各種發電（diàn）機的工作原理
<一> 發電機概述
發電機是將其他形式的（de）能源轉換成電能的機械（xiè）設備，它由水（shuǐ）輪機、汽輪機、柴油機或其他（tā）動力機械驅動，將水流，氣流，燃（rán）料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發電機，再由發電機轉換為電能。發電機在工農業生產，國防，科（kē）技及日常生活中有廣泛的用途。
發電機的（de）形式很多，但其工作原理都基於電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構造（zào）的一般原則是：用適當（dāng）的導磁和導（dǎo）電（diàn）材料構成互（hù）相進行電磁感應的磁路和電路，以產生電磁（cí）功率，達到能量（liàng）轉換的目的。
發電機已實施出口產品（pǐn）質量許可製度，未（wèi）取得出口質量許可證的產品（pǐn）不準出口。
<二>發電機的分類可歸納如下：
發電機分（fèn）：直（zhí）流發電（diàn）機和交流發電（diàn）機
交流發電機分：同步發電機（jī）和異步發電機(很少采用)
交流發電機還可分為單相發電機與三相發電機（jī）。
<三>發電機結構及工作原理
發電機通常由定子、轉（zhuǎn）子、端蓋及（jí）軸（zhóu）承等（děng）部件構成。
定子由定子鐵芯、線包（bāo）繞組、機座（zuò）以及固（gù）定這些部分的其他結構件組成。
轉子由轉子鐵芯(或（huò）磁極、磁扼)繞組、護環、中心環、滑環、風扇及轉軸等部件組成。
由軸承及端蓋將發電機的（de）定子，轉子連接組裝起來，使轉（zhuǎn）子能在定子中旋轉（zhuǎn），做切割磁力線的運動，從而產生感（gǎn）應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產生了電流（liú）。
柴油發電機工作原理
柴油機驅動發電機運轉，將柴油的能（néng）量轉化為電（diàn）能。
在柴油機（jī）汽缸內，經（jīng）過空氣濾清（qīng）器過濾後的潔淨空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油充分（fèn）混合，在活塞上（shàng）行的（de）擠壓下，體積縮小，溫（wēn）度迅（xùn）速升高（gāo），達到柴油的燃點。柴油被點燃，混合氣體（tǐ）劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動活塞下行，稱為‘作功’。各汽缸按（àn）一定順序依次作功，作用在活塞上的推力經過連杆變成了推動（dòng）曲軸轉動的力量，從而帶動曲軸旋轉。
將無刷同步交流發電機與柴油機曲軸同軸安裝（zhuāng），就可以利用柴油機的旋轉帶動發電機的轉子，利用‘電（diàn）磁感應’原理，發電機就會輸出感應電動勢，經閉合（hé）的負載回路就（jiù）能產生電流。
這裏隻描述發電機組（zǔ）最基本的工作原理。要想得（dé）到可使用的、穩定的電力輸（shū）出，還需要一（yī）係列的柴油機和發（fā）電機控製、保護器件和回路（lù）。
汽油機驅動發（fā）電機運轉，將汽油的能量轉（zhuǎn）化為電能。
在（zài）汽油機汽缸內，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推（tuī）動活塞下行作功。各汽缸按一定順序依次作功，作用在活塞上的（de）推力經過連杆變（biàn）成了推動曲（qǔ）軸轉動的力量，從而帶動曲（qǔ）軸旋轉（zhuǎn）。將無（wú）刷同（tóng）步交流發電機與汽油機曲（qǔ）軸（zhóu）同（tóng）軸安裝，就可以利用汽油機的旋（xuán）轉帶動發（fā）電機的轉子，利用‘電磁感應’原理，發電機就會輸出感應電動勢（shì），經閉合的負載回路就能產生電流。
· 主（zhǔ）磁場的建立：勵（lì）磁繞組通以直流勵磁電流，建（jiàn）立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。
· 載流導體：三相對稱的電樞繞（rào）組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應（yīng）電流的載（zǎi）體。
· 切割運動：原動機拖動轉子旋轉（給（gěi）電機輸入機械能），極性相間的勵磁（cí）磁場隨軸一起旋轉並順次切割定子各相繞組（相當於繞組的導體反（fǎn）向（xiàng）切割勵磁（cí）磁場）。
· 交變電勢的產生（shēng）：由於電樞繞組與主（zhǔ）磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應（yīng）出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過（guò）引出線，即可提供交流電（diàn）源。
直流發電機（jī）的工作原理
直流發電機的工作原理就是（shì）把電樞線圈中感（gǎn）應產生的交變電動勢，靠換向（xiàng）器（qì）配合電刷的換向作（zuò）用，使之從電刷端（duān）引出時變為直流電動勢的原理。
電刷上不加直流電壓，用原動機拖動電樞使之（zhī）逆時針方向恒速轉動，線圈兩邊就分別切割不（bú）同極性磁極下的磁（cí）力線，而在其中感應產生電動（dòng）勢，電動勢方向按右手定則確定。這種電磁情況表示在圖上。由（yóu）於電樞連續地旋轉（zhuǎn），，因此，必須使載（zǎi）流導體在磁場中所受到線圈邊ab和cd交替地切（qiē）割N極和S極下的磁力線，雖然每個線圈邊和整個（gè）線圈中的感應電動勢的方向是交變的．線（xiàn）圈（quān）內的感應（yīng）電動（dòng）勢是一（yī）種交變電動勢，而（ér）在電刷A，B端的電動勢卻為直流電動（dòng）勢(說得確切一些，是（shì）一種方向不（bú）變的脈振電動勢)。因為，電樞（shū）在轉動過程中，無論電樞轉到什麽位置，由於換向器配合電（diàn）刷的換向作（zuò）用，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（dòng）勢，因此，電刷A始終有正極性。同樣道理，電（diàn）刷B始終有負（fù）極性（xìng），所以電刷端能引出方向不變的但大小變（biàn）化的脈振（zhèn）電（diàn）動勢。如每極下的線圈數增多，可使脈振程（chéng）度減小，就可獲得直流電動勢。這就是直流發電機的工作原理（lǐ）。同時（shí）也說明子直流發電機實（shí）質上是帶有換向器的交流發電機。
從（cóng）基本電（diàn）磁情況來看，一台直流電機原則上既可工作為電（diàn）動機運行，也可以作為發電機運行，隻是約束的條件不同而已。在直流電機的兩電刷（shuā）端上，加（jiā）上直流（liú）電壓，將電能輸入電樞，機械能（néng）從電機軸上輸出，拖動生產機械，將電能轉換成機械能（néng）而成為（wéi）電動機，如用原動機拖動直流電（diàn）機的電樞，而電刷上不加（jiā）直流（liú）電壓，則電刷端可以引出直流電動勢作為直（zhí）流電源，可（kě）輸出電能，電機將機械能轉換成電能而成為發電（diàn）機。同（tóng）一台電機，能作電動機或（huò）作發電機運行的這種（zhǒng）原理．在電機理論中稱為可逆原理。
汽輪發電機（jī）原理（lǐ）
蒸汽機利用高溫高壓的蒸汽膨脹做功，通過連杆、曲（qǔ）柄將活塞的往複運動轉變為主軸的（de）旋轉運動，帶動發電機發電。
蒸汽輪機是用蒸汽來推動（dòng）輪機轉動的，它運轉的基本原理和常見的風車相似，蒸汽輪機是（shì）由一個（gè）中央很（hěn）厚的鋼盤及鋼盤外沿有很多密排的（de）葉片組成的主體結構。從鍋爐裏出來的高（gāo）壓過熱蒸汽從噴嘴噴到葉片上時，輪機就轉動（dòng）起來，蒸汽速度越大，輪機轉動得越快（也（yě）就是蒸汽的內能在噴射中（zhōng）變成蒸汽的動能，它的動能又轉變為機軸（zhóu）旋轉（zhuǎn）的機械能）。
水輪發電（diàn）機的安裝結構形式通常由水輪機的型式確（què）定。主要有以下幾種型（xíng）式:
1)臥式結構（gòu） 臥式結構的水輪發電（diàn）機通常有衝擊式水輪機驅動。
2)立式結構 國產水輪（lún）發電機組廣泛采用立式結構（gòu）。立式水輪發電機組通（tōng）常（cháng）由混流式或軸流式水輪（lún）機驅動。立式結構又可分為懸式和傘式（shì）。發電（diàn）機推力軸承位於轉子上部的統稱（chēng）為懸式（shì）,位於轉子下部的統（tǒng）稱為傘式。
3)貫流式結構 貫流式水輪發電機組由貫流式水輪機驅動。貫流式水輪機（jī）是（shì）一種帶有固定或可調轉輪葉片的軸流式水（shuǐ）輪（lún）機的特殊（shū）型式。它的主要特征是轉輪軸線采取水平或傾斜布置,並與水輪機進水管和出水管（guǎn）水流方向（xiàng）一致。貫（guàn）流（liú）式水輪發電機具有結構緊湊,重量輕的優點,廣泛用於（yú）低水頭的電站中。
新型水冷式（shì）交流發（fā）電機原理和（hé）應用
水冷式交流發電機利用水來代替風扇進行冷卻。交流發電機主要的發熱部位是定（dìng）子，水（shuǐ）冷式交流發電機（jī）重點冷卻部分（fèn）就（jiù）是定子及線圈繞組。發電機的前端蓋和後端蓋用鋁材製（zhì）造，開有水道槽（cáo）。定（dìng）子（zǐ）及（jí）線圈繞（rào）組用合成樹脂固定密封，定子與轉子之間有鋁質圍板與水道隔離。水（shuǐ）道與進（jìn）水管和出水管連通，進水管和出水管分別與發動機冷卻水係統連通。
這樣，當發動機運轉時，冷卻水在發動機水泵的帶動下循環流動，通（tōng）過發電機（jī）殼體，可以有效地冷卻定子（zǐ）線圈繞組、定子（zǐ）鐵芯（xīn），同時也冷卻轉子、內藏式調節器和軸承等其它發熱零部件。
水冷（lěng）式交流發電機與風冷式交流（liú）發（fā）電機（jī）相比，內部構造複雜了（le），防漏密封要求提高了，成本也會增加。同（tóng）時因聯接水管的問（wèn）題（tí），安裝布（bù）置也受到（dào）諸（zhū）多（duō）限製，自由（yóu）度減少了（le）。但是，水冷式交流發電機的發（fā）電及低噪聲性（xìng）能，是風冷式交流發（fā）電機無法比擬的。
首先，水冷式交流發電機具（jù）有良好的低速充電特性。我們（men）知道，在交流發電機的電流特（tè）性曲（qǔ）線上（shàng）有一個“拐點”，即超過所謂“0安（ān）培速度”之後才會有（yǒu）電（diàn）流產（chǎn）生，電流上升（shēng）到（dào）一定程度才能充電。在哪（nǎ）個轉速以上才出現“拐點”和達（dá）到可充電電流與勵磁電流的大小相關（guān）。
由於水冷式交流（liú）發電機大幅度抑製了定子、轉子及調節器的溫升，可以相應提高勵磁電流，勵磁電流越大輸出電壓也越高，因此當（dāng）水冷式交流（liú）發電機低速轉動時也會有良好的充電表（biǎo）現，這種低速（sù）充電性能對城市用車的正（zhèng）常使用相當重要。
第二，水冷式交流發電機具有低噪聲。由於省略了風扇，所以不存在發電機風扇發出的噪聲。據介紹在3500轉/分時，水（shuǐ）冷式交流發電機（jī）與風冷式交流發電機相比，噪聲要低15分貝。
水冷式（shì）交（jiāo）流發電機的優點被看好，認為是汽車發（fā）電機的（de）發展方向。有（yǒu）人認為在12伏特汽車中，2500瓦以下適宜用風冷式交流發電機，2500瓦以上或者（zhě）42伏特電係適宜用水冷式交流發電機。
佛山出租（zū）發電機
