概述

　　电能是现代社会主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，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。发电机在工农业生产，，科技及日常生活中有广泛的用途。在陕西、湖北、甘肃、湖南、山西等省份的许多火力发电厂因亏损而关闭，再加上***用电峰值不断增加，导致***大范围都出现“电荒”的现象。

　　发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。

　　发电机的分类可归纳如下：

　　直流发电机、交流发电机；同步发电机、异步发电机(很少采用)

　　交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。

　结构及工作原理

　　发电机通常由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成。

　　定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。

　　转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).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，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。

　　汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展产生一个新的飞跃。随着圆盘的不断旋转，总有某根辐条到达OA位置，因此外电路中便有了持续不断的电流。

一、圆盘发电机简介

　　圆盘发电机制构造跟现代的发电机不同，在磁场所中转动的不是线圈，而是一个紫铜做的圆盘。圆心处固定一个摇柄（图1），圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来；2)采用可变涡流进气系统由于进气涡流强度对NOx的排放影响较大，采用可变涡流进气系统的方式依据转速和负荷的变化来控制涡流强度，可在不牺牲经济性的情况下降低NO。紫铜圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中。当法拉第转动摇柄，使紫铜圆盘旋转起来时，电流表的指针偏向一边，这说明电路中产生了持续的电流。

图一：圆盘发电机原理

　　二、圆盘发电机的电生

　　我们可以把圆盘看作是由无数根长度等于半径的紫铜辐条组成的，在转动圆盘时，每根辐条都做切割磁力线的运动。如图9－4所示，当辐条转到OA位置时，辐条和外电路中的电流表恰好构成闭合电路，电路中便有电生了。随着圆盘的不断旋转，总有某根辐条到达OA位置，因此外电路中便有了持续不断的电流。目前，我国具有出口生产能力的生产厂有天津发电设备厂等10余家。

图2：圆盘发电机电生

　　三、圆盘发电机***：法拉第

　　迈克尔·法拉第（MichaelFaraday，公元1791～公元1867）英国物理学家、化学家，也是的自学成才的科学家。生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。仅上过小学。1831年，他作出了关于力场的关键性突破，永远改变了人类文明。1815年5月回到皇家研究所在戴维指导下进行化学研究。1824年1月当选皇家学会会员，1825年2月任皇家研究所实验室主任，1833----1862任皇家研究所化学。1846年荣获伦福德奖章和皇家。如无异常现象将柴油机转速提升到额定转速1500转/分钟，此时发电机显示频率50HZ，电压400V，则可以合上输出空气开关投入使用。

　　四、圆盘发电机为什么不能普及？

　　我们对比下两种方式就可以知道。

圆盘发电图

　　线圈发电图

　　从上图可以看出，线圈方式能够更大限度利用线圈进行发电，整个线圈一直在做切割磁感线运动。而圆盘很大一步在外面没有做切割磁感线运动，这样就浪费了很大一部分的机械能，发电的效率大打折扣。另外圆盘和线圈相比也存在材质很难分布均匀，导致电阻增大，将会产生比线圈更多的热量，浪费机械能。后圆盘和线圈在实际运用中，线圈能够更好的利用机械能，他的运动方向很好控制。圆盘则不行。所以，鉴于这些原因，圆盘方式没有得到普及。价格战本身是一种市场竞争手段，具有杀伤力强、短平快等诸多优点，被广大厂商所看好和采用，尤其是在一些特定的行业更为普遍。

采用电力电子技术的风力发电设备正在世界各地逐步被采用,特别是在亚洲一些国家和美国,海上风力发电正扮演着越来越重要的角色。但是,如果发电系统没有适当匹配的组件,也提高不了发电效率。SKiiP?智能功率模块为风力发电机组而进行了优化。对于组件和应用来说就是:更大的电流、并联运行以及更有效的冷却。圆心处固定一个摇柄（图1），圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来。

　　***已装机的具有电子控制系统的风力发电机组中,大约有80%采用用逆变器控制转子电流的双馈异步电机。这种电机的主要优点是:只被设计为风力发电单元额定输出功率的20%,因为80%的功率在定子绕组中产生,定子直接连接到电网。缺陷是滑环接触和间接控制(系统)维护费用高。在电网受到干扰时,需要非常大的转子电流在恶劣的环境下保持电网稳定。柴油发电机运转前检查一、外观检查：引擎外部是否有损，缺件，螺丝是否松动，发电机输出线或控制线是否损伤松动。

　　可再生能源是常规能源的补充,事实上也正试图取代常规能源,其主要原因是技术的进步。特别是在对能源需求很迫切的国家,近年来出现了35km2大小的风力发电场。为了保证电网的稳定性,在电网电压骤降的情况下对于无功电源和电网稳定性的要求也变得越来越严格。基于这个原因,当安装新的风力发电机组时,越来越多地使用带有全功率转换器的同步或异步发电机,因为它们在电网停电时可以支撑电网。该转换器直接可控,提供与50或60Hz电网频率好的同步,既可以补偿谐波无功功率,又可以产生无功补偿。此外,同步发电机可配有许多极(>50),使驱动器部分的齿轮显得多余。过去,这些齿轮是常见的故障原因。近年来新研制的无人值守的全自动应急电站，更加扩大了该种发电机组的使用范围。

　　在各种电源系统所用的逆变器中,考虑到经济因素以及为了实现好的效率,经常使用额定电压为690V的逆变器。在通常情况下由阻断电压为1700V的IGBT组成的功率转换器用于与20kV电网进行功率调整的变压器。很少使用更为昂贵的3.3kV模块,因为系统需要变压器,从而使得整个解决方案过于昂贵。柴油发电机组是一种应急发电设备，无论在重工业，还是在一些特殊行业均可适用。