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发电机介绍
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2007-5-29 12:21:20
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发明发电机的历史学过物理课的人都会记得,英国科学家法拉第于1831 年发现了电磁感应原理。这一在人类社会发展过程中起到重要作用的原理是说:“当磁场的磁力线发生变化时,在其周围的导线中就会感应产生电流。”法拉第曾煞费苦心,通过研究和反复实验,终于发现了这一影响巨大的科学原理,而且他确信,利用此原理肯定能制造出可以实际发电的发电机。就在法拉第发现电磁感应原理的第二年,受法拉第发现的启示,法国人皮克希应用电磁感应原理制成了最初的发电机。皮克希的发电机是在靠近可以旋转的U 形磁铁(通过手轮和齿轮使其旋转)的地方,用两根铁芯绕上导线线圈,使其分别对准磁铁的N 极和S 极,并将线圈导线引出。这样,摇动手轮使磁铁旋转时,由于磁力线发生了变化,结果在线圈导线中就产生了电流。由这种发电机的装置可以知道,每当磁铁旋转半圈时,线圈所对应的磁铁的磁极就改变一次,从而使电流的方向也跟着改变一次。为了改变这种情况,使电流方向保持不变,皮克希想出了一个巧妙的办法:在磁铁的旋转轴上加装两片相互隔开成圆筒状的金属片,由线圈引出的两条线头,经弹簧片分别与两个金属片相接触。另外,再用两根导线与两个金属片接触,以引出电流。这个装置,就叫做整流子,在后来的发电机上仍得到应用。整流子为什么能保持电流方向不变呢?这是因为电流从线圈流入整流子,而整流子是和磁铁一起旋转的。当磁铁转过半圈,线圈中电流方向倒逆过来,整流子也正好转过半周来而掉转了方向,因而输出的电流方向始终是不变的。皮克希发明的这种发电机在世界上是首创,当然也有其不足之处。需要对它进行改进的地方,一是转动磁铁不如转动线圈更为方便灵活;二是通过整流子可以得到定向的电流,但是电流强弱还是不断变化的。为改变这种情况,人们采用增加一些磁铁和线圈数量,并稍微错开地将变化的电流一起引出的办法,使输出电流的强度变化控制在一定的范围内。从皮克希发明发电机后的30 多年间,虽然有所改进,并出现了一些新发明,但成果不大,始终未能研制出能输出像电池那样大的电流,而且可供实用的发电机。1867 年,德国发明家韦纳·冯·西门子对发电机提出了重大改进。他认为,在发电机上不用磁铁(即永久磁铁),而用电磁铁,这样可使磁力增强,产生强大的电流。西门子用电磁铁代替永久磁铁发电的原理是,电磁铁的铁芯在不通电流时,也还残存有微弱的磁性。当转动线圈时,利用这一微弱的剩磁发出电流,再反回给电磁铁,促使其磁力增强,于是电磁铁也能产生出强磁性。接着,西门子着手研究电磁铁式发电机。很快就制成了这种新型的发电机,它能产生皮克发电机所远不能相比的强大电流。同时,这种发电机比连接一大堆电池来通电要方便得多,因而它作为实用发电机被广泛应用起来。西门子的新型发电机问世后不久,意大利物理学家帕其努悌于1865 年发明了环状发电机电枢。这种电枢是以在铁环上绕线圈代替在铁芯棒上绕制的线圈,从而提高了发电机的效率。实际上,帕斯努悌早在1860 年就提出了发电机电枢的设想,但未能引起的人们的注意。1865 年,他又在一本杂志上发表了这一独创性的见解,仍未得到社会的公认。到了1869 年,比利时学者古拉姆在法国巴黎研究电学时,看到了帕其努悌发表的文章,认为这一发明有其优越性。于是,他就根据帕其努悌的设计方案,兼采纳了西门子的电磁铁式发电机原理进行研制,于1870年制成了性能优良的发电机。在帕其努悌的发明中,对发电机的整流子部分进行了重要改进,使发电机发出的电流强度变化极小。而采用帕其努悌设计方案制成的古拉姆式发电机,其发出的电流强度变化也很小。这是古拉姆发电机的优良性能的表现之一。古拉姆发电机的性能好,所以销路很广,他不仅发了财,而且被人们誉为“发电机之父”。有些人看到古拉姆发明发电机获得成功,也想对发电机进行改进从而制造出更先进的发电机。在这些人中,就有德国的西门子公司研究发电机的工程师阿特涅。他发明了古拉姆发电机不同的线圈绕线方式,制成了性能良好的发电机。古拉姆发电机的电枢是将铁丝绕成环状,在环与环之间夹上纸进行绝缘,然后将环捆在一起作为铁芯,在其上面绕上导线线圈,再由线圈的不同部位引出一些导线,接向带整流子。而阿特涅发电机的电枢,是用许多薄圆铁板以纸绝缘后重叠起来,制成铁芯,然后在上面绕上导线线圈。人们把这种方法叫做“鼓卷”,意思是像鼓一样的形状。经过这种改进后,发电机无论是外观或是性能,都比原来有了很大起色。西门子公司由于阿特涅的这项发明而益发驰名。于是,德国以西门子公司为核心,大力研制各种发电机,从而使电力工业得到了迅速的发展。随着发电机的逐渐大型化,转动发电机的动力也发生了变化。其中以水力作动力更使人们感兴趣。这是因为用水力转动大型发电机较方便,而且不消耗燃料,成本低。因此,西门子公司又投入水力发电的研究工作。利用水力发电与水力发电不同,前者必须将发电机安装在水流湍急的地方,也就是水流落差大的地方。这样,就必须在山中河川的上游发电,然后再输送到远方的城市。为了远距离输送电,就要架设很长的输电线。但是,在输电线中通过很强的电流时,电线就要发热,这样,好不容易发出的电能在送向远方的途中,却因为电线发热而损耗掉了。为了减少电能在长距离输送中的发热损耗,可以采用的办法有两个:一是增加电压的截面积,即将电线加粗,减小电阻;二是提高电压而减小电流。前一个措施因需要大量的金属导线,而且架设很粗的导线有很多困难,因而很难得到采用。比较起来,还是后一个措施有实用价值。然而,对于当时使用的直流电来说,使其电压提高或降低都是难以实现的。于是,人们只得开始考虑利用电压很容易改变的交流电。看来,将直流发电机改为交流电发电机比较容易,主要是取掉整流子就行了。所以,西门子公司的阿特涅便于1873 年发明了交流发电机。此后,对交流发电机的研究工作便盛行起来,从而使这种发电机得到了迅速的发展。出处:http://www.dqez.cn/science/8B/ReadNews.asp?NewsID=323发电机的分类1.概述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,国防,科技及日常生活中有广泛的用途。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:发电机 { 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。发电机已实施出口产品质量许可制度,未取得出口质量许可证的产品不准出口。2.结构及工作原理发电机通常由定子、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,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。3.检验依据(1)标准:①GB755《旋转电机基本技术要求》;②GB2828《逐批检查计数抽样程序及抽样表》;③GB10068.1-88《旋转电机振动方法及限值振动方法》;④GB10068.2-88《旋转电机振动方法及限值振动限值》;⑤GB10069.1-88《旋转电机噪声测定方法及限值噪声工程测定方法》;⑥GB10069.2-88《旋转电机噪声测定方法噪声简易测定方法》;⑦GB1311《电流电机试验方法》;⑧GB1029《三相异步电机试验方法》;⑨JB/DQ3201《T2系列小型三相同步发电机技术条件》;⑩JB3320《小型无刷三相同步发电机技术条件》。(2)出口合同中如提出技术参数要求的,按合同要求检验。(3)买卖双方如有技术协议的,按技术协议检验。4.检验出口发电机的性能检验分为检查试验和型式试验两大类。(1)检查试验项目包括:A.各独立电气回路对机壳及其相互间绝缘电阻的测定;B.绕组在实际冷却状态下,直流电阻的测定;C.发电机他励时空载特性的测定;D.发电机他励时短路特性的测定;E.冷态稳定电压调整率的测定;F.冷态空载电压整定范围的检查;G.发电机相序的检查;H.超速试验;I.短时升高电压试验;J.振动测定;K.耐电压试验;L.铭牌和接地标志检查;M.外观检查;N.包装检查。(2)遇到下列情况之一者,必须进行型式试验:①新产品试制完成时;②当设计或工艺上的变更,足以引起某些特性参数发生变化时;③当检查试验结果和以前进行的型式试验结果发生不可允许的偏差时;④成批生产的发电机定期抽试,每年至少一次。(3)产品的型式试验除做检查试验项目之外,还应包括以下内容:①噪声的测定;②温升负载试验;③机械尺寸检查(外形及安装);④产品技术条件要求的其他型式试验项目;⑤防护等级报告检查。5.包装及储运出口发电机一般为单台木箱装,中心高在160mm以下的也可用双瓦楞纸箱装,但须复装于木箱或木笼中,储运时须注意防潮。摘自:http://knology.chinaccm.com/phrase-2006011214523000293.html
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