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发电机本文重定向自 發電機

美国核能管理委员会的一个现代蒸汽发电机(STG).
哈萨克的水力发电机

发电机是把动能或及其它形式的能量转化成电能的装置。一般的发电机是通过原动机先将各类一次能源蕴藏的能量转换为机械能,然后通过发电机转换为电能,经输电配电网络送往各种用电场所。

发电机与电动机基本原理相反。电动机是利用通入电流的线圈产生磁场而形成电磁铁,以磁铁间的磁力作用推动线圈作功,是运用“电流磁效应”原理将电能转换功的装置。发电机是利用各种动力(如水力、风力)使线圈在磁铁的两极间转动;当线圈转动时,线圈内的磁场改变,因此产生感应电流,是运用电磁感应原理将动力所作的功转换成电能的装置。

类型

由于一次能源形态的不同,可以制成不同的发电机。

  • 利用水力资源和水轮机配合,可以制成水轮发电机;利用位差,可以制成容量和转速各异的水轮发电机,其原理是水受到地球重力影响而往下流动,借由水流的能源驱动涡轮产生发电效果,但缺点是若位差太小导致流速不够快,就无法稳定的供电。目前还有利用海流的发电方式,但常因海流过强或海面下的压力过高,导致发电机组的损毁。[来源请求]
  • 利用石油等资源,和锅炉涡轮蒸汽机配合,可以制成汽轮发电机,这种发电机多为高速电机(3000 rpm)。
  • 此外还有利用风能原子能地热、潮汐等能量的各类发电机。

此外,由于电流流动方式的不同又分作直流发电机交流发电机。目前在广泛使用的大型发电机都是交流发电机。

结构

发电机通常由定子转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,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。

分类

轴向磁场发电机

轴向磁场发电机也可以叫圆盘发电机,因其主磁场方向为轴向,所以轴向较小,径向尺寸较大而得名

径向磁场发电机

径向磁场发电机,现在常用的发电机就是径向磁场发电机。因其主磁场方向为径向而得名,所以轴向尺寸较大,或许也可以叫做圆柱发电机了。

发电机组

Alternator diagram
发电机结构

发电机组的工作原理就是发电机在原动机的带动下不断地运转,从而达到发电的目的。例如,在柴油发电机组的汽缸里,空气经过空气滤清器过滤以后就变成了洁净的空气,发电机组工作时,进气阀门开启吸入新鲜空气,阀门关闭后,活塞上推压缩空气,当活塞到达上死点时喷油嘴喷出雾化柴油,由于汽缸内原先被压缩的新鲜空气压力、温度极高,柴油喷出后会直接燃烧,燃烧的气体体积膨胀,推动活塞向下运动,最后排气阀门开启,排出燃烧后废气。各个发电机组的汽缸轮流重复这种上下运动,就带动了发电机组曲轴的旋转。

发电机组属于自备型电站交流应急供电设备的一种类型,它是一种独立的小型发电设备,以柴油内燃机作动力,驱动同步交流发电机而发电。是由柴油机(小型的会使用汽油引擎)、发电机、控制屏、公共底座等组件组成的钢性整体。通常在医院电信机房资料中心工厂核电厂或重要国防、政府机构等地会安装,以在外部供电中断时使用。由于发电机组启动需要时间,因此常会搭配设置电池组以保持连续稳定的供电。

有些发电机组可以移动,例如使用车辆载运或拖行,小型的发电机组可以手提携带或装有轮子可推行。这类发电机组可因应临时性使用或是电力供应无法到达的地区使用。

相对转速

极数量 50 Hz转速(RPM) 60 Hz转速(RPM) 400 Hz转速(RPM)
2 3,000 3,600 24,000
4 1,500 1,800 12,000
6 1,000 1,200 8,000
8 750 900 6,000
10 600 720 4,800
12 500 600 4,000
14 428.6 514.3 3,429
16 375 450 3,000
18 333.3 400 2,667
20 300 360 2,400
40 150 180 1,200

交流发电机

交流发电机发电机的一种,它可将机械能转换成交流电流形式的电能

发展史

法拉第圆盘英语Faraday disk是第一部发电机。马蹄形磁铁"(A)"通过圆盘"(D)"产生磁场。 当圆盘被转动时,感应电流径向向外从中心流向边缘。
  • 当发现了电磁感应后,产生交流电流的方法则被晓得。早期的成品由麦可·法拉第与波利特·皮克西等人开发出来。
  • 1866年,维尔纳·冯·西门子提出了发电机的工作原理,并由西门子公司的一名工程师完成了人类第一台交流发电机。
  • 1882年,英国电工詹姆斯·戈登建造了大型双相交流发电机。开尔文勋爵与塞巴斯蒂安·费兰蒂开发早期交流发电机,频率介于100赫兹至300赫兹之间。
  • 1891年,尼古拉·特斯拉取得了“高频率”(15,000赫兹)交流发电机的专利。
  • 1891年后,多相交流发电机被用来供应电流,此后的交流发电机的交流电流频率通常设计在16赫兹至100赫兹间,搭配弧光灯白炽灯电动机使用。

当导体周围的磁场发生变化,感应电流在导体中产生。通常情况下,旋转磁体称为转子,导体绕在一个铁芯上的线圈内的固定组,称为定子,当其跨越磁场时,便产生电流。

直流发电机

直流发电机发电机的一种,它可将机械能转换成直流电的发电机。

随着交流电的普及,大型直流发电机已成为历史。[来源请求]现在,如果需要直流电,会利用整流器把交流电整流成直流电。

图片

引用

来源

  • www.memagine.org,Paul Sharke, ”The Hunt for Compact Power”,feature article in the backissues of 2000.
  • Milroy, R.A. Discussion, J. Appl. Mechanics, vol. 34, 1967, p.&bnsp;525.
  • Mills, A.A. The ball-bearingelectric motor. Phys. Educ., 5, 1980, p.&bnsp;102.
  • Gruenberg, H. The ballbearing as a motor. Am. J. Phys., 46, 1978, p.&bnsp;1213.
  • Weenink, M.P.H. The electromagnetic torque on axially symmetric rotating metal cylinders and spheres. Appl. Sc. Research, 37, 1981, p.&bnsp;171.
  • van Doom, M.J.M. The electrostatic torque on a rotating conducting sphere. Appl.Sci.Research, 40, 1983, p.&bnsp;327.

外部链接

参见


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