發(fā)電機基本概念

1、A發(fā)電機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。小型發(fā)電機也有用風車或其他機械經齒輪或皮帶驅動的。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，可滿足各種負載的需要。異步發(fā)電機由于沒有獨立的勵磁繞組，其結構簡單，操作方便，但是不能向負載提供無功功率，而且還需要從所接電網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，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化水電站。城市電車、電解、

2、電化學等行業(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，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是除了小型電機有用永久磁鐵產生磁場以外，一般的磁場都是由通直流電的勵磁線圈產生，而且勵磁線圈放在轉子上，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，由于轉子承受著強大的離心力，制造轉子的材料必須選用優(yōu)質鋼材。1 .概述電能是現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換成電能的機械設備，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產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，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行電

4、磁感應的磁路和電路，以產生電磁功率，達到能量轉換的目的。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，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產生了電流。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/分（頻率為50赫）或3600轉/分（頻率為60赫）。核電站中汽輪機轉速較低，但也在1500轉/分以上。高速汽輪發(fā)電機為了減少因離心力而產生的機械應力以及降低風摩耗，轉子直徑一般做得比較小，長度比較大，即采用細長的轉子。特別是在3000轉/分以上的大容量高速機組，由于材料強度的關系，轉子直徑受到嚴格的限制，一般不能超過1.2米。而轉子本體的長度又受到臨界速度的限制。當本體長度達到直徑的6倍以上時，轉子的第二臨界速度將接近于電機的運轉速度，運行中可能發(fā)生較大的振動。所以大型高速汽輪發(fā)電機轉子的尺寸受到嚴格的限制。10萬千瓦左右的空冷電機其轉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荷來實現。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。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，在高臨界溫度超導電材料研究方面取得了重大突破。超導技術可望在汽輪發(fā)電機中得到應用，這將在汽輪發(fā)電機發(fā)展史上產生一個新的飛躍。4 .水輪發(fā)電機由水輪機驅動的發(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動的高速水輪發(fā)電機多采用臥式結構，而大、中型代速發(fā)電機多采用立式結構（見圖）。由于水電站多數處在遠離城市的

7、地方，通常需要經過較長輸電線路向負載供電，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：電機參數需要仔細選擇；對轉子的轉動慣量要求較大。所以，水輪發(fā)電機的外型與汽輪發(fā)電機不同，它的轉子直徑大而長度短。水輪發(fā)電機組起動、并網所需時間較短，運行調度靈活，它除了一般發(fā)電以外，特別適宜于作為調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)電機由內燃機驅動的發(fā)電機。它起動迅速，操作方便。但內燃機發(fā)電成本較高，所以柴油發(fā)電機組主要用作應急備用電源，或在流動電站和一些大電網還沒有到達的地區(qū)使用。柴油發(fā)電機轉速通常在1000轉/分以下，容量在幾千瓦到幾千千瓦之間，尤以200千瓦以

8、下的機組應用較多。它制造比較簡單。柴油機軸上輸出的轉矩呈周期性脈動，所以發(fā)電機是在劇烈振動的條件下工作。因此，柴油發(fā)電機的結構部件，特別是轉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，為防止因轉矩脈動而引起發(fā)電機旋轉角速度不均勻，造成電壓波動，引起燈光閃爍，柴油發(fā)電機的轉子也要求有較大的轉動慣量，而且應使軸系的固有扭振頻率與柴油機的轉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，就可以設定一個上限，當達到或超過這個限定值時控制系統(tǒng)會預先報警，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，真正顯示這些數據和執(zhí)行保護功能的是機組本身的控制系統(tǒng)。3.風力發(fā)電機是將風能轉換為機械功的動力機械，又稱風車。廣義地說，它是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質的熱能利用發(fā)動機。風力發(fā)電利用的是自然能源。相對柴油發(fā)電要好的

10、多。但是若應急來用的話，還是不如柴油發(fā)電機。風力發(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)電這一塊最好要數核能發(fā)電了，不過相對核能污染較大。所以我國現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，這也是為什么現在會有電荒的出現的主要原因。B電機電機定義：是指依據電磁感應定律實現電能的轉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”（舊標準用"D）表示。它的主要作用是產生驅動轉矩，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 .按結構及工作原理分類電動機按結構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、電容運轉式單相異步電動機、電容起動運轉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動用電動機和控制用電動機。驅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、電風扇、電冰箱、空調器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風、電動剃須刀等）用電動機及其它通用小

12、型機械設備（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。控制用電動機又分為步進電動機和伺服電動機等。5 .按轉子的結構分類電動機按轉子的結構可分為籠型感應電動機（舊標準稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉子感應電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機）。6 .按運轉速度分類電動機按運轉速度可分為高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調速電動機。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，還可分為電磁調速電動機、直流調速電動機、PWM變頻調速電動機和開關磁阻調速電動機。異步電動

13、機的轉子轉速總是略低于旋轉磁場的同步轉速。同步電動機的轉子轉速與負載大小無關而始終保持為同步轉速。C勵磁勵磁就是向發(fā)電機轉子提供轉子電源的裝置。根據直流電機勵磁方式的不同，可分為他勵磁，并勵磁，串勵磁，復勵磁等方式，直流電機的轉動過程中，勵磁就是控制定子的電壓使其產生的磁場變化，改變直流電機的轉速，改變勵磁同樣起到改變轉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，當發(fā)電機負荷發(fā)生變化時，通過調節(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式勵磁和靜止式勵磁兩大類。其中旋轉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合電源靜止勵磁機。一般我們把根據電磁感應原理使發(fā)電機轉子形成旋轉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）加靜止硅整流器（有刷）.2 .交流勵磁機（磁場旋轉