各类发电机的结构及工作原理docx

  

  第 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 10 页 各类发电机的结构及工作原理 电力有发输变配用5个环节，其中发电是指利用发电动力装置将水能、化石燃料(煤炭、石油、天然气等)的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电能。 发电就要使用到发电机。常见的有水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动的发电机，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。 发电机主要结构 发电机主要机构 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，由此产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 发电机工作原理 发电机的工作原理 发电机是基于法拉第电磁感应定律而来的，即一块金属，比如一根铜线，在磁场中运动，金属内部会产生电场。 金属内部的电荷就会沿着电场流动。如果这块金属不是一个环，电荷就会积累在两端，以电压的形式存在，把这块金属接在一个回路中（回路除金属以外的别的部分并没有在磁场中），就产生了电流，于是，发电机发出了电。 所以，发电机的根本原则就是固定住永磁体或者是金属，让金属或者是永磁体不停的运动，运动是相对的嘛，这样，那块不停的在磁场中运动的金属就会源源不断的发电。 由这一点可以区分不同的发电机，水力发电机是利用水从高处落下的能量维持金属的运动，火电是利用火烧开水产生的蒸汽的力量维持金属运动。 发电机分类 发电机组类型有很多，按照不同的标准划分有不一样的机组，例如： 1、按照动力来源划分 有柴油发电机组、燃气发电机组、汽油发电机组、风力发电机组、太阳能发电机组、水力发电机组、燃煤发电机组等。 2、电能方式 按转换的电能方式可分为交流发电机和直流发电机两大类。 交流发电机又分为同步发电机和异步发电机两种。同步发电机又分为隐极式同步发电机和凸极式同步发电机两种。现代发电站中最常用的是同步发电机，异步发电机很少用。 其中最常用的是柴油发电机组。 常见发电机 接下来介绍的是各类常见发电机的工作原理。 1、同步发电机 三相交流同步发电机 同步发电机是一种最常用的交流发电机。在现代电力工业中，它大范围的使用在水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。 由于同步发电机一般都会采用直流励磁，当其单机独立运行时，通过调节励磁电流，能方便地调节发电机的电压。若并入电网运行，因电压由电网决定，不能改变，此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。? 同步发电机的定子、转子结构与同步电机相同，一般都会采用三相形式，只在某些小型同步发电机中电枢绕组采用单相。 表征同步发电机性能的主要是空载特性和负载运行特性。这些特性是用户选用发电机的重要依据?。 工作原理： 同步发电机的基本工作原理包含以下几个方面。 1.磁场的建立。发电机运行时，励磁绕组通过直流励磁电流，建立极性相同的励磁磁场，即建立起主磁场。 2.切割运动。原动机，柴油发电机组或汽油发电机组拖动转子旋转，机型形同的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组的过程。 3.载流导体发电机运行后，三相对称的电流组充当功率绕组，称为感应电动势或者感应电流的载体。 4.交变电动势的产生 同步发电机的工作原理是实际上就是电磁感应原理。通过转子磁场和定子绕组的相对运动，将机械能转变为电能。当转子在原动机的带动下，转子磁场和定子导体做相对运动，即导体切割磁路线，因此在导体中产生感应电动势，其方向可根据u右手定则判断。由于转子磁极的位置是导体以垂直方向切割磁力线。所以此时定子绕组中的感应电动势最大，当磁极转动90度时，磁极成水平位置，导体不切割磁力线，器感应电动势为零。转子在转90度，定子绕组感应电动势又以垂直方向切割磁力线，使感应电动势达到最大值，但方向与前相反。当转子再转90度。感应电动势又为零。这样转子转动一周，定子绕组的感应电动势也发生正，负变化。如果转子连续均匀旋转，在定子绕组中就会感应出一个周期性一直在变化的交流电动势，通过引出线，就可以输出交流电流。 2、水力发电机 水力发电机组也称“水轮发电机组”，作用是将河川、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，经水轮机转换成水轮机的机械能，水轮机又推动发电机发电，将机械能转换成电能。（如：中国的三峡）。 工作原理： 水力发电机组的能量转换过程分为两个阶段： 首先由水轮机将水失去的位能转换为机械能，再由发电机将水轮机的机械能转换为电能。 具体的过程为：在水流的冲击作用下，水轮机开始旋转，将水的位能转换为机械能；水轮机又带动同轴相连的发电机旋转，在励磁电流的作用下，旋转的转子带动励磁磁场旋转，发电机的定子绕组切割励磁磁力线在其中产生感应电动势，在输出电能的同时会在转子上产生一个与其旋转方向相反的电磁制动转矩。由于水流不问断地作用于水轮机，水轮机从水流中获得的旋转力矩用于克服电机转子上产生的电磁制动转矩，当两个力矩达到平衡时，水力发电机组将以某一恒定

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