發(fā)電機 百科名片
發(fā)電機電能是現(xiàn)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(zhuǎn)換成電能的機械設(shè)備,最早產(chǎn)生于第二次工業(yè)革命時期，由德國工程師西門子于1866年制成，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。
目錄
簡介
結(jié)構(gòu)及工作原理
柴油發(fā)電機基本信息
柴油發(fā)電機組
柴油發(fā)電機型號含義
柴油發(fā)電機組含義的實例
柴油發(fā)電機原理
類型
滾筒直流發(fā)電機使用注意事項
同步發(fā)電機基本信息
工作特性
空載特性
電樞反應
負載運行特性
結(jié)構(gòu)和分類
高速同步發(fā)電機
低速同步發(fā)電機
準同步并列
自同步并列
交流發(fā)電機的輸出電壓精度差的解決
異步發(fā)電機
發(fā)電機的發(fā)展前景
發(fā)電機術(shù)語發(fā)電機
接地
怠速控制
點火線圈
永磁發(fā)電機
歐姆
相位
電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
額定速度
額定電壓
后軸承支架
整流器
繼電器
電阻
轉(zhuǎn)子
單相
定子
振動支架
伏特
電壓
穩(wěn)壓器
瓦特
繞組
發(fā)電機的種類
發(fā)電機的類型
發(fā)電機發(fā)展歷史
變頻器在發(fā)電機上的節(jié)能改造應用簡介
結(jié)構(gòu)及工作原理
柴油發(fā)電機 基本信息
柴油發(fā)電機組
柴油發(fā)電機型號含義
柴油發(fā)電機組含義的實例
柴油發(fā)電機原理
類型
滾筒直流發(fā)電機使用注意事項
同步發(fā)電機 基本信息
工作特性
空載特性
電樞反應
負載運行特性
結(jié)構(gòu)和分類
高速同步發(fā)電機
低速同步發(fā)電機
準同步并列
自同步并列
交流發(fā)電機的輸出電壓精度差的解決
異步發(fā)電機
發(fā)電機的發(fā)展前景發(fā)電機術(shù)語
發(fā)電機 接地 怠速控制 點火線圈 永磁發(fā)電機 歐姆 相位 電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 額定速度 額定電壓 后軸承支架 整流器 繼電器 電阻 轉(zhuǎn)子 單相 定子 振動支架 伏特 電壓 穩(wěn)壓器 瓦特 繞組發(fā)電機的種類發(fā)電機的類型發(fā)電機發(fā)展歷史變頻器在發(fā)電機上的節(jié)能改造應用
簡介
英文名稱：Generators 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。直流發(fā)電機 原理圖
結(jié)構(gòu)及工作原理
發(fā)電機通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋.機座及軸承等部件構(gòu)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(jié)構(gòu)件組成。 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(有磁扼.磁極繞組)滑環(huán)、(又稱銅環(huán).集電環(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[1]子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁感線的運動，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。 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，汽輪機一般做成高速的，通常為3000轉(zhuǎn)／分（頻率為50赫）或3600轉(zhuǎn)／分（頻率為60赫）。核電站中汽輪機轉(zhuǎn)速較低,但也在1500轉(zhuǎn)/分以上。高速汽輪發(fā)電機為了減少因離心力而產(chǎn)生的機械應力以及降低風摩耗，轉(zhuǎn)子直徑一般做得比較小，長度比較大，即采用細長的轉(zhuǎn)子。特別是在3000轉(zhuǎn)／分以上的大容量高速機組，由于材料強度的關(guān)系，轉(zhuǎn)子直徑受到嚴格的限制，一般不能超過 1.2米。而轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的第二臨界速度將接近于電機的運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的尺寸受到嚴格的限制。10萬千瓦左右的空冷電機其轉(zhuǎn)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(xiàn)。為此必須加強電機的冷卻。所以 5～10萬千瓦以上的汽輪發(fā)電機都采用了冷卻效果較好的氫冷或水冷技術(shù)。70年代以來，汽輪發(fā)電機的最大容量已達到130～150萬[2]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(shù)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(chǎn)生一個新的飛躍。
柴油發(fā)電機
基本信息
由內(nèi)燃機驅(qū)動的發(fā)電機。它起動迅速，操作方便。但內(nèi)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(wǎng)還沒有到達的地區(qū)使用。柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速通常在1000轉(zhuǎn)/分以下,容量在幾千瓦到幾千千瓦之間，尤以200千瓦以下的機組應用較多。它制造比較簡單。柴油機軸上輸出的轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)部件,特別是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩脈動而引起發(fā)電機旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子也要求有較大的轉(zhuǎn)動慣量，而且應使軸系的固有扭振頻率與柴油機的轉(zhuǎn)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(shè)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[3]感器起接收和反饋各種信息的作用，真正顯示這些數(shù)據(jù)和執(zhí)行保護功能的是機組本身的控制系統(tǒng)。
柴油發(fā)電機型號含義
柴油機發(fā)電機組是以柴油機作動力，驅(qū)動同步交流發(fā)電機而發(fā)電的電源設(shè)備。為了便于生產(chǎn)管理和使用，國家對柴油機發(fā)電機組的名稱和型號編制方法做了統(tǒng)一規(guī)定，機組的型號排列和符號含義如下圖 1
2
3
4
5 ---- 6
7
柴油發(fā)電機組的型號 其中符號和數(shù)字代表的型號含義如下： 1---輸出額定功率（KW），用數(shù)字表示。 2---輸出電壓種類G代表交流工頻；P代表交流中頻；S代表交流雙頻；Z代表直流。 3---發(fā)電機組類型；F代表陸用；FC代表船用；Q代表汽車用；T代表掛車用。 4---控制特征，缺位為手動（普通型）機組；Z代表自動化機組；S代表低噪聲[4]機組；SZ代表低噪音自動化機組。 5---設(shè)計序號，用數(shù)字表示。 6---變型代號，用數(shù)字表示。 7---環(huán)境特征，缺位普通型；TH代表濕熱型。
柴油發(fā)電機組含義的實例
�。�5）120GFSZ1代表輸出額定功率120KW、交流工頻、陸用、低噪聲、設(shè)計序列號為1的自動化柴油發(fā)電機組。 （6）200GFC1代表輸出額定功率200KW、交流工頻、船用、設(shè)計序列號為1柴油發(fā)電機組。 �。�7）120GT6代表輸出額定功率120KW、交流工頻、掛車式（即拖車式）、設(shè)計序列號為1設(shè)計序列號為6的柴油發(fā)電機組。 �。�8）90GQ1代表輸出額定功率為90KW、交流工頻、汽車式、設(shè)計序列號為1的柴油發(fā)電機組。 �。�9）17ZQ1代表輸出額定功率17KW、直流、汽車式、設(shè)計序列號為1的柴油發(fā)電機組。 有的國產(chǎn)柴油發(fā)電機組系列型號是由機組生產(chǎn)廠自行確定的，與上述型號含義不同。
柴油發(fā)電機原理
柴油機驅(qū)動發(fā)電機運轉(zhuǎn)，將柴油的能量轉(zhuǎn)化為電能。 在柴油機汽缸內(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，達到柴油的燃點。柴油被點燃，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動活塞下行，稱為‘作功’。各汽缸按一定柴油發(fā)電機順序依次作功，作用在活塞上的推力經(jīng)過連桿變成了推動曲軸轉(zhuǎn)動的力量，從而帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。 將無刷同步交流發(fā)電機與柴油機曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機的旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，利用‘電磁感應’原理，發(fā)電機就會輸出感應電動勢，經(jīng)閉合的負載回路就能產(chǎn)生電流。 這里只描述發(fā)電機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和發(fā)電機控制、保護器件和回路。 柴油發(fā)電機組是一種獨立的發(fā)電設(shè)備，系指以柴油等為燃料，以柴油機為原動機帶動發(fā)電機發(fā)電的動力機械。整套機組一般由柴油機、發(fā)電機、控制箱、燃油箱、起動和控制用蓄電瓶、保護裝置、應急柜等部件組成。整體可以固定在基礎(chǔ)上，定位使用，亦可裝在拖車上，供移動使用。 柴油發(fā)電機組屬非連續(xù)運行發(fā)電設(shè)備，若連續(xù)運行超過12h，其輸出功率將低于額定功率約90%。 盡管柴油發(fā)電機組的功率較低，但由于其體積小、靈活、輕便、配套齊全，便于操作和維護，所以廣泛應用于礦山、鐵路、野外工地、道路交通維護、以及工廠、企業(yè)、醫(yī)院等部門，作為備用電源或臨時電源。同時這種小型的發(fā)電機組也可以作為小型的移動電站使用，成為很多企業(yè)的后備電源使用。
類型
由于一次能源形態(tài)的不同，可以制成不同的發(fā)電機。 利用水利資源和水輪機配合，可以制成水輪發(fā)電機；由于水庫容量和水頭落差高低不同，可以制成容量和轉(zhuǎn)速各異的水輪發(fā)電機。 利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機配合，可以制成汽輪發(fā)電機，這種發(fā)電機多為高速電機(3000rpm)。 此外還有利用風能、原子能、地熱、潮汐等能量的各類發(fā)電機。 此外，由于發(fā)電機工作原理不同又分作直流發(fā)電機，異步發(fā)電機和同步發(fā)電機。目前在廣泛使用的大型發(fā)電機都是同步發(fā)電機。
滾筒直流發(fā)電機使用注意事項
1、購買和使用發(fā)電機，應當符合銘牌上的技術(shù)要求，如電壓，功率和額定輸出電流等。例如用于豐收—27型拖拉機，東方紅—40型拖拉機等，常用150瓦發(fā)電機，額定輸出電流為13安；用于鐵�！�55型拖拉機常用220瓦發(fā)電機，額定輸出電流為18安。 2、用于拖拉機上的發(fā)電機通常為并激式，也就是說發(fā)電機激磁線圈是并聯(lián)的，所以，總要有一端通過機殼與電樞線圈是并聯(lián)的，所以，總要有一端通過機殼與電樞線圈相接。若激磁發(fā)電機原理線圈在發(fā)電機內(nèi)通過機殼與電樞線圈相接叫內(nèi)搭鐵（圖5—1），即叫“內(nèi)搭鐵發(fā)電機”；若激磁線圈在發(fā)電機外通過調(diào)節(jié)器搭鐵（圖5—2），即叫“外搭鐵發(fā)電機”。國產(chǎn)拖拉機目前使用的直流發(fā)電機均為內(nèi)搭鐵。在接線時，一定要將激磁線圈的引出線與搭鐵的碳刷架相接，激磁線圈便無電流通過，發(fā)電機不會發(fā)電。另外有些進口的拖拉機上使用外搭鐵發(fā)電機，如果改為內(nèi)搭鐵發(fā)電機，只要調(diào)換發(fā)電機激磁線圈抽頭接線即可。 3、發(fā)電機殼上兩個接線柱，一般均有“電樞”“磁場”字樣注明。如文字標注不清，可用下述方法識別。 1) 電樞接線柱：直徑較粗；是接在絕緣的刷架上。 2) 磁場接線柱：直徑較細；磁場線圈一個端頭就按在上面。 4 、在拖拉機上的發(fā)電機是由發(fā)動機帶動的，所以轉(zhuǎn)動方向是一定的，在檢修時若將發(fā)電機反向旋轉(zhuǎn)就不發(fā)電，這是因為正轉(zhuǎn)時電樞線圈在磁場的作用下感應出的電流經(jīng)調(diào)節(jié)器與激磁線圈相通。激磁線圈通電后的磁場方向與鐵芯剩磁方向相同，因而磁場不斷增強，電壓迅速升高。反轉(zhuǎn)時電流方向與正轉(zhuǎn)時相反，使激磁線圈通電后的磁場方向與鐵芯剩磁方向相反，磁場越來越弱，使發(fā)電機不能發(fā)電。 5、當發(fā)電機電樞不經(jīng)負載短路時，發(fā)電場是不會燒壞的。這是因為拖拉機上使用的直流發(fā)電機均為并激式。發(fā)電機于額定功率下工作時，電樞繞組產(chǎn)生的電流大部分輸向外電路，小部分輸入激磁繞組產(chǎn)生磁場。當電樞接線柱與機殼短路時，發(fā)電機電流迅速增大，此時在電機內(nèi)產(chǎn)生很大的壓降和強烈的電樞反應，使輸出的電壓急劇下降，激磁電流迅速消失，發(fā)電機電壓趨近于零。因此，當電樞接線柱與機殼短路時不會燒壞發(fā)電機。 6、在使用中有時發(fā)現(xiàn)發(fā)電機極性突然改變的現(xiàn)象（即發(fā)出的電流方向改變）。這是因為輸出電流驟然增大時，電機內(nèi)部強烈的電樞反應使鐵芯剩磁方向改變而引起。遇到這種情況必須將其改變過來，才能使充電電路正常工作。改變的方法是：將蓄電池正極與機殼連接，負極與磁場接線柱相觸2—3秒，即能改變磁極鐵芯的剩磁方向。（在正極搭鐵的系統(tǒng)中）。有時，在檢修中用蓄電池做電源，用跳火花法檢查激磁線圈故障時，如不注意連接的極性，把蓄電池負極當成搭鐵極，改變了激磁線圈的電流方向，從而使鐵芯剩磁方向改變了。由于剩磁方向的改變，則發(fā)電機電壓極性也隨之改變。這是應當注意的。 7、一般的直流發(fā)電機整流子銅片間的云母片都低于銅片。這是因為銅片比云母片磨損速度快，使用一段時間云母片就會高出整流子銅片，使碳刷懸空。這樣整流子和碳刷之間就會出現(xiàn)強烈火花。為避免此現(xiàn)象，整流子車光后應用鋸片將云母割低于整流子銅片0.8毫米左右。但有的直流發(fā)電機如ZF—28型和ZF—33型，整流子銅片間采用人工云母，它與銅片磨損速度相近，故出廠時未將云母片割低，檢修這種發(fā)電機就不需割低。
同步發(fā)電機
基本信息
作發(fā)電機運行的同步電機。是一種最常用的交流發(fā)電機。在現(xiàn)代電力工業(yè)中，它廣泛用于水力發(fā)電、火力發(fā)電、核能發(fā)電以及柴油機發(fā)電。由于同步發(fā)電機一般采用直流勵磁，當其單機獨立運行時，通過調(diào)發(fā)電機節(jié)勵磁電流，能方便地調(diào)節(jié)發(fā)電機的電壓。若并入電網(wǎng)運行，因電壓由電網(wǎng)決定，不能改變，此時調(diào)節(jié)勵磁電流的結(jié)果是調(diào)節(jié)了電機的功率因數(shù)和無功功率。 同步發(fā)電機的定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與同步電機相同，一般采用三相形式，只在某些小型同步發(fā)電機中電樞繞組采用單相。
工作特性
表征同步發(fā)電機性能的主要是空載特性和負載運行特性。這些特性是用戶選用發(fā)電機的重要依據(jù)。
空載特性
發(fā)電機不接負載時，電樞電流為零，稱為空載運行。此時電機定子的三相繞組只有勵磁電流If感生出的空載電動勢E0（三相對稱），其大小隨If的增大而增加。但是，由于電機磁路鐵心有飽和現(xiàn)象，所以兩者不成正比（圖1）。反映空載電動勢E0與勵磁電流If關(guān)系的曲線稱為同步發(fā)電機的空載特性。
電樞反應
當發(fā)電機接上對稱負載后，電樞繞組中的三相電流會產(chǎn)生另一個旋轉(zhuǎn)磁場，稱電樞反應磁場。其轉(zhuǎn)速正好與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相等，兩者同步旋轉(zhuǎn)。 同步發(fā)電機的電樞反應磁場與轉(zhuǎn)子勵磁磁場均可近似地認為都按正弦規(guī)律分布。它們之間的空間相位差取決于空載電動勢E0與電樞電流I之間的時間相位差。電樞反應磁場還與負載情況有關(guān)。當發(fā)電機的負載為電感性時，電樞反應磁場起去磁作用，會導致發(fā)電機的電壓降低；當負載呈電容性時,電樞反應磁場起助磁作用,會使發(fā)電機的輸出電壓升高。
負載運行特性
主要指外特性和調(diào)整特性。外特性是當轉(zhuǎn)速為額定值、勵磁電流和負載功率因數(shù)為常數(shù)時，發(fā)電機端電壓U與負載電流I之間的關(guān)系,如圖2所示。調(diào)整特性是轉(zhuǎn)速和端電壓為額定值、負載功率因數(shù)為常數(shù)時,勵磁電流If與負載電流I之間的關(guān)系，如圖3所示。圖2中還顯示出電阻性、電容性和電感性3種負載的情況。由于電樞反應磁場影響的不同，三者的曲線也不一樣。在外特性中，從空載到額定負載時電壓的變化程度稱為電壓變化率△U，常用百分數(shù)表示為 同步發(fā)電機的電壓變化率約為20～40％。一般工業(yè)和家用負載都要求電壓保持基本不變。為此，隨著負載電流的增大,必須相應地調(diào)整勵磁電流。圖3所示為 3種不同性質(zhì)負載下的調(diào)整特性。雖然調(diào)整特性的變化趨勢與外特性正好相反，對于[5]感性和純電阻性負載，它是上升的，而在容性負載下，一般是下降的。
結(jié)構(gòu)和分類
同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)按其轉(zhuǎn)速分為高速和低（中）速兩種。前者多用于火電廠和核電站；后者多與低速水輪機或柴油機聯(lián)動。在結(jié)構(gòu)上，高速同步發(fā)電機多用隱極式轉(zhuǎn)子，低（中）速同步發(fā)電機多用凸極式轉(zhuǎn)子。
高速同步發(fā)電機
因大多數(shù)發(fā)電機與原動機同軸聯(lián)動，火電廠都用高速汽輪機作原動機，所以汽輪發(fā)電機通常用高轉(zhuǎn)速的2極電機,其轉(zhuǎn)速達3000轉(zhuǎn)／分（在電網(wǎng)頻率為60赫時,為3600轉(zhuǎn)／分）。核電站多用4極電機，轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)／分（當電網(wǎng)頻率為60赫時，為1800轉(zhuǎn)／分）。為適應高速、高功率要求，高速同步發(fā)電機在結(jié)構(gòu)上一是采用隱極式轉(zhuǎn)子，二是設(shè)置專門的冷卻系統(tǒng)。 �、匐[極式轉(zhuǎn)子：外表呈圓柱形，在圓柱表面開槽以安放直流勵磁繞組，并用金屬槽楔固緊，使電機具有均勻的氣隙。由于高速旋轉(zhuǎn)時巨大的離心力，要求轉(zhuǎn)子有很高的機械強度。隱極式轉(zhuǎn)子一般由高強度合金鋼整塊鍛成，槽形一般為開口形，以便安裝勵磁繞組。在每一個極距內(nèi)約有1/3部分不開槽,形成大齒；其余部分的齒較窄，稱做小齒。大齒中心即為轉(zhuǎn)子磁極的中心。有時大齒也開一些較小的通風槽，但不嵌放繞組；有時還在嵌線槽底部銑出窄而淺的小槽作為通風槽。隱極式轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子本體軸向兩端還裝有金屬的護環(huán)和中心環(huán)。護環(huán)是由高強度合金制成的厚壁圓筒，用以保護勵磁繞組端部不至被巨大的離心力甩出；中心環(huán)用以防止繞組端部的軸向移動，并支撐護環(huán)。此外，為了把勵磁電流通入勵磁繞組，在電機軸上還裝有集電環(huán)和電刷。 �、诶鋮s系統(tǒng)：由于電機中能量損耗和電機的體積成正比，它的量級與電機線度量級的三次方成比例，而電機散熱面的量級只是電機線度量級的二次方。因此，當電機尺寸增大時（受材料限制，增大電機容量就得加大其尺寸），電機每單位表面上需要散發(fā)的熱量就會增加，電機的溫升將會提高。在高速汽輪發(fā)電機中，離心力將使轉(zhuǎn)子表面和轉(zhuǎn)子中心孔表面產(chǎn)生巨大的切向應力，轉(zhuǎn)子直徑越大，這種應力也越大。因此，在鍛件材料允許的應力極限范圍內(nèi),2極汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子本體直徑不能超過1250毫米。大型汽輪發(fā)電發(fā)電機機要增大單機容量，只有靠增加轉(zhuǎn)子本體的長度（即用細長的轉(zhuǎn)子）和提高電磁負荷來解決。目前,轉(zhuǎn)子長度可達8米，已接近極限。要繼續(xù)提高單機容量，只能是提高電機的電磁負荷。這使大型汽輪發(fā)電機的發(fā)熱和冷卻問題變得特別突出。為此，已研制出多種冷卻系統(tǒng)。 對于50000千瓦以下的汽輪發(fā)電機，多采用閉路空氣冷卻系統(tǒng)，用電機內(nèi)的風扇吹拂發(fā)熱部件降溫。對于容量為5～60萬千瓦的發(fā)電機,廣泛使用氫冷。氫氣（純度99％）的散熱性能比空氣好，用它來取代空氣不僅散熱效果好，而且可使電機的通風摩擦損耗大為降低，從而能顯著提高發(fā)電機的效率。但是，采用氫冷必須有防爆和防漏措施，這使電機結(jié)構(gòu)更為復雜，也增加了電極材料的消耗和成本。此外，還可采用液體介質(zhì)冷卻,例如水的相對冷卻能力為空氣的50倍,帶走同樣的熱量，所需水的流量比空氣小得多。因此，在線圈里采用一部分空心導線，導線中通水冷卻，就可以大大降低電機溫升,延緩絕緣老化,增長電機壽命。1956年,英國首創(chuàng)第一臺12000千瓦定子線圈水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機。1958年，中國由浙江大學、上海電機廠首先研制成第一臺定、轉(zhuǎn)子線圈都采用水內(nèi)冷的 12000千瓦雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機，為這種冷卻方式奠定了基礎(chǔ)。世界一些國家在大容量電機中也廣泛采用水內(nèi)冷技術(shù)，并制造出了幾十萬到一百多萬千瓦的巨型發(fā)電機。除了水冷外,液體冷卻介質(zhì)還可使用變壓器油，其相對導熱能力約為水的40％，絕緣性能好，可將發(fā)電機額定電壓提高到幾萬伏，從而節(jié)約了升壓變壓器的投資。近年來，還在研究用氟利昂作為冷卻介質(zhì)的蒸發(fā)冷卻技術(shù)。氟利昂絕緣好，很容易氣化，利用其氣化潛熱來冷卻電機，是一種有意義的探索方向。
低速同步發(fā)電機
多數(shù)由較低速度的水輪機或柴油機驅(qū)動。電機磁極數(shù)由4極到60極,甚至更多。對應的轉(zhuǎn)速為1500～100轉(zhuǎn)／分及以下。由于轉(zhuǎn)速較低,一般都采用對材料和制造工藝要求較低的凸極式轉(zhuǎn)子。 凸極式轉(zhuǎn)子的每個磁極常由1～2毫米厚的鋼板疊成，用鉚釘裝成整體,磁極上套有勵磁繞組（圖4）。勵磁繞組通常用扁銅線繞制而成。磁極的極靴上還常裝有阻尼繞組。它是一個由極靴阻尼槽中的裸銅條和焊在兩端的銅環(huán)形成的一個短接回路。磁極固定在轉(zhuǎn)子磁軛上，磁軛由鑄鋼鑄成。凸極式轉(zhuǎn)子可分為臥式和立式兩類。大多數(shù)同步電動機、同步調(diào)相機和內(nèi)燃機或沖擊式水輪機拖動的發(fā)電機，都采用臥式結(jié)構(gòu)；低速、大容量水輪發(fā)電機則采用立式結(jié)構(gòu)。 臥式同步電機的轉(zhuǎn)子主要由主磁極、磁軛、勵磁繞組、集電環(huán)和轉(zhuǎn)軸等組成。其定子結(jié)構(gòu)與異步電機相似。立式結(jié)構(gòu)必須用推力軸承承擔機組轉(zhuǎn)動部分的重力和水向下的壓力。大容量水輪發(fā)電機中，此力可高達四、五十兆牛（約相當于四、五千噸物體的重力），所以這種推力軸承的結(jié)構(gòu)復雜，加工工藝和安裝要求都很高。按照推力軸承的安放位置，立式水輪發(fā)電機分為懸吊式和傘式兩種。懸吊式的推力軸承放在上機架的上部或中部，在轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)子直徑與鐵心長度的比值較小時，機械上運行較穩(wěn)定。傘式的推力軸承放在轉(zhuǎn)子下部的下機架上或水輪機頂蓋上。負重機架是尺寸較小的下機架，可節(jié)約大量鋼材，并能降低從機座基礎(chǔ)算起的發(fā)電機和廠房高度。 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行 同步發(fā)電機絕大多數(shù)是并聯(lián)運行，并網(wǎng)發(fā)電的。各并聯(lián)運行的同步發(fā)電機必須頻率、電壓的大小和相位都保持一致。否則，并聯(lián)合閘的瞬間，各發(fā)電機之間會產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)流，引起擾動，嚴重時甚至會使發(fā)電機遭受破壞。但是，兩臺發(fā)電機在投入并聯(lián)運行以前，一般說來它們的頻率與電壓的大小和相位是不會完全相同的。為了使同步發(fā)電機能投入并聯(lián)運行，首先必須有一個同步并列的過程。同步并列的方法可分為準同步和自同步兩種。同步發(fā)電機在投入并聯(lián)運行以后，各機負載的分配決定于發(fā)電機的轉(zhuǎn)速特性。通過調(diào)節(jié)原動機的調(diào)速器，改變發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速特性，即可改變各發(fā)電機的負載分配，控制各發(fā)電機的發(fā)電功率。而通過調(diào)節(jié)各發(fā)電機的勵磁電流，可以改變各發(fā)電機無功功率分配和調(diào)節(jié)電網(wǎng)的電壓。
準同步并列
將已加勵磁的待投運發(fā)電機通過調(diào)節(jié)其原動機的轉(zhuǎn)速和改變該發(fā)電機的勵磁，使其和運行中的發(fā)電機的頻率差不超過0.1～0.5％。在兩機電壓相位差不超過10°的瞬間進行合閘并聯(lián)，兩者即可自動牽入同步運行。準同步并列的操作可以手動，也可以借自動裝置完成。
自同步并列
把待投入并聯(lián)的發(fā)電機轉(zhuǎn)速調(diào)到接近電網(wǎng)的同步轉(zhuǎn)速，在未加勵磁的條件下就合閘并聯(lián)，然后再加入勵磁，依靠發(fā)電機和電網(wǎng)之間出現(xiàn)的環(huán)流及相應產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩把發(fā)電機迅速牽入同步。采用自同步并列時，由于減少了調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速、電壓和選擇合閘瞬間所需的時間，所以并列的過程較快，特別適宜于電力系統(tǒng)事故情況下機組的緊急投入。但是此法在并列合閘瞬間的電流沖擊比較大，會使電網(wǎng)電壓短時下降，電機繞組端部承受較大的電磁力。
交流發(fā)電機的輸出電壓精度差的解決
在日常生活中我們用交流發(fā)電機來供用電設(shè)備使用時,常發(fā)生用電設(shè)備不能正常工作的情況,其原因是發(fā)電機輸出的交流電不夠穩(wěn)定,這時候需要電力穩(wěn)壓器來穩(wěn)定電壓,也就是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫降慕涣鞣�(wěn)壓電源，交流穩(wěn)壓電源能使發(fā)電機的輸出電壓精度穩(wěn)定到我們用電設(shè)備正常工作所允許的范圍。
異步發(fā)電機
異步發(fā)電機又稱“感應發(fā)電機”。利用定子與轉(zhuǎn)子間氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組中感應電流相互作用的一種交流發(fā)電機。其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向和旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同，但轉(zhuǎn)速略高于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速。常用作小功率水輪發(fā)電機。 交流勵磁發(fā)電機又被人們稱之為雙饋發(fā)電機 三相異步電動機 .交流勵磁發(fā)電機由于轉(zhuǎn)子方采用交流電壓勵磁,使其具有靈活的運行方式,在解決電站持續(xù)工頻過電壓、變速恒頻發(fā)電、抽水蓄能電站電動-發(fā)電機組的調(diào)速等問題方面有著傳統(tǒng)同步發(fā)電機無法比擬的優(yōu)越性。交流勵磁發(fā)電機主要的運行方式有以下三種:1) 運行于變速恒頻方式;2) 運行于無功大范圍調(diào)節(jié)的方式;3) 運行于發(fā)電-電動方式。 隨著電力系統(tǒng)輸電電壓的提高,線路的增長, 當線路的傳輸功率低于自然功率時,線路和電站將出現(xiàn)持續(xù)的工頻過電壓.為改善系統(tǒng)的運行特性, 不少技術(shù)先進的國家,在6"世紀A"年代初開始研究異步發(fā)電機在大電力系統(tǒng)中的應用問題,并認為大系統(tǒng)采用異步發(fā)電機后,可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性, 可靠性和運行的經(jīng)濟性. 異步發(fā)電機由于維護方便，穩(wěn)定性好，常用作并網(wǎng)運行的小功率水輪發(fā)電機。當用原動機將異步電機的轉(zhuǎn)子順著磁場旋轉(zhuǎn)方向拖動，并使其轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速時，電機就進入發(fā)電機運行，并把原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)變成電能送至電網(wǎng)。這時電機的勵磁電流取自電網(wǎng)。 異步發(fā)電機也可以并聯(lián)電容，靠本身剩磁自行勵磁，獨立發(fā)電（見圖），這時發(fā)電機的電壓與頻率由電容值、原動機轉(zhuǎn)速和負載大小等因素決定。當負載改變，一般要相應地調(diào)節(jié)并聯(lián)的電容值，以維持電壓穩(wěn)定。由于異步電機并聯(lián)電容時，不需外加勵磁電源就可獨立發(fā)電，故在負荷比較穩(wěn)定的場合，有可取之處。例如可用作農(nóng)村簡易電站的照明電源或作為備用電源等。
發(fā)電機的發(fā)展前景
全國水電供應因多方原因出現(xiàn)了嚴重緊缺，用電受到一定程度限制，而近幾年，正是我國工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展的時期，眾多企業(yè)都紛紛加足馬力投入大規(guī)模生產(chǎn);其次是前兩年眾多廠家購買發(fā)電機是為了應急，在購買時沒有長遠打算，而事過境遷所購的小型發(fā)電機已適應不了新需求，在此情況下，更新?lián)Q代的發(fā)電機也占了很大一部分;再者就是機電產(chǎn)品每年的出口量都在遞增，水泵和發(fā)電機的市場空間在近幾年內(nèi)還會很大。正是在三方因素的促進下，五金城水泵和發(fā)電機市場又一次迎來了新的發(fā)展機遇。[6] 目前最具發(fā)展前景的是風力發(fā)電機。 風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊藏量巨大，全球風能資源總量約為2.74×109MW，其中可利用的風能為2×107MW。中國風能儲量很大、分布面廣，僅陸地上的風能儲量就有約3.53億千瓦，開發(fā)利用潛力巨大。 隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，風能市場也迅速發(fā)展起來。2007年全球風能裝機總量為9萬兆瓦，2008年全球風電增長28.8%，2008年底全球累計風電裝機容量已超過了12.08萬兆瓦，相當于減排1.58億噸二氧化碳。隨著技術(shù)進步和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，風能發(fā)電在商業(yè)上將完全可以與燃煤發(fā)電競爭。 “十五”期間，中國的并網(wǎng)風電得到迅速發(fā)展。2006年，中國風電累計裝機容量已經(jīng)達到260萬千瓦，成為繼歐洲、美國和印度之后發(fā)展風力發(fā)電的主要市場之一。2007年以來，中國風電產(chǎn)業(yè)規(guī)模延續(xù)暴發(fā)式增長態(tài)勢。2008年中國新增風電裝機容量達到719.02萬千瓦，新增裝機容量增長率達到108.4%，累計裝機容量躍過1300萬千瓦大關(guān)，達到1324.22萬千瓦。內(nèi)蒙古、新疆、遼寧、山東、廣東等地風能資源豐富，風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快。 進入2008年下半年以來，受國際宏觀形勢影響，中國經(jīng)濟發(fā)展速度趨緩。為有力拉動內(nèi)需，保持經(jīng)濟社會平穩(wěn)較快發(fā)展，政府加大了對交通、能源領(lǐng)域的固定資產(chǎn)投資力度，支持和鼓勵可再生能源發(fā)展。作為節(jié)能環(huán)保的新能源，風電產(chǎn)業(yè)贏得歷史性發(fā)展機遇，在金融危機肆虐的不利環(huán)境中逆市上揚，發(fā)展勢頭迅猛，截止到2009年初，全國已有25個省份、直轄市、自治區(qū)具有風電裝機。 中國風力等新能源[7]的發(fā)展前景十分廣闊，預計未來很長一段時間都將保持高速發(fā)展，同時盈利能力也將隨著技術(shù)的逐漸成熟穩(wěn)步提升。隨著中國風電裝機的國產(chǎn)化和發(fā)電的規(guī)�；�，風電成本可望再降。因此風電開始成為越來越多投資者的逐金之地。風電場建設(shè)、并網(wǎng)發(fā)電、風電設(shè)備制造等領(lǐng)域成為投資熱點，市場前景看好。2009年風電行業(yè)的利潤總額仍將保持高速增長，經(jīng)過2009年的高速增長，預計2010、2011年增速會稍有回落，但增長速度也將達到60%以上。2010年全國累計風電裝機容量有望突破2000萬千瓦，提前實現(xiàn)2020年的規(guī)劃目標。
發(fā)電機術(shù)語
發(fā)電機
能把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿脑O(shè)備的總稱。所產(chǎn)生的電能可以是直流電（DC）也可以是交流電（AC）。
接地
是指電路與大地之間或與某些和大地相通的導電物體之間（有意或意外）的連接。
怠速控制
一種可直接根據(jù)電氣負載對發(fā)動機的怠速進行控制的系統(tǒng)。
點火線圈
為火花塞提供直流電壓的器件。
永磁發(fā)電機
一種帶有永久磁鐵的交流發(fā)電機，用于產(chǎn)生內(nèi)燃機點火所需要的電流。
歐姆
電阻的單位。1 伏特電壓可以使 1 安培電流流過 1 歐姆電阻。
相位
交流電的振幅或量值均勻、周期性的變化。三相交流電由三個不同的正弦波電流組成，相互之間的相位差均為 120 度。
電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
該系統(tǒng)可以把您的發(fā)電機安全地接入到您的家庭用電系統(tǒng)中。
額定速度
機組的設(shè)計工作速度（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）。
額定電壓
一套引擎發(fā)電機組的額定電壓是其設(shè)計的工作電壓值。
后軸承支架
一種鑄件，用作轉(zhuǎn)子軸承外罩。轉(zhuǎn)子軸承支持轉(zhuǎn)子軸。
整流器
將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的器件。
繼電器
一種電動開關(guān)，通常用在控制電路中。與電流接觸器相比，其觸點只能通過較小的電流。
電阻
對電流的阻力。
轉(zhuǎn)子
發(fā)電機的轉(zhuǎn)動元件。
單相
一個交流負載或電源，通常情況下，如果是一個負載，則只有兩個輸入端子，如果是一個電源，則只有兩個輸出端子。
定子
電機的靜止部分。
振動支架
位于發(fā)動機或發(fā)電機與機架之間的橡膠器件，可以最大限度地減輕振動。
伏特
電動勢的單位。把單位電動勢恒定地作用在電阻為 1 歐姆的導體上，將產(chǎn)生 1 安培電流。
電壓
電位差，單位用伏特表示。
穩(wěn)壓器
該設(shè)備通過控制激勵轉(zhuǎn)子的直流電量，自動地使發(fā)電機電壓保持在一個正確值上。
瓦特
電源功率的單位。對于直流電，它等于伏特乘以安培。對于交流電，它等于電壓有效值（伏特）乘以電流有效值（安培）乘以功率因數(shù)乘以一個常數(shù)（其值取決于相數(shù)）。1 千瓦 － 1000 瓦特。
繞組
發(fā)電機的所有線圈。定子繞組由若干個定子線圈及其互聯(lián)線路組成。轉(zhuǎn)子繞組由轉(zhuǎn)子磁極上的所有繞組及接線組成。
發(fā)電機的種類
發(fā)電機的種類有很多種。從原理上分為同步發(fā)電機、異步發(fā)電機、單相發(fā)電機、三相發(fā)電機。從產(chǎn)生方式上分為汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機、柴油發(fā)電機、汽油發(fā)電機等。從能源上分為火力發(fā)電機、水力發(fā)電機等。
發(fā)電機的類型
[8]由于一次能源形態(tài)的不同，可以制成不同的發(fā)電機。 利用水利資源和水輪機配合，可以制成水輪發(fā)電機；由于水庫容量和水頭落差高低不同，可以制成容量和轉(zhuǎn)速各異的水輪發(fā)電機。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機配合，可以制成汽輪發(fā)電機，這種發(fā)電機多為高速電機(3000rpm)。此外還有利用風能、原子能、地熱、潮汐等能量的各類發(fā)電機。利用柴油、汽油等資源作為能源的柴油、汽油發(fā)電機用得比較廣泛。此外，由于發(fā)電機工作原理不同又分作直流發(fā)電機，異步發(fā)電機和同步發(fā)電機。目前在廣泛使用的大型發(fā)電機都是同步發(fā)電機。
發(fā)電機發(fā)展歷史
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。 1869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1847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。 美國的特斯拉在愛迪生公司的時候就決心開發(fā)交流電機，但由于愛迪生堅持只搞直流方式，因此他就把兩相交流發(fā)電機和電動機的專利權(quán)賣給了西屋公司。 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。 1889年，西屋公司在俄勒岡州建設(shè)了發(fā)電廠，1892年成功地將15000伏電壓送到了皮茨菲爾德。
變頻器在發(fā)電機上的節(jié)能改造應用
發(fā)電機在啟動時，電機的電流會比額定高5-6倍的，不但會影響電機的使用壽命而且消耗較多的電量.發(fā)電機變頻器系統(tǒng)在設(shè)計時在電機選型上會留有一定的余量，電機的速度是固定不變，但在實際使用過程中，有時要以較低或者較高的速度運行，因此進行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實現(xiàn)電機軟啟動、通過改變設(shè)備輸入電壓頻率達到節(jié)能調(diào)速的目的，而且能給設(shè)備提供過流、過壓、過載等保護功能。進口變頻器ABB西門子比較好，但貴得離譜，國內(nèi)變頻器做得較好的有三晶、匯川和英威騰等。
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