發(fā)電機(jī)的工作原理
發(fā)電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋、電刷、機(jī)架和軸承組成。
定子由底座、定子鐵芯、繞線繞組和其他用于固定這些部件的結(jié)構(gòu)部件組成。
轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子極(帶軛和極繞組)、滑環(huán)(也稱銅環(huán)和集電環(huán))、風(fēng)扇和轉(zhuǎn)軸組成。
發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子通過軸承、機(jī)架和端蓋連接組裝，使轉(zhuǎn)子能在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過滑環(huán)引入一定的勵(lì)磁電流，使轉(zhuǎn)子變成旋轉(zhuǎn)磁場，定子線圈運(yùn)動(dòng)切割磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)通過接線端引出，接在回路中，從而產(chǎn)生電流。由于電刷與轉(zhuǎn)子的連接處存在開路，使轉(zhuǎn)子向某一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交流電，所以交流電用于家用電路等電路中。中國電網(wǎng)輸出電流頻率為50 Hz。汽輪發(fā)電機(jī)和與汽輪機(jī)配套的發(fā)電機(jī)。為了獲得更高的效率，汽輪機(jī)通常以高速制造，通常為3000轉(zhuǎn)/分(頻率為50 Hz)或3600轉(zhuǎn)/分(頻率為60 Hz)。核電站汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速低，但也在1500轉(zhuǎn)/分以上。為了減小離心力引起的機(jī)械應(yīng)力和風(fēng)摩擦，高速汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑一般較小，長度較大，即采用細(xì)長轉(zhuǎn)子。特別是在3000轉(zhuǎn)/分以上的大容量高速機(jī)組中，由于材料強(qiáng)度的原因，轉(zhuǎn)子直徑受到嚴(yán)格限制，一般不能超過1.2米。轉(zhuǎn)子體的長度受臨界速度的限制。當(dāng)本體長度達(dá)到直徑的6倍以上時(shí)，轉(zhuǎn)子的第二臨界轉(zhuǎn)速將接近電機(jī)的運(yùn)行速度，運(yùn)行時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)。因此，大型高速汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子尺寸受到嚴(yán)格限制。容量約為10萬千瓦的風(fēng)冷電機(jī)的轉(zhuǎn)子尺寸已經(jīng)達(dá)到上述極限尺寸，增加電機(jī)容量的唯一途徑是增加電機(jī)的電磁負(fù)載。因此，必須加強(qiáng)電機(jī)的冷卻。因此，50萬千瓦至10萬千瓦以上的汽輪發(fā)電機(jī)采用了冷卻效果更好的氫冷或水冷技術(shù)。自20世紀(jì)70年代以來，汽輪發(fā)電機(jī)的額定容量已達(dá)到130-150萬千瓦。自1986年以來，高臨界溫度超導(dǎo)材料的研究取得了重大突破。超導(dǎo)技術(shù)有望應(yīng)用于汽輪發(fā)電機(jī)，這將使汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)展史上出現(xiàn)新的飛躍。
