各種（zhǒng）發電機的工作原理
<一> 發電機概述
發電（diàn）機是將（jiāng）其他形式的能源轉換成電能的機械設備，它由水輪（lún）機、汽（qì）輪機、柴油機或其（qí）他動力機械驅動，將水流，氣流（liú），燃料燃（rán）燒（shāo）或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發電機，再由發電機轉換為電能。發電機在工農業（yè）生產，國防，科技（jì）及日常生活中有廣泛的用途。
發電機的形式（shì）很多，但其工（gōng）作（zuò）原理都基（jī）於電磁感應定律和電磁（cí）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磁感應的磁路和電路，以產生電（diàn）磁功率，達到能量轉（zhuǎn）換的目的。
發電機已實施出口產品質量許可製度，未取得出口質量許（xǔ）可證的產品不準出口。
<二>發電（diàn）機的分類（lèi）可歸納如下：
發電機分：直流發電機和交流發電機
交流（liú）發電機分：同步發電機（jī）和異步發電機(很少采用（yòng）)
交流發電機還可分為單相發電機（jī）與三相發（fā）電機。
<三>發電機結構及工作原（yuán）理
發電機通常由定子、轉（zhuǎn）子、端蓋及軸承等部件構成。
定子（zǐ）由定子鐵芯（xīn）、線包繞組、機座（zuò）以及固定這些部分的其（qí）他結構件組成（chéng）。
轉子由轉子鐵芯（xīn）(或磁極、磁扼)繞組、護環、中心環、滑環、風扇及轉軸等部件組成。
由軸承及端蓋將發（fā）電機的（de）定子，轉子連接組裝起來，使轉子能在定子（zǐ）中旋轉，做切割磁力線的運動，從（cóng）而產生感應電勢，通（tōng）過接線（xiàn）端子引出，接在回路中，便產生了電（diàn）流。
柴油發電機工作原理
柴油機驅動發電機運轉，將柴油的能量轉化為電能。
在柴油機汽缸內，經過空氣濾清器過濾後的潔淨空氣與噴油嘴噴射（shè）出的高壓霧化柴（chái）油充分混合，在活塞上行的擠壓（yā）下，體積縮小，溫度迅速升高，達到（dào）柴油的燃點。柴油被點燃，混（hún）合氣體劇（jù）烈燃燒，體積迅速膨脹，推動活塞下行，稱為‘作功’。各汽缸按一定順（shùn）序依次作功，作用在活塞上的推力經過（guò）連杆變成（chéng）了推動曲軸（zhóu）轉動的力量，從而帶動曲軸旋轉。
將無刷同步交流發電機與柴油（yóu）機曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機的旋轉帶動發（fā）電（diàn）機的轉子，利用‘電磁感應’原（yuán）理，發電機就會輸出感應電動勢，經閉（bì）合的負載回路就能產生（shēng）電（diàn）流。
這裏隻（zhī）描述發電機組最基本的（de）工作原理。要想得到可使用的（de）、穩定的電力輸出，還需（xū）要一係列（liè）的柴油機和發電機控製、保護器件和（hé）回路。
汽油機驅動發電機運轉，將汽（qì）油的能量轉（zhuǎn）化為電能。
在（zài）汽油（yóu）機（jī）汽缸內，混合氣體劇烈燃燒，體（tǐ）積迅速膨脹，推動活（huó）塞下行作功。各汽缸按一定順序依次（cì）作功，作用在活塞上的推力（lì）經過（guò）連杆變成了推動曲（qǔ）軸轉動的力量，從而帶動曲軸旋轉。將無（wú）刷同步交流發電機與汽油機曲軸同軸安裝，就可以利（lì）用（yòng）汽油機的旋（xuán）轉帶動發電機的轉（zhuǎn）子，利用‘電磁感應’原（yuán）理，發（fā）電機就會輸出感應電（diàn）動勢，經閉合的負載回（huí）路就能產生電流。
· 主磁場的建立：勵磁繞組通（tōng）以直流勵磁電流，建立極性相間的（de）勵磁磁場，即建立起主磁場。
· 載流導體：三（sān）相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者（zhě）感應電流的載體。
· 切割（gē）運（yùn）動：原動機拖動轉子旋轉（給（gěi）電（diàn）機（jī）輸入機械能（néng）），極性相（xiàng）間的勵磁磁場隨軸一起旋轉並順次切割（gē）定子各相繞組（相當於繞（rào）組的導體反向切割勵磁磁場）。
· 交變電勢（shì）的產生：由於電樞繞組與主磁場之（zhī）間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應出（chū）大小和方向按周（zhōu）期性變化的三相對稱交變電勢。通（tōng）過引出線，即可提供交流電源。
直流發電機的工（gōng）作原理（lǐ）
直（zhí）流發（fā）電機的工作原理就是把電樞線（xiàn）圈中感應產生的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變為（wéi）直流電動勢的（de）原理（lǐ）。
電刷上不加直（zhí）流電壓（yā），用原動機拖動電樞使之逆時針方向恒（héng）速轉（zhuǎn）動，線（xiàn）圈兩邊就分別切割（gē）不同極（jí）性（xìng）磁極下的（de）磁力線，而在（zài）其中感應產生電動勢，電動勢方向按右手定（dìng）則確定。這種電磁情況表示在圖上。由於電樞連續地旋轉，，因此，必須使載流導體在磁場中所受到線圈邊ab和cd交替地（dì）切割N極和S極下的磁力線，雖然每個線圈邊和整個線（xiàn）圈中的感應電動勢的方向是交變的．線圈內的感應電動勢是一種交變電（diàn）動勢，而在電刷A，B端的電動勢卻為直流電動勢(說得確切一些，是一種方向不變的（de）脈振電動勢)。因為，電樞在轉動過程（chéng）中（zhōng），無（wú）論電樞轉到什麽位置，由於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勢始終是切割（gē）N極磁（cí）力線的線圈邊中的電動勢，因此，電刷A始終有正極性。同樣道理，電刷B始終有負極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小（xiǎo）變化的脈振（zhèn）電動（dòng）勢。如每極下的線圈數增多，可使脈振程度減小，就可獲（huò）得直流電動勢。這就（jiù）是直流發電機的工作原理（lǐ）。同時也說明子（zǐ）直流發電機實（shí）質上是帶有換向器的交流發電機（jī）。
從基本電磁情況來看（kàn），一台直流電機原則上既可工作為電動機運行，也可（kě）以作為發電機運行，隻是約束的（de）條件不（bú）同而已。在直流電機的兩電刷端上，加上直流電壓，將電能輸入電樞，機（jī）械能從電機軸上輸出，拖動生產機械，將（jiāng）電能轉換成機械能而（ér）成為電動機，如用原動機拖動直流電（diàn）機的電樞，而電刷上不加直流電壓，則電刷端可以引出直流電動勢作為直流（liú）電源，可（kě）輸出電能，電機（jī）將機械能（néng）轉換成電能（néng）而成為發電機（jī）。同一（yī）台電機，能作電動機或作發電機運行的這種原理．在電（diàn）機理論中稱為可逆原理。
汽輪發電機原理
蒸汽機利用高溫（wēn）高壓的蒸汽膨脹做（zuò）功，通過連杆（gǎn）、曲柄將活塞的往複運動轉變為主軸的旋轉運動，帶動發電機發電。
蒸汽輪機是（shì）用蒸汽來推動輪（lún）機轉動（dòng）的，它運轉的基本原理和常（cháng）見的風車相似，蒸（zhēng）汽輪機是由一個中央很厚的鋼盤（pán）及鋼盤外沿有很多密排的葉片組成的主體結構。從鍋（guō）爐裏出來的高壓過熱蒸汽從噴嘴噴到葉片上時，輪機（jī）就轉動（dòng）起來，蒸汽速度越（yuè）大，輪機轉動得越快（也就是蒸汽的內能在噴射中變成蒸汽（qì）的動能（néng），它的動能又轉變為機軸旋轉的機械能）。
水輪發電機的安裝結構形式通常由水輪（lún）機的型式確定。主（zhǔ）要有以下幾種型式:
1)臥式結（jié）構 臥式結（jié）構的水輪發電機通常有衝擊式水輪機驅動。
2)立式結構 國產水輪發電機組廣泛采用立式（shì）結（jié）構。立式水輪發電機組通常（cháng）由混（hún）流式或軸流式水輪機驅動。立式（shì）結構又可（kě）分為懸式（shì）和傘式。發（fā）電機推力軸承位於轉子上部的統稱為懸（xuán）式,位於轉子下部的（de）統（tǒng）稱為傘式。
3)貫流式結構 貫流式（shì）水（shuǐ）輪發電機組由貫流式水輪機驅動。貫流式（shì）水輪機是一種帶有固定或可調轉輪葉片的軸流式水輪（lún）機的特殊型式（shì）。它的主要特征是轉輪（lún）軸線采取（qǔ）水平或傾斜布置（zhì）,並與水（shuǐ）輪機進水管和出水管水（shuǐ）流方向一致。貫流式水輪發電機具有結（jié）構緊湊,重量輕的優點,廣泛用（yòng）於低水頭的電站中。
新型水（shuǐ）冷（lěng）式交流發電（diàn）機原理和應用（yòng）
水冷式交流發電機利用水來代替風扇進行冷卻。交流發電機主要的發熱（rè）部位是定（dìng）子，水冷式交流發電機（jī）重點冷卻部（bù）分就是定子（zǐ）及線圈繞組。發電機（jī）的前端（duān）蓋和後端蓋用鋁材製造，開有水道槽。定子及線圈繞組（zǔ）用合成樹脂固定密封，定子與轉子之間有鋁質圍板與水道隔離。水道與（yǔ）進水管和出水（shuǐ）管連通，進水管（guǎn）和出水管分別與（yǔ）發動（dòng）機冷卻水係統連通。
這樣，當發動機運轉時，冷卻水在發動機水泵（bèng）的帶動下循環流動，通過發電機殼體，可以有效地冷卻定子線圈（quān）繞組、定子鐵芯，同時也冷卻轉子（zǐ）、內藏式調節器（qì）和軸承等其它發熱零部（bù）件。
水冷式交流發電機與風冷式交（jiāo）流發電機（jī）相比（bǐ），內部構造複雜了，防漏密封要求提高了，成本也會增加。同時因（yīn）聯接水管的問題，安裝布置也受到諸多限製，自由度減少了。但是，水冷式交（jiāo）流發電機的發（fā）電及低噪聲（shēng）性能，是風冷式交流發（fā）電機無（wú）法比擬的。
首先，水冷式交流發（fā）電機具有良好的低速充（chōng）電特性。我們知道，在交流發電機的電流（liú）特性曲線上有一個“拐點”，即超過（guò）所謂“0安培速度（dù）”之後才會有電流產生，電（diàn）流上升到一定程度才能（néng）充電。在哪個（gè）轉速以上才出現“拐點”和達到可充電電流與勵磁電（diàn）流的大小相關。
由於水冷式交流發電（diàn）機大幅度（dù）抑製了定（dìng）子、轉子及調節器的溫升，可以（yǐ）相應提高勵磁電流，勵磁電流越大輸出電壓也越高，因此當（dāng）水冷式交流發電機低速轉動時也會有良好的充電表現，這種低速充（chōng）電性能對城市用車的正常使用相當重要（yào）。
第二，水冷式交流發電機具有低噪聲。由於省略（luè）了風扇（shàn），所以不存在發電機風扇發出的噪聲。據介紹在3500轉/分時，水冷式（shì）交流發電機與（yǔ）風冷式交流發電機相比，噪聲要低15分貝。
水冷式交流發電機的（de）優點被（bèi）看好，認為是汽車發電機的發展方向。有（yǒu）人認為在12伏特汽車中，2500瓦以下適宜用（yòng）風冷式交流發電機，2500瓦以上或者42伏特電係適宜用（yòng）水冷式交流發電機。
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