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直流發(fā)電機
把機械能轉(zhuǎn)化為直流電能的設備
基本信息
| 中文名 | 直流發(fā)電機 |
| 外文名 | dynamo, DC Generator |
| 類別 | 發(fā)電設備 |
| 拼音 | zhí liú fā diàn jī |
| 作用 | 電解、電鍍、電冶煉 |
| 領(lǐng)域 | 能源 |
| 學科 | 電機學 |
| 勵磁方式 | 他勵、串勵、并勵、復勵 |
收起
發(fā)展史
1832年皮克西制成永久磁鐵手搖直流發(fā)電機，它是世界上首臺報導制造的直流發(fā)電機。
1851年辛斯特登提出用通電線圈代替永久磁鐵，作為電機的勵磁。
1860年 巴辛諾特應用電機可逆原理，制成第一臺既可作發(fā)電機運行，又可作電動機運行的直流電機。
1 873年方丹在維也納世界博覽會上用直流發(fā)電機發(fā)出的電使直流電動機運轉(zhuǎn)，解決了困擾多年的直流電動機的電源問題(在此以前，直流電動機采用電池作為電源)，推動了直流電動機的應用。
直流電機萌芽、發(fā)展時期(1821～ 1895)
從1821年第一臺直流電動機雛形誕生到I895年直流發(fā)電機在尼亞加拉瀑布Adams電站水輪發(fā)電機國際招標中敗北，是直流電機萌芽發(fā)展時期。在此期間，1 880年前后愛迪生和斯旺(J．W_Swan，1828～ 1914)(圖8．1)獨立發(fā)明的白熾燈，極大地推動了直流電的應用，刺激了直流發(fā)電機的發(fā)展。自此，直流電機一路高歌，獨霸世界。但1895年直流發(fā)電機在尼亞加拉瀑布Adam s電站投標的敗北，迅速遏制了直流電機一路飆升的勢頭和直流電機稱雄世界的局面。1821年～ 1895年期間，直流電機在理論方面日益完善，逐漸成熟；在結(jié)構(gòu)方面不斷改進，走向統(tǒng)一；在產(chǎn)品方面，由小到大，從實驗室全面進入實際應用領(lǐng)域。
工作原理
直流發(fā)電機的工作原理就是把電樞線圈中感應產(chǎn)生的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿?因為電刷 A 通過換向片所引出的電動勢始終是切割N 極磁力線的線圈邊中的電動勢。所以電刷 A 始終有正極性，同樣道理，電刷 B 始終有負極性。所以電刷端能引出方向不變但大小變化的脈動電動勢。
結(jié)論：線圈內(nèi)的感應電動勢是一種交變電動勢，而在電刷 A B 端的電動勢卻是直流電動勢。
當發(fā)電機的電樞被其他機器帶動以均勻速逆時針旋轉(zhuǎn)時，線圈abcd作切割磁感線運動。線圈轉(zhuǎn)到圖1.1.B所示位置時，用右手定則可以判斷出ab段導體產(chǎn)生的感應電動勢方向為b→a；cd段導體產(chǎn)生的感應電動勢方向為d→c，則與滑片1接觸的電刷A為正極，與滑片2接觸的電刷B為負極。當線圈轉(zhuǎn)到中性面（與磁感線相垂直的平面）時，感應電動勢從最大值逐漸減小到零。當線圈轉(zhuǎn)過中性面后，ab段導體產(chǎn)生的感應電動勢方向由a→b；cd段導體的感應電動勢方向由c→d。此時，電刷A改為與換向器的滑片2接觸，電刷B與滑片1接觸。隨著線圈在磁場中的不斷轉(zhuǎn)動，換向器滑片1和2間的感應電動勢是大小和方向都隨時間變化的交變電動勢，但電刷A與B交替地接觸與線圈同時轉(zhuǎn)動的換向器滑片1和2，因此在電刷A與B間產(chǎn)生的是脈動直流電動勢，從A與B輸出的就是直流電了。
直流發(fā)電機
區(qū)別
直流發(fā)電機和直流電動機在結(jié)構(gòu)上沒有差別。只不過直流發(fā)電機是用其他機器帶動，使其導體線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，不斷地切割磁感線，產(chǎn)生感應電動勢，把機械能變成電能。直流發(fā)電機由靜止部分和轉(zhuǎn)動部分組成。靜止部分叫定子，它包括機殼和磁極，磁極當然是用來產(chǎn)生磁場的；轉(zhuǎn)動部分叫轉(zhuǎn)子，也稱電樞。電樞鐵芯呈圓柱狀，由硅鋼片疊壓而成，表面沖有槽，槽中放置電樞繞組。換向器是直流電機的構(gòu)造特征，，換向器就是那兩個與線圈abed兩端a與d相連的弧形導電滑片1和2，這兩個弧形導電滑片相互絕緣。隨著線圈轉(zhuǎn)動。兩個固定不動的電刷A和B，緊壓在換向器滑片上，并與外電路相連接。為了減小直流發(fā)電機輸出的直流電的脈動性，電樞繞組并不是單線圈，而是由許多線圈組成，繞組中的這些線圈均勻地分布在電樞鐵芯的槽內(nèi)，線圈的端點接到換向器的相應的滑片上。換向器實際上由許多弧形導電滑片組成，彼此用云母片相互絕緣。線圈和換向器的滑片數(shù)目越多，產(chǎn)生的直流電脈動就越小，這當然也給制造上帶來困難。直流發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢的大小與定子磁場的磁感應強度和電樞的轉(zhuǎn)速成正比。中小型直流發(fā)電機輸出的額定電壓并不高，為115伏、230伏、460伏。大型的直流發(fā)電機輸出的額定電壓在800伏左右，輸出更高電壓的直流發(fā)電機屬于高壓特殊機組的范圍內(nèi)，比較少用了。
結(jié)構(gòu)
旋轉(zhuǎn)電機結(jié)構(gòu)形式 , 必須有滿足電磁和機械兩方面要求的結(jié)構(gòu), 旋轉(zhuǎn)電機必須具備靜止和轉(zhuǎn)動兩大部分。
1.直流電機靜止部分稱作定子
作用 -- 產(chǎn)生磁場
2.直流電機轉(zhuǎn)動部分稱作轉(zhuǎn)子(通常稱作電樞)
由電樞鐵心和電樞繞組、換向器、軸和風扇等組成
轉(zhuǎn)動部分
1.電樞鐵心 兩個用處：
作為主磁路的主要部分
嵌放電樞繞組，通常用0。5mm厚的硅鋼片沖片疊壓而成
直流發(fā)電機
直流電機的主要電路部分，用以通過電流和感應產(chǎn)生電動勢以實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換，由許多按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈組成，元件及嵌放方法（圖1.1.16）
3.換向器
直流電機的重要部件，作用---將電刷上所通過的直流電流轉(zhuǎn)換為繞組內(nèi)的交變電流或?qū)⒗@組內(nèi)的交變電動勢轉(zhuǎn)換為電刷端上的直流電動勢
勵磁方式
按勵磁方式不同，直流發(fā)電機可分為
他勵
并勵
電樞和勵磁繞組并聯(lián)后由一個獨立的直流電源供電。
串勵
電樞和勵磁繞組串聯(lián)后由一個獨立的直流電源供電
弱電原因
汽車、拖拉機用直流發(fā)電機，如不發(fā)電或發(fā)電很弱可根據(jù)情況從下列幾方面找原因：
(1)驅(qū)動膠帶過松或因有油污使膠帶打滑，導致發(fā)電機達不到規(guī)定轉(zhuǎn)速。
(2)發(fā)電機旋轉(zhuǎn)方向不對。
(4)整流子脫焊，造成電樞線圈斷路。脫焊線頭往往發(fā)生在燒得最嚴重的整流片上。
(5)整流子燒蝕嚴重，出現(xiàn)黑色斑跡，影響電流輸出。
(6)電刷磨損過甚，或電刷彈簧彈力減弱，使電刷與整流子的接觸壓力減小。影響電流輸出。
(10)電刷架與發(fā)電機外殼搭鐵。
(11)接線柱銹蝕。
(12)接線錯誤，絕緣電刷未與電樞接線柱連接+，搭鐵電刷卻與其連接。
(13)發(fā)電機磁場剩磁消失?？捎眯铍姵亟佑诩ご啪€圈兩端。通以1～4安電流重新充磁，但通電時間要盡量短暫。
大型發(fā)電機的結(jié)構(gòu)
事實上，轉(zhuǎn)子也不是永磁體（普通的磁鐵），為了更容易獲得以及可以控制磁場強度，事實上轉(zhuǎn)子是用電磁鐵的。
并且轉(zhuǎn)子通常為2-6極轉(zhuǎn)子，由于轉(zhuǎn)子的極數(shù)直接決定著發(fā)電的頻率，但中國供電為50HZ，即每秒50次切割磁感線，或說每分鐘3000次切割磁感線。這時候，如果是單極（只有一個電磁鐵的轉(zhuǎn)子）旋轉(zhuǎn)的話需要3000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，則如果使用2極的，只需要1500轉(zhuǎn)即可。6極則只需要500轉(zhuǎn)即可（公式為3000轉(zhuǎn)/分鐘÷極數(shù)=轉(zhuǎn)速）
并且這些每一個極中，事實上是一個繞組，他們通過碳刷以及受電環(huán)（不是換向器，是一種圓環(huán)，起到讓電力流入轉(zhuǎn)子但不影響轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)的功能）將定子發(fā)出來的電的一小部分，整流后送到轉(zhuǎn)子進行勵磁。只要控制勵磁的電流，即可控制磁場強度，控制發(fā)電電壓和電流。
由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子即使沒有電流流過線圈，他也具有少量剩磁（殘留磁性，即鋼鐵被少量磁化）然后只要運轉(zhuǎn)起來，定子哪怕發(fā)出一點點的電也可以緩慢的建立起電壓，然后建立起電流來運轉(zhuǎn)，如果是新機組或一點剩磁都沒有了，可以接外部電源進行勵磁，等電壓建立起來后再轉(zhuǎn)為自勵磁。
大型發(fā)電機就這樣發(fā)電的。
實驗室中的發(fā)電機，通常使用定子為永磁體（即普通磁鐵），讓轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子中的導線切割磁感線而發(fā)電，發(fā)的電通過受電環(huán)（發(fā)電機都是用受電環(huán)，他每一個繞組有2個環(huán)，通常實驗室的就1個繞組，這樣實現(xiàn)發(fā)電的）當然也有的是2個繞組的，為了得到直流就需要使用換向器了。不然如果直接用受電環(huán)，發(fā)出的電就是交流電。
顯然，大型機組的效率肯定比實驗室的高。
很簡單的道理，那么如果使用受電環(huán)來輸出電能，這個設備就會負載非常重同時可能由于接觸不良好而導致電壓電流等不穩(wěn)定，同時產(chǎn)生的火花也是一種損耗，之所以有火花，就是電能通過熱量而損耗掉了.
直流發(fā)電機
應用原理
發(fā)電機通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋。電刷。機座及軸承等部件構(gòu)成。
定子由機座。定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。
通過軸承、機座及端蓋將發(fā)電機的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，通過滑環(huán)通入一定勵磁電流，使轉(zhuǎn)子成為一個旋轉(zhuǎn)磁場，定子線圈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。
發(fā)電機的定子是有功源，產(chǎn)生感應電動勢、電流，在原動力的拖動下，向外輸出交流電的有功，由原動力（油量、氣量、風量、水量等）決定有功功率的大小。
發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是無功源、繞組從外部引入直流電建立磁場，在原動力的拖動下，向外輸送交流電的無功，由外部輸入（多數(shù)用發(fā)電機自發(fā)的交流電整流而得）的直流電決定無功功率的大小。
從電磁原理來說，轉(zhuǎn)子和定子又是精密聯(lián)系的，發(fā)電機的有功和無功都是由定子輸出的，轉(zhuǎn)子的力矩決定有功功率的大小，轉(zhuǎn)子線圈的直流電流決定無功功率的大小。
直流發(fā)電機
選購方法
負載分析
b、考慮今后系統(tǒng)增加的用電量。
d、電動機起動的情況。
2.機組功率標定
一般供給用戶的柴油發(fā)電機組為常用機組它可以連續(xù)12小時以額定功率向負載供電(其中有1小時以110%額定功率運行的能力)。在市電故障不太頻繁且供電時間不長的時候用戶可以使用功率標定為備用機組的發(fā)電機組。它每年不超過200小時以平均80%最大功率運行，另外每年以100%最大功率運行的時間不應超過25小時。
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這家伙太懶了，什么都沒寫！
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