發(fā)電機基本概念

1、A發(fā)電機將機械能轉(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。發(fā)電機分為直流發(fā)電機和交流發(fā)電機兩大類。后者又可分為同步發(fā)電機和異步發(fā)電機兩種?，F(xiàn)代發(fā)電站中最常用的是同步發(fā)電機。這種發(fā)電機的特點是由直流電流勵磁，既能提供有功功率，也能提供無功功率，可滿足各種負(fù)載的需要。異步發(fā)電機由于沒有獨立的勵磁繞組，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但是不能向負(fù)載提供無功功率，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)電機運行時必須與其他同步電機并聯(lián)，或者并接相當(dāng)數(shù)量的電容器。這限制了異步發(fā)電機的應(yīng)用范圍，只能較多地應(yīng)用于小型自動化水電站。城市電車、電解、

2、電化學(xué)等行業(yè)所用的直流電源，在20世紀(jì)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費時，價格較貴，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世以來，有利用交流電源經(jīng)半導(dǎo)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(jié)構(gòu)上的共同點是除了小型電機有用永久磁鐵產(chǎn)生磁場以外，一般的磁場都是由通直流電的勵磁線圈產(chǎn)生，而且勵磁線圈放在轉(zhuǎn)子上，電樞繞組放在定子上。因為勵磁線圈的電壓較低，功率較小，又只有兩個出線頭，容易通過滑環(huán)引出；而電樞繞組電壓較高，功率又大，多用三相繞組，有3個或4個引出頭

3、，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(zhuǎn)子鐵心由于通過的磁通不變，可以用整體的鋼塊制成。在大型電機中，由于轉(zhuǎn)子承受著強大的離心力，制造轉(zhuǎn)子的材料必須選用優(yōu)質(zhì)鋼材。1 .概述電能是現(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：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進行電

4、磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達到能量轉(zhuǎn)換的目的。發(fā)電機的分類可歸納如下：發(fā)電機直流發(fā)電機、交流發(fā)電機同步發(fā)電機、異步發(fā)電機（很少采用）交流發(fā)電機還可分為單相發(fā)電機與三相發(fā)電機。2 .結(jié)構(gòu)及工作原理發(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。3 .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，

5、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)子尺寸已達到上述的

6、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510萬千瓦以上的汽輪發(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到130150萬千瓦。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。4 .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)處在遠離城市的

7、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

8、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。柴油發(fā)電機組主要由柴油機、發(fā)電機和控制系統(tǒng)組成，柴油機和發(fā)電機有兩種連接方式，一為柔性連接，即用連軸器把兩部分對接起來，二為剛性連接，用高強度螺栓將發(fā)電機鋼性連接片和柴油機飛輪盤連

9、接而成，目前使用剛性連接比較多一些，柴油機和發(fā)電機連接好后安裝在公共底架上，然后配上各種傳感器，如水溫傳感器，通過這些傳感器，把柴油機的運行狀態(tài)顯示給操作員，而且有了這些傳感器，就可以設(shè)定一個上限，當(dāng)達到或超過這個限定值時控制系統(tǒng)會預(yù)先報警，這個時候如果操作員沒有采取措施，控制系統(tǒng)會自動將機組停掉，柴油發(fā)電機組就是采取這種方式起自我保護作用的。傳感器起接收和反饋各種信息的作用，真正顯示這些數(shù)據(jù)和執(zhí)行保護功能的是機組本身的控制系統(tǒng)。3.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。風(fēng)力發(fā)電利用的是自然能源。相對柴油發(fā)電要好的

10、多。但是若應(yīng)急來用的話，還是不如柴油發(fā)電機。風(fēng)力發(fā)電不可視為備用電源，但是卻可以長期利用。水利發(fā)電機是將水的動能和重力勢能轉(zhuǎn)換為機械功的動力機械。我國的三峽就是很好的例子。在發(fā)電這一塊最好要數(shù)核能發(fā)電了，不過相對核能污染較大。所以我國現(xiàn)在廣泛還是用煤炭發(fā)電。目前我國煤炭資源吃緊，煤炭價格一直在漲，這也是為什么現(xiàn)在會有電荒的出現(xiàn)的主要原因。B電機電機定義：是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。電動機也稱電機（俗稱馬達），在電路中用字母“M”（舊標(biāo)準(zhǔn)用"D）表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機械的動力源。電動機的種類1 .按工作電源分類根據(jù)電動機工作電源

11、的不同，可分為直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。2 .按結(jié)構(gòu)及工作原理分類電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為直流電動機，異步電動機和同步電動機。3 .按起動與運行方式分類電動機按起動與運行方式可分為電容起動式單相異步電動機、電容運轉(zhuǎn)式單相異步電動機、電容起動運轉(zhuǎn)式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。4 .按用途分類電動機按用途可分為驅(qū)動用電動機和控制用電動機。驅(qū)動用電動機又分為電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、家電（包括洗衣機、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風(fēng)、電動剃須刀等）用電動機及其它通用小

12、型機械設(shè)備（包括各種小型機床、小型機械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機?？刂朴秒妱訖C又分為步進電動機和伺服電動機等。5 .按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類電動機按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動機（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動機）。6 .按運轉(zhuǎn)速度分類電動機按運轉(zhuǎn)速度可分為高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調(diào)速電動機。低速電動機又分為齒輪減速電動機、電磁減速電動機、力矩電動機和爪極同步電動機等。調(diào)速電動機除可分為有級恒速電動機、無級恒速電動機、有級變速電動機和無級變速電動機外，還可分為電磁調(diào)速電動機、直流調(diào)速電動機、PWM變頻調(diào)速電動機和開關(guān)磁阻調(diào)速電動機。異步電動

13、機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速。同步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無關(guān)而始終保持為同步轉(zhuǎn)速。C勵磁勵磁就是向發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供轉(zhuǎn)子電源的裝置。根據(jù)直流電機勵磁方式的不同，可分為他勵磁，并勵磁，串勵磁，復(fù)勵磁等方式，直流電機的轉(zhuǎn)動過程中，勵磁就是控制定子的電壓使其產(chǎn)生的磁場變化，改變直流電機的轉(zhuǎn)速，改變勵磁同樣起到改變轉(zhuǎn)速的作用勵磁的主要作用是：1、維持發(fā)電機端電壓在給定值，當(dāng)發(fā)電機負(fù)荷發(fā)生變化時，通過調(diào)節(jié)磁場的強弱來恒定機端電壓。2、合理分配并列運行機組之間的無功分配。3、提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，包括靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性及動態(tài)穩(wěn)定性。勵磁的種類：按整流方式可分為旋轉(zhuǎn)式勵磁和靜止式勵磁兩大類。其中旋轉(zhuǎn)式勵磁又包括直流交流和無刷勵磁；靜止式勵磁包括電勢源靜止勵磁機和復(fù)合電源靜止勵磁機。一般我們把根據(jù)電磁感應(yīng)原理使發(fā)電機轉(zhuǎn)子形成旋轉(zhuǎn)磁場的過程稱為勵磁勵磁分類方法很多，比如按照發(fā)電機勵磁的交流電源供給方式來分類：第一類是由與發(fā)電機同軸的交流勵磁機供電，稱為交流勵磁（他勵）系統(tǒng)，此系統(tǒng)又可分為四種方式：1 .交流勵磁機（磁場旋轉(zhuǎn)）加靜止硅整流器（有刷）.2 .交流勵磁機（磁場旋轉(zhuǎn)