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一起回望柴油發(fā)電機組的發(fā)展史
現(xiàn)代柴油機是在德國機械工程師狄塞爾發(fā)明的柴油機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，1892年，德國機械工程師狄塞爾取得了柴油發(fā)電機壓縮點火的 。他的做法是以提高發(fā)動機的壓縮比來提高熱效率，利用壓縮氣體的高溫來點燃進(jìn)入汽缸的燃料，這樣做的好處是不但省去了點火裝置和汽化器，而且可以使用比柴油價格更低的柴油做燃料。
狄塞爾經(jīng)過了5年的實驗，在1897年制成了 臺具有實用價值的壓縮點火柴油發(fā)電機，即壓燃式柴油機。與以前的柴油發(fā)電機相比，它延長了汽缸內(nèi)氣體的壓縮過程，大大提高了壓縮終了時氣體的壓力和溫度，實現(xiàn)了不用點火系統(tǒng)而使柴油自動點火燃燒的功能。狄塞爾發(fā)明的柴油發(fā)動機能將35％的燃料潛能轉(zhuǎn)變成動力而當(dāng)時有效的柴油發(fā)動機也只能將28％的燃料潛能轉(zhuǎn)變成動力，這是柴油發(fā)電機技術(shù)第二次革命性的突破。但是，當(dāng)時狄塞爾發(fā)明的柴油發(fā)動機存在著很多的缺點，比如重量重、噪聲大、冒黑煙，排出的大量廢氣會對環(huán)境影響很大，而且噴油泵還不完善，從而嚴(yán)重限制和影響了柴油機的衄?？梢哉f，狄塞爾先生生前只看到發(fā)動機的成功的開端，卻沒有看到柴油機技術(shù)的飛躍發(fā)展，沒有看到柴油機的廣泛應(yīng)用。
據(jù)資料記載，柴油機技術(shù)在1914年以前發(fā)展比緩慢，在 次世界期間，由于戰(zhàn)爭的需要柴油發(fā)動機開始大量生產(chǎn)，用于軍事目的。柴油發(fā)動機柴油發(fā)電的發(fā)展史真正得到廣泛應(yīng)用是在1950年左右。早期的柴油機都是四沖程的，1899年德國工程師雨果．古爾德納制造出了二沖程柴油發(fā)動機，他把當(dāng)時采用相同缸徑的四沖程柴油機的功率提高了60％~80％。二沖程柴油機的結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，但其燃油和潤滑油的消耗量較高、冷卻比較困難、耐用性較差，而且很難制造出功率較大的發(fā)動機，所以至今實際使用的功率比較大的柴油機都是四沖程的。
世界上 臺發(fā)電機是1831年由英國的物理學(xué)家邁克爾·法拉第發(fā)明的。當(dāng)時法拉第在試驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁鐵在線圈中移動時，線圈會產(chǎn)生電流，即今天我們大家所熟知的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后不久，便利用電磁感應(yīng)原理發(fā)明了世界上 臺發(fā)電機，即法拉第圓盤發(fā)電機。這臺發(fā)電機的構(gòu)造與現(xiàn)代的發(fā)電機不同，在磁場中轉(zhuǎn)動的不是線圈，而是一個用紫銅做的圓盤。圓心處固定一個搖柄，圓盤的邊緣和圓心處各與一個黃銅電刷緊貼，用導(dǎo)線把電刷與電流表連接起來；紫銅圓盤放置在馬蹄形磁鐵的磁場中。當(dāng)法拉第轉(zhuǎn)動搖柄使紫銅圓盤旋轉(zhuǎn)起來的時候，電流表的指針偏向一邊，這說明電路中產(chǎn)生了持續(xù)的電流。這就是法拉第試制出的世界上 臺發(fā)電機。當(dāng)年法拉第曾在英國皇家學(xué)會上表演他的發(fā)電機。當(dāng)時，有一位貴夫人問法拉第：“這玩藝兒有什么用呢？”法拉第非常有禮貌地回答道：“夫人，新生的嬰兒又有什么用處呢？”這一絕妙的回答受到大家的交口稱贊。
當(dāng)拉第發(fā)明的圓盤發(fā)電機雖然非常簡單，它產(chǎn)生的電流甚至不能讓一只小燈泡發(fā)光，但是，這是世界上 臺發(fā)電機，是它首先向人類揭開了機械能轉(zhuǎn)化為電能的序幕。后來，人們在此基礎(chǔ)上將馬蹄形 磁鐵改為能產(chǎn)生強大磁場的電磁鐵，用多股導(dǎo)線繞制的線框代替紫銅圓盤，對電刷也進(jìn)行了改進(jìn)，終于制成了功率的可供實用的發(fā)電機。目前，即使功率為IGW、10GW的特大型發(fā)電機，也是根據(jù)法拉第圓盤發(fā)電機的基本原理一電磁感應(yīng)原理制成的。
1866年，德國的電工學(xué)家、實業(yè)家恩斯脫．韋爾納·馮·西門子在法拉第圓盤發(fā)電機的基礎(chǔ)上研制出自激勵式發(fā)電機，1870年，比利時的Z·T·克拉姆又研制出了自激勵式直流發(fā)電機。在經(jīng)過不斷改進(jìn)之后，電機技術(shù)已經(jīng)走向成熟，1877年真正實用的發(fā)電機開始進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)階段。
100多年過去了，正是這簡陋、不成熟、像初生嬰兒一樣的圓盤發(fā)電機人類帶入了電氣時代，為人類利用電能做出了重大貢獻(xiàn)。
21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛躍發(fā)展的時代，特別是電腦技術(shù)等高科技成果在柴發(fā)電機組上的應(yīng)用，使柴油發(fā)電機組有了更廣闊的發(fā)展前景。以柴油機為動力用的柴油發(fā)電機組己經(jīng)是通信等企業(yè)必不可少的重要設(shè)備。
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一文帶你了解發(fā)電機
一、發(fā)電機的種類和功能特點
發(fā)電機是指受到機械動力的作用時產(chǎn)生電的設(shè)備。在這種轉(zhuǎn)換過程中，機械動力來自于各種各樣的其他形式的能源，如風(fēng)能、水能、熱能、太陽能等。
根據(jù)產(chǎn)生電的類型不同，發(fā)電機主要分為直流發(fā)電機和交流發(fā)電機兩大類。
1.直流發(fā)電機的功能特點
直流發(fā)電機是指受外部機械力作用產(chǎn)生直流電的發(fā)電機。
一文帶你了解發(fā)電機
直流發(fā)電機具有使用方便、運行可靠等特點，可以直接為各種需要直流電源的用電設(shè)備提供電能。但是直流發(fā)電機內(nèi)部有換向器，易產(chǎn)生電火花，發(fā)電效率較低。直流發(fā)電機一般可作為直流電動機、電解、電鍍、充電及交流發(fā)電機的勵磁等所需的直流電源。
2.交流發(fā)電機的功能特點
交流發(fā)電機是指受外部機械力作用產(chǎn)生交流電的發(fā)電機，該類發(fā)電機又可分為同步交流發(fā)電機和異步交流發(fā)電機。其實物外形如圖2所示。
在交流發(fā)電機中同步發(fā)電機為常見，該類發(fā)電機由直流電流勵磁，既能提供有功功率，也能提供無功功率，可用于為各種需要交流電源的負(fù)載設(shè)備供電。另外，同步發(fā)電機按所用原動機的不同又可分為汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機、柴油發(fā)電機、風(fēng)力發(fā)電機4種。
交流發(fā)電機的應(yīng)用十分廣泛，例如各種發(fā)電站、企業(yè)、商鋪及家庭備用電源、汽車等均使用發(fā)電機供電，其應(yīng)用實例如圖3所示。
二、發(fā)電機的型號與技術(shù)參數(shù)
為了便于對發(fā)電機的生產(chǎn)管理和使用， 對發(fā)電機的型號進(jìn)行了編制方法的統(tǒng)一，并在其外殼比較明顯的位置貼有發(fā)電機的銘牌，其中包含的參數(shù)主要有發(fā)電機的型號、額定電壓、額定電源、額定功率、絕緣等級、頻率、功率因數(shù)以及轉(zhuǎn)速等。
1.發(fā)電機的型號含義
發(fā)電機的型號通常是對機組的型號進(jìn)行的說明，其中包含的信息有發(fā)電機輸出的電壓的種類、發(fā)電機機組的類型、控制特征、設(shè)計序號以及環(huán)境特征等，如圖5所示。
除此之外，有些發(fā)電機的型號較為直觀簡單，識別時較為方便，如圖6所示，其中包含有產(chǎn)品編號、額定電壓及額定電流等。
例如，圖7所示典型發(fā)電機的銘牌標(biāo)識，從中可以了解其型號為“200GF6，參照上述命名方法可了解其型號所標(biāo)識的含義?！?
2.發(fā)電機的主要技術(shù)參數(shù)
發(fā)電機的技術(shù)參數(shù)通常與型號一樣通過銘牌標(biāo)簽粘貼或直接標(biāo)識在發(fā)電機的外殼上，以供選用和檢修時參考，如圖8所示。
發(fā)電機的主要技術(shù)參數(shù)包括：額定電壓、額定電流、轉(zhuǎn)速、頻率、功率因數(shù)、定子接法和絕緣等級等。
(1)額定電壓
額定電壓指發(fā)電機在正常運行時輸出的額定電壓，單位是kV。
(2)額定電流
額定電流是指發(fā)電機正常并連續(xù)工作時的 工作電流，單位是kA。當(dāng)發(fā)電機其他各參數(shù)都在額定的情況下，發(fā)電機以該電流運行，其定子繞組的溫升不會超過允許的范圍。
(3)轉(zhuǎn)速
發(fā)電機的轉(zhuǎn)速是指發(fā)電機主軸在1min內(nèi)的 旋轉(zhuǎn)速度。該參數(shù)是判斷發(fā)電機性能好壞的重要參數(shù)之一。
(4)頻率
頻率是指發(fā)電機中交流電正弦波周期的倒數(shù)，其單位為赫茲(Hz)。例如一臺發(fā)電機的頻率為50Hz，則表明其交變電流的方向等參數(shù)1s改變50次。
(5)功率因數(shù)
發(fā)電機是靠電磁轉(zhuǎn)換進(jìn)行發(fā)電的，其輸出的功率可以分為兩種，即無功功率和有功功率。無功功率主要是用來產(chǎn)生磁場，進(jìn)行電與磁的轉(zhuǎn)換;而有功功率則是為用戶提供的。在發(fā)電機輸出的總功率中，有功功率所占的比例就是功率因數(shù)。
(6)定子接法
發(fā)電機的定子接法主要可以分為兩種，即三角形(△形)聯(lián)結(jié)和星形(Y形)聯(lián)結(jié)，如圖9所示。在發(fā)電機中，通常發(fā)電機定子的3個繞組一般都聯(lián)結(jié)成星形。
(7)絕緣等級
發(fā)電機的絕緣等級主要是指其絕緣材料耐高溫的等級。在發(fā)電機中絕緣材料是較為薄弱的環(huán)節(jié)，該材料在過高的溫度中很容易加速老化甚至損壞，所以不同的絕緣材料其耐熱等級
也有所區(qū)別。該參數(shù)通常是用字母表示的，其中Y 表示耐熱溫度為90℃，A 表示耐熱溫度為105℃，E 表示耐熱溫度為120℃，B 表示耐熱溫度為130℃，F(xiàn) 表示耐熱溫度為155℃，H 表示耐熱溫度為180℃，C 表示耐熱溫度為180℃以上。
(8)其他
在發(fā)電機中，除上述技術(shù)參數(shù)外，還有發(fā)電機的相數(shù)、機組總重量和制造日期等參數(shù)。這些參數(shù)在識讀時比較直觀易懂，主要供使用者在使用時或是購買時參考。
三、發(fā)電機在線路中的符號標(biāo)識
發(fā)電機是電力拖動、機床等控制線路中必不可少的部件之一。在繪制各控制線路對應(yīng)的原理圖時，發(fā)電機并不是用其實際外形體現(xiàn)，而是由代表其功能的圖樣或簡圖、字母等符號進(jìn)行標(biāo)識的。發(fā)電機的符號與電動機符號相似，一般用字母“G”文字符號標(biāo)識。其中G表示發(fā)電機，GD表示直流發(fā)電機，GA表示交流發(fā)電機(異步發(fā)電機)，GS表示同步發(fā)電機，GH表示永磁發(fā)電機。根據(jù)這些不同的字母標(biāo)識，可以快速識別出該線路中使用的發(fā)電機的類型。
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