發電機
發電機是把動能或其它形式的能量轉化成電能的裝置。一般的發電機是通過原動機先將各類一次能源蘊藏的能量轉換為機械能，然後通過發電機轉換為電能，經輸電、配電網絡送往各種用電場所。
發電機與馬達基本原理相反。馬達是利用通入電流的線圈產生磁場而形成電磁鐵，以磁鐵間的磁力作用推動線圈作功，是運用「電流磁效應」原理將電能轉換功的裝置。發電機是利用各種動力（如水力、風力）使線圈在磁鐵的兩極間轉動；當線圈轉動時，線圈內的磁場改變，因此產生感應電流，是運用電磁感應原理將動力所作的功轉換成電能的裝置。
類型
[編輯]由於一次能源形態的不同，可以製成不同的發電機。
- 利用水力資源和水輪機配合，可以製成水輪發電機；利用位差，可以製成容量和轉速各異的水輪發電機，其原理是水受到地球重力影響而往下流動，藉由水流的能源驅動渦輪產生發電效果，但缺點是若位差太小導致流速不夠快，就無法穩定的供電。
此外，由於電流流動方式的不同又分作直流發電機和交流發電機。目前廣泛使用的都是交流發電機。
結構
[編輯]發電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結構件組成。轉子由轉子鐵芯（或磁極、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定子，轉子連接組裝起來，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電位，通過接線端子引出，接在迴路中，便產生了電流。
分類
[編輯]軸向磁場發電機
[編輯]軸向磁場發電機也可以叫圓盤發電機，因其主磁場方向為軸向，所以軸向較小，徑向尺寸較大而得名
徑向磁場發電機
[編輯]徑向磁場發電機，現在常用的發電機就是徑向磁場發電機。因其主磁場方向為徑向而得名，所以軸向尺寸較大，或許也可以叫做圓柱發電機了。
發電機組
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發電機組的工作原理就是發電機在原動機的帶動下不斷地運轉，從而達到發電的目的。例如，在柴油發電機組的汽缸裡，空氣經過空氣濾清器過濾以後就變成了潔淨的空氣，發電機組工作時，進氣閥門開啟吸入新鮮空氣，閥門關閉後，活塞上推壓縮空氣，當活塞到達上死點時噴油嘴噴出霧化柴油，由於汽缸內原先被壓縮的新鮮空氣壓力、溫度極高，柴油噴出後會直接燃燒，燃燒的氣體體積膨脹，推動活塞向下運動，最後排氣閥門開啟，排出燃燒後廢氣。各個發電機組的汽缸輪流重複這種上下運動，就帶動了發電機組曲軸的旋轉。
發電機組屬於自備型電站交流應急供電設備的一種類型，它是一種獨立的小型發電設備，以柴油內燃機作動力，驅動同步交流發電機而發電。是由柴油機（小型的會使用汽油引擎）、發電機、控制屏、公共底座等組件組成的鋼性整體。通常在醫院、電信機房、資料中心、工廠、核電廠或重要國防、政府機構等地會安裝，以在外部供電中斷時使用。由於發電機組啟動需要時間，因此常會搭配設置電池組以保持連續穩定的供電。
有些發電機組可以移動，例如使用車輛載運或拖行，小型的發電機組可以手提攜帶或裝有輪子可推行。這類發電機組可因應臨時性使用或是電力供應無法到達的地區使用。
相對轉速
[編輯]| 極數量 | 50 Hz轉速（RPM） | 60 Hz轉速（RPM） | 400 Hz轉速（RPM） |
|---|---|---|---|
| 2 | 3,000 | 3,600 | 24,000 |
| 4 | 1,500 | 1,800 | 12,000 |
| 6 | 1,000 | 1,200 | 8,000 |
| 8 | 750 | 900 | 6,000 |
| 10 | 600 | 720 | 4,800 |
| 12 | 500 | 600 | 4,000 |
| 14 | 428.6 | 514.3 | 3,429 |
| 16 | 375 | 450 | 3,000 |
| 18 | 333.3 | 400 | 2,667 |
| 20 | 300 | 360 | 2,400 |
| 40 | 150 | 180 | 1,200 |
交流發電機
[編輯]交流發電機是發電機的一種，它可將機械能轉換成交流電流形式的電能。
發展史
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- 當發現了電磁感應後，產生交流電流的方法則被曉得。早期的成品由麥可·法拉第與波利特·皮克西等人開發出來。
- 1866年，維爾納·馮·西門子提出了發電機的工作原理，並由西門子公司的一名工程師完成了人類第一台交流發電機。
- 1882年，英國電工詹姆斯·戈登建造了大型雙相交流發電機。克耳文勳爵與塞巴斯蒂安·費蘭蒂開發早期交流發電機，頻率介於100赫茲至300赫茲之間。
- 1891年，尼古拉·特斯拉取得了「高頻率」（15,000赫茲）交流發電機的專利。
- 1891年後，多相交流發電機被用來供應電流，此後的交流發電機的交流電流頻率通常設計在16赫茲至100赫茲間，搭配弧光燈、白熾燈或馬達使用。
當導體周圍的磁場發生變化，感應電流在導體中產生。通常情況下，旋轉磁體稱為轉子，導體繞在一個鐵芯上的線圈內的固定組，稱為定子，當其跨越磁場時，便產生電流。
直流發電機
[編輯]直流發電機是發電機的一種，它可將機械能轉換成直流電的發電機。
- 1866年，維爾納·馮·西門子與西門子公司其他工程師發明了人類第一台直流發電機。
- 1882年：愛迪生電燈公司在倫敦建立了第3座發電站，安裝了3台110伏特直流發電機，可為1500個16瓦的白熾燈供電。
隨著交流電的普及，大型直流發電機已成為歷史。[來源請求]現在，如果需要直流電，會利用整流器把交流電整流成直流電。
圖片
[編輯]-
1900年75 KVA的交流發電機 -
40 kVA移動柴油發電機 -
北美防空司令部地下的備用發電機組
參考文獻
[編輯]引用
[編輯]來源
[編輯]- www.memagine.org,Paul Sharke, 」The Hunt for Compact Power」,feature article in the backissues of 2000.
- Milroy, R.A. Discussion, J. Appl. Mechanics, vol. 34, 1967, p.&bnsp;525.
- Mills, A.A. The ball-bearingelectric motor. Phys. Educ., 5, 1980, p.&bnsp;102.
- Gruenberg, H. The ballbearing as a motor. Am. J. Phys., 46, 1978, p.&bnsp;1213.
- Weenink, M.P.H. The electromagnetic torque on axially symmetric rotating metal cylinders and spheres. Appl. Sc. Research, 37, 1981, p.&bnsp;171.
- van Doom, M.J.M. The electrostatic torque on a rotating conducting sphere. Appl.Sci.Research, 40, 1983, p.&bnsp;327.
外部連結
[編輯]
- Simple generator（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Demonstration of an electrical generator（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Short video of a simple generator（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
