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發(fā)電機(jī)原理
瀏覽次數(shù):2678次 發(fā)布日期:2012/4/19


<一> 發(fā)電機(jī)概述
  發(fā)電機(jī)是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備,它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng),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(jī)械能傳給發(fā)電機(jī),再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)已實(shí)施出口產(chǎn)品質(zhì)量許可制度,未取得出口質(zhì)量許可證的產(chǎn)品不準(zhǔn)出口。
<二>發(fā)電機(jī)的分類可歸納如下:
  發(fā)電機(jī)分:直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)
  交流發(fā)電機(jī)分:同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)(很少采用)
  交流發(fā)電機(jī)還可分為單相發(fā)電機(jī)與三相發(fā)電機(jī)。
<三>發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理
  發(fā)電機(jī)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(jī)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(hù)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(jī)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(yùn)動(dòng),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。
柴油發(fā)電機(jī)工作原理
柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),將柴油的能量轉(zhuǎn)化為電能。
在柴油機(jī)汽缸內(nèi),經(jīng)過空氣濾清器過濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油 充分混合,在活塞上行的擠壓下,體積縮小,溫度迅速升高,達(dá)到柴油的燃點(diǎn)。柴油被點(diǎn)燃,混合氣體劇烈燃燒,體積迅速膨脹,推動(dòng)活塞下行,稱為‘作功’。各汽缸按一定順序依次作功,作用在活塞上的推力經(jīng)過連桿變成了推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量,從而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。
將無刷同步交流發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)曲軸同軸安裝,就可以利用柴油機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子,利用‘電磁感應(yīng)’原理,發(fā)電機(jī)就會(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢,經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。
這里只描述發(fā)電機(jī)組最基本的工作原理。要想得到可使用的、穩(wěn)定的電力輸出,還需要一系列的柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)控制、保護(hù)器件和回路。 詳細(xì)請進(jìn)>>>
汽油發(fā)電機(jī)原理
汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),將汽油的能量轉(zhuǎn)化為電能。
在汽油機(jī)汽缸內(nèi),混合氣體劇烈燃燒,體積迅速膨脹,推動(dòng)活塞下行作功。各汽缸按一定順序依次作功,作用在活塞上的推力經(jīng)過連桿變成了推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量,從而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。將無刷同步交流發(fā)電機(jī)與汽油機(jī)曲軸同軸安裝,就可以利用汽油機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子,利用‘電磁感應(yīng)’原理,發(fā)電機(jī)就會(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢,經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。 詳細(xì)請進(jìn)>>>
同步發(fā)電機(jī)工作原理
  · 主磁場的建立:勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流,建立極性相間的勵(lì)磁磁場,即建立起主磁場。
  · 載流導(dǎo)體:三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組,成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。
  · 切割運(yùn)動(dòng):原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(給電機(jī)輸入機(jī)械能),極性相間的勵(lì)磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組(相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場)。
  · 交變電勢的產(chǎn)生:由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運(yùn)動(dòng),電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線,即可提供交流電源。詳細(xì)請進(jìn)>>>
異步發(fā)電機(jī)原理
直流發(fā)電機(jī)的工作原理
直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢,靠換向器配合電刷的換向作用,使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢的原理。
電刷上不加直流電壓,用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞使之逆時(shí)針方向恒速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈兩邊就分別切割不同極性磁極下的磁力線,而在其中感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢,電動(dòng)勢方向按右手定則確定。這種電磁情況表示在圖上。由于電樞連續(xù)地旋轉(zhuǎn),,因此,必須使載流導(dǎo)體在磁場中所受到線圈邊ab和cd交替地切割N極和S極下的磁力線,雖然每個(gè)線圈邊和整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢的方向是交變的.線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢是一種交變電動(dòng)勢,而在電刷A,B端的電動(dòng)勢卻為直流電動(dòng)勢(說得確切一些,是一種方向不變的脈振電動(dòng)勢)。因?yàn)椋姌性谵D(zhuǎn)動(dòng)過程中,無論電樞轉(zhuǎn)到什么位置,由于換向器配合電刷的換向作用,電刷A通過換向片所引出的電動(dòng)勢始終是切割N極磁力線的線圈邊中的電動(dòng)勢,因此,電刷A始終有正極性。同樣道理,電刷B始終有負(fù)極性,所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動(dòng)勢。如每極下的線圈數(shù)增多,可使脈振程度減小,就可獲得直流電動(dòng)勢。這就是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。同時(shí)也說明子直流發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)上是帶有換向器的交流發(fā)電機(jī)。
從基本電磁情況來看,一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可工作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行,只是約束的條件不同而已。在直流電機(jī)的兩電刷端上,加上直流電壓,將電能輸入電樞,機(jī)械能從電機(jī)軸上輸出,拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械,將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能而成為電動(dòng)機(jī),如用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流電機(jī)的電樞,而電刷上不加直流電壓,則電刷端可以引出直流電動(dòng)勢作為直流電源,可輸出電能,電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而成為發(fā)電機(jī)。同一臺(tái)電機(jī),能作電動(dòng)機(jī)或作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的這種原理.在電機(jī)理論中稱為可逆原理。詳細(xì)請進(jìn)>>>
交流發(fā)電機(jī)的工作原理
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汽輪發(fā)電機(jī)原理
  蒸汽機(jī)利用高溫高壓的蒸汽膨脹做功,通過連桿、曲柄將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鬏S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
  蒸汽輪機(jī)是用蒸汽來推動(dòng)輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的,它運(yùn)轉(zhuǎn)的基本原理和常見的風(fēng)車相似,蒸汽輪機(jī)是由一個(gè)中央很厚的鋼盤及鋼盤外沿有很多密排的葉片組成的主體結(jié)構(gòu)。從鍋爐里出來的高壓過熱蒸汽從噴嘴噴到葉片上時(shí),輪機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)起來,蒸汽速度越大,輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)得越快(也就是蒸汽的內(nèi)能在噴射中變成蒸汽的動(dòng)能,它的動(dòng)能又轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能)。詳細(xì)請進(jìn)>>>
水輪發(fā)電機(jī)原理
水輪發(fā)電機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)形式通常由水輪機(jī)的型式確定。主要有以下幾種型式:
1)臥式結(jié)構(gòu) 臥式結(jié)構(gòu)的水輪發(fā)電機(jī)通常有沖擊式水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。
2)立式結(jié)構(gòu) 國產(chǎn)水輪發(fā)電機(jī)組廣泛采用立式結(jié)構(gòu)。立式水輪發(fā)電機(jī)組通常由混流式或軸流式水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。立式結(jié)構(gòu)又可分為懸式和傘式。發(fā)電機(jī)推力軸承位于轉(zhuǎn)子上部的統(tǒng)稱為懸式,位于轉(zhuǎn)子下部的統(tǒng)稱為傘式。
3)貫流式結(jié)構(gòu) 貫流式水輪發(fā)電機(jī)組由貫流式水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。貫流式水輪機(jī)是一種帶有固定或可調(diào)轉(zhuǎn)輪葉片的軸流式水輪機(jī)的特殊型式。它的主要特征是轉(zhuǎn)輪軸線采取水平或傾斜布置,并與水輪機(jī)進(jìn)水管和出水管水流方向一致。貫流式水輪發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕的優(yōu)點(diǎn),廣泛用于低水頭的電站中。詳細(xì)請進(jìn)>>>
手搖發(fā)電機(jī)原理
風(fēng)能發(fā)電機(jī)的原理
新型水冷式交流發(fā)電機(jī)原理和應(yīng)用
  水冷式交流發(fā)電機(jī)利用水來代替風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。交流發(fā)電機(jī)主要的發(fā)熱部位是定子,水冷式交流發(fā)電機(jī)重點(diǎn)冷卻部分就是定子及線圈繞組。發(fā)電機(jī)的前端蓋和后端蓋用鋁材制造,開有水道槽。定子及線圈繞組用合成樹脂固定密封,定子與轉(zhuǎn)子之間有鋁質(zhì)圍板與水道隔離。水道與進(jìn)水管和出水管連通,進(jìn)水管和出水管分別與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水系統(tǒng)連通。
  這樣,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),冷卻水在發(fā)動(dòng)機(jī)水泵的帶動(dòng)下循環(huán)流動(dòng),通過發(fā)電機(jī)殼體,可以有效地冷卻定子線圈繞組、定子鐵芯,同時(shí)也冷卻轉(zhuǎn)子、內(nèi)藏式調(diào)節(jié)器和軸承等其它發(fā)熱零部件。
  水冷式交流發(fā)電機(jī)與風(fēng)冷式交流發(fā)電機(jī)相比,內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜了,防漏密封要求提高了,成本也會(huì)增加。同時(shí)因聯(lián)接水管的問題,安裝布置也受到諸多限制,自由度減少了。但是,水冷式交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電及低噪聲性能,是風(fēng)冷式交流發(fā)電機(jī)無法比擬的。
  首先,水冷式交流發(fā)電機(jī)具有良好的低速充電特性。我們知道,在交流發(fā)電機(jī)的電流特性曲線上有一個(gè)“拐點(diǎn)”,即超過所謂“0安培速度”之后才會(huì)有電流產(chǎn)生,電流上升到一定程度才能充電。在哪個(gè)轉(zhuǎn)速以上才出現(xiàn)“拐點(diǎn)”和達(dá)到可充電電流與勵(lì)磁電流的大小相關(guān)。
  由于水冷式交流發(fā)電機(jī)大幅度抑制了定子、轉(zhuǎn)子及調(diào)節(jié)器的溫升,可以相應(yīng)提高勵(lì)磁電流,勵(lì)磁電流越大輸出電壓也越高,因此當(dāng)水冷式交流發(fā)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也會(huì)有良好的充電表現(xiàn),這種低速充電性能對城市用車的正常使用相當(dāng)重要。
  第二,水冷式交流發(fā)電機(jī)具有低噪聲。由于省略了風(fēng)扇,所以不存在發(fā)電機(jī)風(fēng)扇發(fā)出的噪聲。據(jù)介紹在3500轉(zhuǎn)/分時(shí),水冷式交流發(fā)電機(jī)與風(fēng)冷式交流發(fā)電機(jī)相比,噪聲要低15分貝。
  水冷式交流發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)被看好,認(rèn)為是汽車發(fā)電機(jī)的發(fā)展方向。有人認(rèn)為在12伏特汽車中,2500瓦以下適宜用風(fēng)冷式交流發(fā)電機(jī),2500瓦以上或者42伏特電系適宜用水冷式交流發(fā)電機(jī)。

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