組裝起來(lái),使轉子能在定子中旋轉,做切割磁力線(xiàn)的運動(dòng),從而產(chǎn)生感應電勢,通過(guò)接線(xiàn)端子引出,接在回路中,便產(chǎn)生了電流。
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