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直流發(fā)電機
把機械能轉化為直流電能的設備
直流發(fā)電機是把機械能轉化為直流電能的設備。它主要作為直流電動(dòng)機、電解、電鍍、電冶煉、充電及交流發(fā)電機的勵磁等所需的直流電機。雖然在需要直流電的地方，也用電力整流元件，把交流電變成直流電，但從使用方便、運行的可靠性及某些工作性能方面來(lái)看，直流電動(dòng)機還不能和交流發(fā)電機相比。直流發(fā)電機的電勢波形較好，電磁干擾較小、但由于存在換向器，其制造、維護復雜，價(jià)格較高。
基本信息
| 中文名 | 直流發(fā)電機 |
| 外文名 | dynamo, DC Generator |
| 類(lèi)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(xué)科 | 電機學(xué) |
| 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(xiàn)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(dòng)機運行的直流電機。
1 873年方丹在維也納世界博覽會(huì )上用直流發(fā)電機發(fā)出的電使直流電動(dòng)機運轉，解決了困擾多年的直流電動(dòng)機的電源問(wèn)題(在此以前，直流電動(dòng)機采用電池作為電源)，推動(dòng)了直流電動(dòng)機的應用。
直流電機萌芽、發(fā)展時(shí)期(1821～ 1895)
從1821年第一臺直流電動(dòng)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(shí)期。在此期間，1 880年前后愛(ài)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(dòng)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(chēng)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；在結構方面不斷改進(jìn)，走向統一；在產(chǎn)品方面，由小到大，從實(shí)驗室全面進(jìn)入實(shí)際應用領(lǐng)域。
工作原理
用電動(dòng)機拖動(dòng)電樞使之逆時(shí)針?lè )较蚝闼俎D動(dòng)，線(xiàn)圈邊 a b 和 c d 分別切割不同極性磁極下的磁力線(xiàn)，感應產(chǎn)生電動(dòng)勢。
直流發(fā)電機的工作原理就是把電樞線(xiàn)圈中感應產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢 因為電刷 A 通過(guò)換向片所引出的電動(dòng)勢始終是切割N 極磁力線(xiàn)的線(xiàn)圈邊中的電動(dòng)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(dòng)電動(dòng)勢。
結論：線(xiàn)圈內的感應電動(dòng)勢是一種交變電動(dòng)勢，而在電刷 A B 端的電動(dòng)勢卻是直流電動(dòng)勢。
當發(fā)電機的電樞被其他機器帶動(dòng)以均勻速逆時(shí)針旋轉時(shí)，線(xiàn)圈abcd作切割磁感線(xiàn)運動(dòng)。線(xiàn)圈轉到圖1.1.B所示位置時(shí)，用右手定則可以判斷出ab段導體產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢方向為b→a；cd段導體產(chǎn)生的感應電動(dòng)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(xiàn)圈轉到中性面（與磁感線(xiàn)相垂直的平面）時(shí)，感應電動(dòng)勢從最大值逐漸減小到零。當線(xiàn)圈轉過(guò)中性面后，ab段導體產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢方向由a→b；cd段導體的感應電動(dòng)勢方向由c→d。此時(shí)，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(zhù)線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中的不斷轉動(dòng)，換向器滑片1和2間的感應電動(dòng)勢是大小和方向都隨時(shí)間變化的交變電動(dòng)勢，但電刷A與B交替地接觸與線(xiàn)圈同時(shí)轉動(dòng)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(dòng)直流電動(dòng)勢，從A與B輸出的就是直流電了。
直流發(fā)電機
區別
直流發(fā)電機和直流電動(dòng)機在結構上沒(méi)有差別。只不過(guò)直流發(fā)電機是用其他機器帶動(dòng)，使其導體線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉動(dòng)，不斷地切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，把機械能變成電能。直流發(fā)電機由靜止部分和轉動(dòng)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(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的；轉動(dòng)部分叫轉子，也稱(chēng)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造特征，，換向器就是那兩個(gè)與線(xiàn)圈abed兩端a與d相連的弧形導電滑片1和2，這兩個(gè)弧形導電滑片相互絕緣。隨著(zhù)線(xiàn)圈轉動(dòng)。兩個(gè)固定不動(dòng)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(dòng)性，電樞繞組并不是單線(xiàn)圈，而是由許多線(xiàn)圈組成，繞組中的這些線(xiàn)圈均勻地分布在電樞鐵芯的槽內，線(xiàn)圈的端點(diǎn)接到換向器的相應的滑片上。換向器實(shí)際上由許多弧形導電滑片組成，彼此用云母片相互絕緣。線(xiàn)圈和換向器的滑片數目越多，產(chǎn)生的直流電脈動(dòng)就越小，這當然也給制造上帶來(lái)困難。直流發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢的大小與定子磁場(chǎng)的磁感應強度和電樞的轉速成正比。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，比較少用了。
結構
轉動(dòng)部分
1.電樞鐵心 兩個(gè)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(guò)電流和感應產(chǎn)生電動(dòng)勢以實(shí)現機電能量轉換，由許多按一定規律聯(lián)接的線(xiàn)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(guò)的直流電流轉換為繞組內的交變電流或將繞組內的交變電動(dòng)勢轉換為電刷端上的直流電動(dòng)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(gè)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(gè)獨立的直流電源供電
復勵
直流發(fā)電機的主要勵磁方式是他勵式、并勵式和復勵式。
弱電原因
汽車(chē)、拖拉機用直流發(fā)電機，如不發(fā)電或發(fā)電很弱可根據情況從下列幾方面找原因：
(1)驅動(dòng)膠帶過(guò)松或因有油污使膠帶打滑，導致發(fā)電機達不到規定轉速。
(2)發(fā)電機旋轉方向不對。
(4)整流子脫焊，造成電樞線(xiàn)圈斷路。脫焊線(xiàn)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，出現黑色斑跡，影響電流輸出。
(6)電刷磨損過(guò)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(xiàn)柱銹蝕。
(12)接線(xiàn)錯誤，絕緣電刷未與電樞接線(xiàn)柱連接+，搭鐵電刷卻與其連接。
(13)發(fā)電機磁場(chǎng)剩磁消失。可用蓄電池接于激磁線(xiàn)圈兩端。通以1～4安電流重新充磁，但通電時(shí)間要盡量短暫。
大型發(fā)電機的結構
事實(shí)上，轉子也不是永磁體（普通的磁鐵），為了更容易獲得以及可以控制磁場(chǎng)強度，事實(shí)上轉子是用電磁鐵的。
定子有3個(gè)繞組，分別以120度的角度擺放，這樣3個(gè)繞組的2個(gè)端點(diǎn)中的其中一個(gè)，捆綁在一起，即為中性線(xiàn)（零線(xiàn)）而其他3個(gè)繞組的另一個(gè)端點(diǎn)的線(xiàn)，則為相線(xiàn)（火線(xiàn)）
并且轉子通常為2-6極轉子，由于轉子的極數直接決定著(zhù)發(fā)電的頻率，但中國供電為50HZ，即每秒50次切割磁感線(xiàn)，或說(shuō)每分鐘3000次切割磁感線(xiàn)。這時(shí)候，如果是單極（只有一個(gè)電磁鐵的轉子）旋轉的話(huà)需要3000轉的轉速，則如果使用2極的，只需要1500轉即可。6極則只需要500轉即可（公式為3000轉/分鐘÷極數=轉速）
并且這些每一個(gè)極中，事實(shí)上是一個(gè)繞組，他們通過(guò)碳刷以及受電環(huán)（不是換向器，是一種圓環(huán)，起到讓電力流入轉子但不影響轉子運轉的功能）將定子發(fā)出來(lái)的電的一小部分，整流后送到轉子進(jìn)行勵磁。只要控制勵磁的電流，即可控制磁場(chǎng)強度，控制發(fā)電電壓和電流。
由于發(fā)電機轉子即使沒(méi)有電流流過(guò)線(xiàn)圈，他也具有少量剩磁（殘留磁性，即鋼鐵被少量磁化）然后只要運轉起來(lái)，定子哪怕發(fā)出一點(diǎn)點(diǎn)的電也可以緩慢的建立起電壓，然后建立起電流來(lái)運轉，如果是新機組或一點(diǎn)剩磁都沒(méi)有了，可以接外部電源進(jìn)行勵磁，等電壓建立起來(lái)后再轉為自勵磁。
大型發(fā)電機就這樣發(fā)電的。
實(shí)驗室中的發(fā)電機，通常使用定子為永磁體（即普通磁鐵），讓轉子運轉，轉子中的導線(xiàn)切割磁感線(xiàn)而發(fā)電，發(fā)的電通過(guò)受電環(huán)（發(fā)電機都是用受電環(huán)，他每一個(gè)繞組有2個(gè)環(huán)，通常實(shí)驗室的就1個(gè)繞組，這樣實(shí)現發(fā)電的）當然也有的是2個(gè)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(shí)驗室的高。
很簡(jiǎn)單的道理，那么如果使用受電環(huán)來(lái)輸出電能，這個(gè)設備就會(huì )負載非常重同時(shí)可能由于接觸不良好而導致電壓電流等不穩定，同時(shí)產(chǎn)生的火花也是一種損耗，之所以有火花，就是電能通過(guò)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、轉子、端蓋。電刷。機座及軸承等部件構成。
定子由機座。定子鐵芯、線(xiàn)包繞組、以及固定這些部分的其他結構件組成。
通過(guò)軸承、機座及端蓋將發(fā)電機的定子，轉子連接組裝起來(lái)，使轉子能在定子中旋轉，通過(guò)滑環(huán)通入一定勵磁電流，使轉子成為一個(gè)旋轉磁場(chǎng)，定子線(xiàn)圈做切割磁力線(xiàn)的運動(dòng)，從而產(chǎn)生感應電勢，通過(guò)接線(xiàn)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(dòng)勢、電流，在原動(dòng)力的拖動(dòng)下，向外輸出交流電的有功，由原動(dòng)力（油量、氣量、風(fēng)量、水量等）決定有功功率的大小。
發(fā)電機的轉子是無(wú)功源、繞組從外部引入直流電建立磁場(chǎng)，在原動(dòng)力的拖動(dòng)下，向外輸送交流電的無(wú)功，由外部輸入（多數用發(fā)電機自發(fā)的交流電整流而得）的直流電決定無(wú)功功率的大小。
從電磁原理來(lái)說(shuō)，轉子和定子又是精密聯(lián)系的，發(fā)電機的有功和無(wú)功都是由定子輸出的，轉子的力矩決定有功功率的大小，轉子線(xiàn)圈的直流電流決定無(wú)功功率的大小。
直流發(fā)電機
選購方法
負載分析
b、考慮今后系統增加的用電量。
d、電動(dòng)機起動(dòng)的情況。
2.機組功率標定
一般供給用戶(hù)的柴油發(fā)電機組為常用機組它可以連續12小時(shí)以額定功率向負載供電(其中有1小時(shí)以110%額定功率運行的能力)。在市電故障不太頻繁且供電時(shí)間不長(cháng)的時(shí)候用戶(hù)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(guò)200小時(shí)以平均80%最大功率運行，另外每年以100%最大功率運行的時(shí)間不應超過(guò)25小時(shí)。
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這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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