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                        發電機概述、結構和工作原理及分類

                        來源:中國綠色數據中心 作者:機房360 更新時間:2009-5-19 18:04:16

                        摘要:電能是現代社會最主要的能源之一。發電機是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備。

                          1.概述
                          電能是現代社會最主要的能源之一。發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電機,再由發電機轉換為電能。發電機在工農業生產,國防,科技及日常生活中有廣泛的用途。
                          發電機的形式很多,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。
                          發電機的分類可歸納如下:
                          直流發電機、交流發電機;同步發電機、異步發電機(很少采用)
                          交流發電機還可分為單相發電機與三相發電機。

                          2.結構及工作原理
                          發電機通常由定子、轉子、端蓋、機座及軸承等部件構成。
                          定子由機座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結構件組成。
                          轉子由轉子鐵芯(有磁扼.磁極繞組)滑環、(又稱銅環.集電環).風扇及轉軸等部件組成。
                          由軸承及端蓋將發電機的定子,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。
                          汽輪發電機與汽輪機配套的發電機。為了得到較高的效率,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,運行中可能發生較大的振動。所以大型高速汽輪發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5~10萬千瓦以上的汽輪發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,汽輪發電機的最大容量已達到130~150萬千瓦。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電機中得到應用,這將在汽輪發電機發展史上產生一個新的飛躍。

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