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電力有發(fā)輸變配用5個(gè)環(huán)節(jié)，其中發(fā)電是指利用發(fā)電動(dòng)力裝置將水能、化石燃料(煤炭、石油、天然氣等)的熱能、核能以及太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等轉(zhuǎn)換為電能。

發(fā)電就需要用到發(fā)電機(jī)。常見的有水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。

發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。

定子由定子鐵芯、線包繞組、機(jī)座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。

轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯（或磁極、磁扼）繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。

由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來(lái)，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，通過(guò)接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。

發(fā)電機(jī)是基于法拉第電磁感應(yīng)定律而來(lái)的，即一塊金屬，比如一根銅線，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，金屬內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。

金屬內(nèi)部的電荷就會(huì)沿著電場(chǎng)流動(dòng)。如果這塊金屬不是一個(gè)環(huán)，電荷就會(huì)積累在兩端，以電壓的形式存在，把這塊金屬接在一個(gè)回路中（回路除金屬以外的其他部分并沒(méi)有在磁場(chǎng)中），就產(chǎn)生了電流，于是，發(fā)電機(jī)發(fā)出了電。

所以，發(fā)電機(jī)的基本原則就是固定住永磁體或者是金屬，讓金屬或者是永磁體不停的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的嘛，這樣，那塊不停的在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的金屬就會(huì)源源不斷的發(fā)電。

由這一點(diǎn)可以區(qū)分不同的發(fā)電機(jī)，水力發(fā)電機(jī)就是利用水從高處落下的能量維持金屬的運(yùn)動(dòng)，火電就是利用火燒開水產(chǎn)生的蒸汽的力量維持金屬運(yùn)動(dòng)。

發(fā)電機(jī)組類型有很多，按照不同的標(biāo)準(zhǔn)劃分有不同類型的機(jī)組，例如：

1、按照動(dòng)力來(lái)源劃分

有柴油發(fā)電機(jī)組、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組、汽油發(fā)電機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組、水力發(fā)電機(jī)組、燃煤發(fā)電機(jī)組等。

2、電能方式

按轉(zhuǎn)換的電能方式可分為交流發(fā)電機(jī)和直流發(fā)電機(jī)兩大類。

交流發(fā)電機(jī)又分為同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)兩種。同步發(fā)電機(jī)又分為隱極式同步發(fā)電機(jī)和凸極式同步發(fā)電機(jī)兩種。現(xiàn)代發(fā)電站中最常用的是同步發(fā)電機(jī)，異步發(fā)電機(jī)很少用。

其中最常用的是柴油發(fā)電機(jī)組。

接下來(lái)介紹的是各類常見發(fā)電機(jī)的工作原理。

同步發(fā)電機(jī)工作原理  ▲ 

工作原理：

同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理包含以下幾個(gè)方面。

1.磁場(chǎng)的建立。發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁繞組通過(guò)直流勵(lì)磁電流，建立極性相同的勵(lì)磁磁場(chǎng)，即建立起主磁場(chǎng)。

2.切割運(yùn)動(dòng)。原動(dòng)機(jī)，柴油發(fā)電機(jī)組或汽油發(fā)電機(jī)組拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組的過(guò)程。

3.載流導(dǎo)體發(fā)電機(jī)運(yùn)行后，三相對(duì)稱的電流組充當(dāng)功率繞組，稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。

4.交變電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生

同步發(fā)電機(jī)的工作原理是實(shí)際上就是電磁感應(yīng)原理。通過(guò)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和定子繞組的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?dāng)轉(zhuǎn)子在原動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和定子導(dǎo)體做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即導(dǎo)體切割磁路線，因此在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向可根據(jù)右手定則判斷。由于轉(zhuǎn)子磁極的位置是導(dǎo)體以垂直方向切割磁力線。所以此時(shí)定子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，當(dāng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)90度時(shí)，磁極成水平位置，導(dǎo)體不切割磁力線，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)90度，定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又以垂直方向切割磁力線，使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值，但方向與前相反。當(dāng)轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)90度。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又為零。這樣轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一周，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也發(fā)生正，負(fù)變化。如果轉(zhuǎn)子連續(xù)均勻旋轉(zhuǎn)，在定子繞組中就會(huì)感應(yīng)出一個(gè)周期性不斷變化的交流電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)引出線，即可輸出交流電流。

工作原理：

水力發(fā)電機(jī)組的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程分為兩個(gè)階段：

首先由水輪機(jī)將水失去的位能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再由發(fā)電機(jī)將水輪機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

具體的過(guò)程為：在水流的沖擊作用下，水輪機(jī)開始旋轉(zhuǎn)，將水的位能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；水輪機(jī)又帶動(dòng)同軸相連的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，在勵(lì)磁電流的作用下，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)勵(lì)磁磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)的定子繞組切割勵(lì)磁磁力線在其中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在輸出電能的同時(shí)會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生一個(gè)與其旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。由于水流不間斷地作用于水輪機(jī)，水輪機(jī)從水流中獲得的旋轉(zhuǎn)力矩用于克服電機(jī)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)兩個(gè)力矩達(dá)到平衡時(shí)，水力發(fā)電機(jī)組將以某一恒定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，穩(wěn)定地發(fā)出電力，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。所以水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)是水力發(fā)電機(jī)組中最關(guān)鍵的兩個(gè)部件。

工作原理：
利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開始發(fā)電。

工作原理：

交流發(fā)電機(jī)和直流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流的原理是一樣的，都是“運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)磁力線”在“切割”固定的導(dǎo)線，或者是“運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)線”在切割固定的磁場(chǎng)磁力線，只要能輸出電流的導(dǎo)線與發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)就能發(fā)電了，這里的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就是靠動(dòng)力拖動(dòng)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）使之旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，只不過(guò)直流發(fā)電機(jī)是通過(guò)一個(gè)叫換向器（也叫整流子）的裝置把交流電整流成直流電輸出，而交流發(fā)電機(jī)沒(méi)有換向器，直接輸出交流電而已。

工作原理：

利用定子與轉(zhuǎn)子間氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作用的一種交流發(fā)電機(jī)。其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同，但轉(zhuǎn)速略高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速。常用作小功率水輪發(fā)電機(jī)。

工作原理：

簡(jiǎn)而言之，就是柴油發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

在汽缸內(nèi)，經(jīng)過(guò)空氣濾清器過(guò)濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油充分混合，在活塞上行的擠壓下，體積縮小，溫度迅速升高，達(dá)到柴油的燃點(diǎn)。柴油被點(diǎn)燃，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動(dòng)活塞下行，稱為‘作功’。各汽缸按一定順序依次作功，作用在活塞上的推力經(jīng)過(guò)連桿變成了推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量，從而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。將無(wú)刷同步交流發(fā)電機(jī)與柴油發(fā)電機(jī)曲軸同軸安裝，就可以利用柴油發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，利用‘電磁感應(yīng)’原理，發(fā)電機(jī)就會(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。

截至2020年底，全國(guó)全口徑火電裝機(jī)容量12.5億千瓦、水電3.7億千瓦、核電4989萬(wàn)千瓦、并網(wǎng)風(fēng)電2.8億千瓦、并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)2.5億千瓦、生物質(zhì)發(fā)電2952萬(wàn)千瓦。

從電源結(jié)構(gòu)看，十年來(lái)我國(guó)傳統(tǒng)化石能源發(fā)電裝機(jī)比重持續(xù)下降、新能源裝機(jī)比重明顯上升。2020年火電裝機(jī)比重較2011年下降了15.7個(gè)百分點(diǎn)，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)比重上升了近20個(gè)百分點(diǎn)，發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。