將機械能轉(zhuǎn)變成電能的電機。通常由汽輪機、水輪機或內(nèi)燃機驅(qū)動。小型發(fā)電機也有用風(fēng)車或其他機械經(jīng)齒輪或皮帶驅(qū)動的。電能是現(xiàn)代社會最主要的能源之一。發(fā)電機是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機械設(shè)備,它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅(qū)動,將水流,氣流,燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能傳給發(fā)電機,再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),國防,科技及日常生活中有廣泛的用途。
發(fā)電機組是指能將機械能或其它可再生能源轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電設(shè)備。一般我們常見的發(fā)電機組通常由汽輪機、水輪機或內(nèi)燃機(汽油機、柴油機等發(fā)動機)驅(qū)動,而近年來所說的可再生新能源包括核能、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、海洋能等。由于柴油發(fā)電機組的容量較大,可并機運行且持續(xù)供電時間長,還可獨立運行,不與地區(qū)電網(wǎng)并列運行,不受電網(wǎng)故障的影響,可靠性較高。
發(fā)電機的形式很多,但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此,其構(gòu)造的一般原則是:適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進行電磁感應(yīng)的磁路和電路,以產(chǎn)生電磁功率,達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。
發(fā)電機通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。
定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。
轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸等部件組成。
由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子,轉(zhuǎn)子連接組裝起來,使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn),做切割磁力線的運動,從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢,通過接線端子引出,接在回路中,便產(chǎn)生了電流。電能是現(xiàn)代社會最主要的能源之一。發(fā)電機是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機械設(shè)備,它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅(qū)動,將水流,氣流,燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能傳給發(fā)電機,再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),國防,科技及日常生活中有廣泛的用途。
按照原動機的不同分為
1 水輪發(fā)電機 2 汽輪發(fā)電機 3 燃?xì)廨啺l(fā)電機 4 柴油發(fā)電機
按照轉(zhuǎn)子的不同分為
1 隱極式 :用于汽輪發(fā)電機和燃?xì)廨啺l(fā)電機,轉(zhuǎn)速高
2 凸極式發(fā)電機:用于水輪發(fā)電機,轉(zhuǎn)速低
按照冷卻介質(zhì)不同分為
1 空氣冷卻 2 氫氣冷卻 3 油冷卻 4 水冷卻
汽輪發(fā)電機
與汽輪機配套的發(fā)電機。為了得到較高的效率,汽輪機一般做成高速的,通常為3000轉(zhuǎn)/分(頻率為50赫)或3600轉(zhuǎn)/分(頻率為60赫)。核電站中汽輪機轉(zhuǎn)速較低,但也在1500轉(zhuǎn)/分以上。高速汽輪發(fā)電機為了減少因離心力而產(chǎn)生的機械應(yīng)力以及降低風(fēng)摩耗,轉(zhuǎn)子直徑一般做得比較小,長度比較大,即采用細(xì)長的轉(zhuǎn)子。特別是在3000轉(zhuǎn)/分以上的大容量高速機組,由于材料強度的關(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,轉(zhuǎn)子的第二臨界速度將接近于電機的運轉(zhuǎn)速度,運行中可能發(fā)生較大的振動。所以大型高速汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子的尺寸受到嚴(yán)格的限制。10萬千瓦左右的空冷電機其轉(zhuǎn)子尺寸已達(dá)到上述的極限尺寸,要再增大電機容量,只有靠增加電機的電磁負(fù)荷來實現(xiàn)。為此必須加強電機的冷卻。所以 5~10萬千瓦以上的汽輪發(fā)電機都采用了冷卻效果較好的氫冷或水冷技術(shù)。70年代以來,汽輪發(fā)電機的最大容量已達(dá)到130~150萬千瓦。從1986年以來,在高臨界溫度超導(dǎo)電材料研究方面取得了重大突破。超導(dǎo)技術(shù)可望在汽輪發(fā)電機中得到應(yīng)用,這將在汽輪發(fā)電機發(fā)展史上產(chǎn)生一個新的飛躍。
水輪發(fā)電機
由水輪機驅(qū)動的發(fā)電機。由于水電站自然條件的不同,水輪發(fā)電機組的容量和轉(zhuǎn)速的變化范圍很大。通常小型水輪發(fā)電機和沖擊式水輪機驅(qū)動的高速水輪發(fā)電機多采用臥式結(jié)構(gòu),而大、中型代速發(fā)電機多采用立式結(jié)構(gòu)(見圖)。由于水電站多數(shù)處在遠(yuǎn)離城市的地方,通常需要經(jīng)過較長輸電線路向負(fù)載供電,因此,電力系統(tǒng)對水輪發(fā)電機的運行穩(wěn)定性提出了較高的要求:電機參數(shù)需要仔細(xì)選擇;對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量要求較大。所以,水輪發(fā)電機的外型與汽輪發(fā)電機不同,它的轉(zhuǎn)子直徑大而長度短。水輪發(fā)電機組起動、并網(wǎng)所需時間較短,運行調(diào)度靈活,它除了一般發(fā)電以外,特別適宜于作為調(diào)峰機組和事故備用機組。水輪發(fā)電機組的最大容量已達(dá)70萬千瓦。
柴油發(fā)電機
由內(nèi)燃機驅(qū)動的發(fā)電機。它起動迅速,操作方便。但內(nèi)燃機發(fā)電成本較高,所以柴油發(fā)電機組主要用作應(yīng)急備用電源,或在流動電站和一些大電網(wǎng)還沒有到達(dá)的地區(qū)使用。柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速通常在1000轉(zhuǎn)/分以下,容量在幾千瓦到幾千千瓦之間,尤以200千瓦以下的機組應(yīng)用較多。它制造比較簡單。柴油機軸上輸出的轉(zhuǎn)矩呈周期性脈動,所以發(fā)電機是在劇烈振動的條件下工作。因此,柴油發(fā)電機的結(jié)構(gòu)部件,特別是轉(zhuǎn)軸要有足夠的強度和剛度,以防止這些部件因振動而斷裂。此外,為防止因轉(zhuǎn)矩脈動而引起發(fā)電機旋轉(zhuǎn)角速度不均勻,造成電壓波動,引起燈光閃爍,柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)子也要求有較大的轉(zhuǎn)動慣量,而且應(yīng)使軸系的固有扭振頻率與柴油機的轉(zhuǎn)矩脈動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。
風(fēng)力發(fā)電機
是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械功的動力機械,又稱風(fēng)車。廣義地說,它是一種以太陽為熱源,以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)動機。
許多世紀(jì)以來,風(fēng)力發(fā)電機同水力機械一樣,作為動力源替代人力、畜力,對生產(chǎn)力的發(fā)展發(fā)揮過重要作用。近代機電動力的廣泛應(yīng)用以及二十世紀(jì)50年代中東油田的發(fā)現(xiàn),使風(fēng)力機的發(fā)展緩慢下來。
70年代初期,由于“石油危機”,出現(xiàn)了能源緊張的問題,人們認(rèn)識到常規(guī)礦物能源供應(yīng)的不穩(wěn)定性和有限性,于是尋求清潔的可再生能源遂成為現(xiàn)代世界的一個重要課題。風(fēng)能作為可再生的、無污染的自然能源又重新引起了人們重視。
機械連接與功率傳遞水平軸風(fēng)機槳葉通過齒輪箱及其高速軸與萬能彈性聯(lián)軸節(jié)相連,將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機的傳動軸,此聯(lián)軸節(jié)應(yīng)按具有很好的吸收阻尼和震動的特性,表現(xiàn)為吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移,并且聯(lián)軸器可阻止機械裝置的過載。另一種為直驅(qū)型風(fēng)機槳葉不通過齒輪箱直接與電機相連風(fēng)機電機類型 。
隋著汽車技術(shù)的進步,汽車的用電量越來越高。20年前,中級轎車的發(fā)電機輸出功率一般只有500瓦左右,現(xiàn)在一般中級轎車發(fā)電機都在1000瓦左右。發(fā)電機功率的增加是隨著車上用電設(shè)備增加而增加的。現(xiàn)在汽車上的發(fā)電機都是風(fēng)冷式發(fā)電機,由皮帶輪后的風(fēng)扇吹風(fēng)進入機殼進行冷卻。在現(xiàn)有風(fēng)冷式發(fā)電機構(gòu)造的限制下,功率的增加必然會導(dǎo)致發(fā)電機體積的加大。 發(fā)電機的功用
發(fā)電機是汽車的主要電源,其功用是在發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時(怠速以上),向所有用電設(shè)備(起動機除外)供電,同時向蓄電池充電。
汽車用發(fā)電機可分為直流發(fā)電機和交流發(fā)電機,由于交流發(fā)電機在許多方面優(yōu)于直流發(fā)電機,直流發(fā)電機已被淘汰,目前所有汽車均采用交流發(fā)電機,交流發(fā)電機按照不同的分類方法分為以下幾類 :
1.按結(jié)總體結(jié)構(gòu)分五類
(1)普通交流發(fā)電機(使用時需要配裝電壓調(diào)節(jié)器的發(fā)電機) 例JF132 (EQ140用)
(2)整體式交流發(fā)電機(發(fā)電機和調(diào)節(jié)器制成一個整體的發(fā)電機) 例別克轎車的發(fā)動機上裝配的是CS型發(fā)電機(包括CS