發(fā)電機的用途非常廣泛在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，國防，科技及日常生活中都能見到他的身影。發(fā)電機就是將機械能轉變成電能的電機。通常由汽輪機、水輪機或內(nèi)燃機驅動。小型發(fā)電機也有用風車或其他機械經(jīng)齒輪或皮帶驅動的。下面為你介紹發(fā)電機常用知識與分類。
發(fā)電機簡介：
發(fā)電機分為直流發(fā)電機和交流發(fā)電機兩大類。后者又可分為同步發(fā)電機和異步發(fā)電機兩種?，F(xiàn)代發(fā)電站中最常用的是同步發(fā)電機。這種發(fā)電機的特點是由直流電流勵磁,既能提供有功功率，也能提供無功功率,可滿足各種負載的需要。異步發(fā)電機由于沒有獨立的勵磁繞組，其結構簡單，操作方便，但是不能向負載提供無功功率，而且還需要從所接電網(wǎng)中汲取滯后的磁化電流。因此異步發(fā)電機運行時必須與其他同步電機并聯(lián)，或者并接相當數(shù)量的電容器。這限制了異步發(fā)電機的應用范圍，只能較多地應用于小型自動化水電站。城市電車、電解、電化學等行業(yè)所用的直流電源，在20世紀50年代以前多采用直流發(fā)電機。但是直流發(fā)電機有換向器，結構復雜，制造費時，價格較貴，且易出故障，維護困難，效率也不如交流發(fā)電機。故大功率可控整流器問世以來，有利用交流電源經(jīng)半導體整流獲得直流電以取代直流發(fā)電機的趨勢。
同步發(fā)電機按所用原動機的不同分為汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機和柴油發(fā)電機3種。它們結構上的共同點是除了小型電機有用永久磁鐵產(chǎn)生磁場以外，一般的磁場都是由通直流電的勵磁線圈產(chǎn)生，而且勵磁線圈放在轉子上，電樞繞組放在定子上。因為勵磁線圈的電壓較低，功率較小，又只有兩個出線頭，容易通過滑環(huán)引出；而電樞繞組電壓較高,功率又大，多用三相繞組,有3個或4個引出頭，放在定子上比較方便。發(fā)電機的電樞(定子)鐵心用硅鋼片疊成，以減少鐵耗。轉子鐵心由于通過的磁通不變，可以用整體的鋼塊制成。在大型電機中，由于轉子承受著強大的離心力，制造轉子的材料必須選用優(yōu)質(zhì)鋼材。
發(fā)電機形式：
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，其構造的一般原則是：用適當?shù)膶Т藕蛯щ姴牧蠘嫵苫ハ噙M行電磁感應的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達到能量轉換的目的。
發(fā)電機結構及工作原理：
發(fā)電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結構件組成。轉子由轉子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風扇及轉軸等部件組成。由軸承及端蓋將發(fā)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(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。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(chǎn)生的能量轉化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉換為電能。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。
發(fā)電機分類：
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／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(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(fā)生較大的振動。所以大型高速汽輪發(fā)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(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。70年代以來，汽輪發(fā)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(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。
水輪發(fā)電機　由水輪機驅動的發(fā)電機。由于水電站自然條件的不同，水輪發(fā)電機組的容量和轉速的變化范圍很大。通常小型水輪發(fā)電機和沖擊式水輪機驅動的高速水輪發(fā)電機多采用臥式結構，而大、中型代速發(fā)電機多采用立式結構(見圖)。由于水電站多數(shù)處在遠離城市的地方，通常需要經(jīng)過較長輸電線路向負載供電，因此，電力系統(tǒng)對水輪發(fā)電機的運行穩(wěn)定性提出了較高的要求：電機參數(shù)需要仔細選擇；對轉子的轉動慣量要求較大。所以，水輪發(fā)電機的外型與汽輪發(fā)電機不同，它的轉子直徑大而長度短。水輪發(fā)電機組起動、并網(wǎng)所需時間較短,運行調(diào)度
靈活,它除了一般發(fā)電以外，特別適宜于作為調(diào)峰機組和事故備用機組。水輪發(fā)電機組的最大容量已達70萬千瓦。
柴油發(fā)電機　由內(nèi)燃機驅動的發(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)電機轉速通常在1000轉/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)電機的結構部件,特別是轉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，為防止因轉矩脈動而引起發(fā)電機旋轉角速度不均勻，造成電壓波動,引起燈光閃爍,柴油發(fā)電機的轉子也要求有較大的轉動慣量，而且應使軸系的固有扭振頻率與柴油機的轉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。
發(fā)電機汽車發(fā)電機：
隨著汽車技術的進步，汽車的用電量越來越高。20年前，中級轎車的發(fā)電機輸出功率一般只有500瓦左右，現(xiàn)在一般中級轎車發(fā)電機都在1000瓦左右。發(fā)電機功率的增加是隨著車上用電設備增加而增加的。現(xiàn)在汽車上的發(fā)電機都是風冷式發(fā)電機，由皮帶輪后的風扇吹風進入機殼進行冷卻。在現(xiàn)有風冷式發(fā)電機構造的限制下，功率的增加必然會導致發(fā)電機體積的加大。
發(fā)電機的功用：
發(fā)電機是汽車的主要電源，其功用是在發(fā)動機正常運轉時（怠速以上），向所有用電設備（起動機除外）供電，同時向蓄電池充電。
發(fā)電機的分類：
汽車用發(fā)電機可分為直流發(fā)電機和交流發(fā)電機，由于交流發(fā)電機在許多方面優(yōu)于直流發(fā)電機，直流發(fā)電機已被淘汰，目前所有汽車均采用交流發(fā)電機，交流發(fā)電機按照不同的分類方法分為以下幾類：
1.按結總體結構分五類
（1）普通交流發(fā)電機(使用時需要配裝電壓調(diào)節(jié)器的發(fā)電機) 例jf132 （eq140用）
（2）整體式交流發(fā)電機(發(fā)電機和調(diào)節(jié)器制成一個整體的發(fā)電機) 例別克轎車的發(fā)動機上裝配的是cs型發(fā)電機（包括cs—121、cs—130和cs—144三種不同的型號）
（3）帶泵交流發(fā)電機(和汽車制動系統(tǒng)用真空助力泵安裝在一起的發(fā)電機) 例jfzb292發(fā)電機。
（4）無刷交流發(fā)電機(不需要電刷的發(fā)電機) 例jfw1913
（5）永磁交流發(fā)電機(磁極為永磁鐵制成的發(fā)電機)
2.按整流器結構分四類
（1）六管交流發(fā)電機例jf1522（東風汽車用）
（2）八管交流發(fā)電機例jfz1542（天津夏利汽車用）
（3）九管交流發(fā)電機例（日本日立、三凌、馬自達汽車用）
（4）十一管交流發(fā)電機例jfz1913z（奧迪、桑塔納汽車用）
3.按磁場繞組搭鐵形式兩分類
（1）內(nèi)搭鐵型交流發(fā)電機磁場繞組的一端（負極）直接搭鐵（和殼體相聯(lián)）
（2）外搭鐵型交流發(fā)電機磁場繞組的一端（負極）接入調(diào)節(jié)器，通過調(diào)節(jié)器后再搭鐵。
交流發(fā)電機的型號：
根據(jù)中華人民共和國汽車行業(yè)標準qc/t73-93《汽車電器設備產(chǎn)品型號編制方法》的規(guī)定，汽車交流發(fā)電機型號組成如下：
1. 產(chǎn)品代號
產(chǎn)品代號用中文字母表示，例：jf——普通交流發(fā)電機jfz——整體式（調(diào)節(jié)器內(nèi)置）交流發(fā)電機jfb——帶泵的交流發(fā)電機jfw——無刷交流發(fā)電機
2. 電壓等級代號
電壓等級代號用一位阿拉伯數(shù)字表示，例：1表示12v系統(tǒng)，2表示24v系統(tǒng)，6表示6v系統(tǒng)
3. 電流等級代號
電流等級代號也用一位阿拉伯數(shù)字表示
4. 設計序號
設計序號用1～2位阿拉伯數(shù)字表示，表示產(chǎn)品設計的先后順序。
5. 變形代號
交流發(fā)電機以調(diào)整臂位置作為變形代號，從驅動端看，調(diào)整臂在左邊用ｚ表示，調(diào)整臂在右端用ｙ表示，調(diào)整臂在中間不加標記。
注：進口發(fā)電機不符合上述標準。
發(fā)電機異步發(fā)電機
又稱“感應發(fā)電機”。利用定子與轉子間氣隙旋轉磁場與轉子繞組中感應電流相互作用的一種交流發(fā)電機。其轉子的轉向和旋轉磁場的轉向相同，但轉速略高于旋轉磁場的同步轉速。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.交流勵磁發(fā)電機由于轉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)電機主要的優(yōu)缺點：
1、主要優(yōu)點籠型轉子異步發(fā)電機結構簡單,牢固,特別適合于高圓周速度電機.無集電環(huán)和碳刷,可靠性高,不受使用場所限制.由于無轉子勵磁磁場,不需要同期及電壓調(diào)節(jié)裝置,電站設備簡化.負荷控制十分簡單,多數(shù)情況下不需水輪機調(diào)速器,水輪機可全速運行或在鎖定導葉開度下，在一定轉速范圍內(nèi)變速運行.異步發(fā)電機盡管可能出