發(fā)電機是指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定律和電磁力定律。因此,其構(gòu)造的一般原則是:用適當?shù)膶Т藕蛯щ姴牧蠘?gòu)成互相進行電磁感應的磁路和電路,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)生感應電勢,通過接線端子引出,接在回路中,便產(chǎn)生了電流。
1832年,法國人畢克西發(fā)明了手搖式直流發(fā)電機,其原理是通過轉(zhuǎn)動永磁體使磁通發(fā)生變化而在線圈中產(chǎn)生感應電動勢,并把這種電動勢以直流電壓形式輸出;
1866年,德國的西門子發(fā)明了自勵式直流發(fā)電機;
1870年,比利時的格拉姆制成了環(huán)形電樞,發(fā)明了環(huán)形電樞發(fā)電機。這種發(fā)電機是用水力來轉(zhuǎn)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子的,經(jīng)過反復改進,于1875年得到了3.2KW的輸出功率;
1882年,美國的戈登制造出了輸出功率447KW,高3米,重22噸的兩相式巨型發(fā)電機;
1896年,特斯拉的兩相交流發(fā)電機在尼亞拉發(fā)電廠開始勞動營運,3750KW,5000V的交流電一直送到40公里外的布法羅市。
(1)柴油發(fā)動機
柴油機發(fā)電系統(tǒng)柴油發(fā)動機,供油系統(tǒng),冷卻系統(tǒng),啟動系統(tǒng)加上同步無刷發(fā)電機的總成。柴油機是整個發(fā)電系統(tǒng)的動力核心,柴油發(fā)電機組的級是能量轉(zhuǎn)化裝置,將化學能轉(zhuǎn)化為機械能的關(guān)鍵設(shè)備。柴油機主要由以下及部分組成:集體組件和曲軸連桿機構(gòu),配氣機構(gòu)與進排氣系統(tǒng),柴油機供給系統(tǒng),冷卻系統(tǒng),潤滑系統(tǒng),啟動和電氣系統(tǒng),增壓系統(tǒng)。
(2)無刷同步發(fā)電機
隨著軍事,工業(yè)現(xiàn)代化和自動化程度的不斷提高,對發(fā)電機供電質(zhì)量的要求也越來越高。作為主要發(fā)電設(shè)備的同步發(fā)電機的改進發(fā)展也較快,無刷同步發(fā)電機及其勵磁系統(tǒng)應運而生,并在不斷發(fā)展和改進。
無刷同步發(fā)電機的特點是:
1:無滑動接觸部分,可靠性高,維護簡單,可長期連續(xù)運行而很少維護修養(yǎng),特別適用于自動化電站和環(huán)境惡劣的場合。
2:導電部分沒有旋轉(zhuǎn)接觸,不產(chǎn)生火花,適用于有易燃氣體及多粉塵等高危,惡劣環(huán)境條件下運行,同時無滑環(huán)的特點也能適應高溫度的環(huán)境。
3:所發(fā)出的電壓波形好,畸變率小。
4:由于無刷發(fā)電機是由多級發(fā)電機組成,間接控制主發(fā)電機勵磁功率,因而控制勵磁功率很小,故勵磁功率調(diào)節(jié)裝置具有可控功率器件體積小,發(fā)熱量低,因而故障率低,可靠性很高。