發電機種類介紹

 

今天我們來聊聊發電機
發電機主要功用是將其他形式的能源 ( 如水力、風力……等等 ) 轉換成電能的機械設備，在工業製程、農務生產、國防科技及日常生活中皆有廣泛的用途。

也因為發電機廣泛的用途，它被細分為很多種種類

 

關於發電機，隆忠也有運用柴油發電機做過相關工程實績案例：發電機靜電容漏液感測警報工程

事不宜遲，現在就讓我們隆忠來替各位介紹幾個常見的發電機種類吧！

 

按「工作電源種類」劃分，可分為：直流發電機 和 交流發電機

●直流發電機
直流發電機（DC generator）是運用旋轉而產生直流電的旋轉電機。雖然有些場合必須使用直流電，如電鍍、電解及電池充電等，鐵路電氣化也是使用直流電源，然而發電廠並不是使用直流發電機，而是利用交流發電機發出交流電，再經過變壓和整流，轉變為直流電供給直流負載。
其實直流發電機發展較交流電機來的早，但目前以使用率來說遠不如交流電機普遍。

 

●交流發電機
交流發電機（AC generator）線圈的兩端分別連在兩個圓環形的集電環上，各環上接觸有固定位置的電刷。而線圈的圈面垂直於磁場方向時，通過線圈內的磁力線最多；線圈的圈面平行於磁場方向時，通過線圈內的磁力線數最少(可視為零)。線圈在磁場中轉動時，每轉動半圈 ( 180度 )，線圈內的電流即改變方向一次。集電環隨同線圈轉動時，電刷的正、負極隨時間而改變。所輸出電流方向交替變換稱為交流電。

 

 

而交流發電機從原理上又可分為：同步發電機、非同步發電機、單相發電機、三相發電機

 

●同步發電機
在交流發電機中同步發電機最為常見，是根據電磁感應原理工作的，它通過轉子磁場和定子繞組的相對運動，將機械能轉變為電能。該類發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，可用於為各種需要交流電源的負載設備供電。以燃料區分、所用原動機的不同，又可細分為好多不同種類的發電機。

 

●非同步發電機
非同步發電機（Asynchronous generator）原理上和同步電機一樣，都是利用旋轉的轉子磁場在定子中感應發電，區別在於轉子的磁場的建立方式不一樣。同步電機比較直觀，勵磁電源通過勵磁繞組在轉子中建立了磁場。而非同步電機則是定子繞組作為轉子的勵磁繞組同時又作為發電繞組。

 

●單相發電機
單相發電機（Single-Phase generator）當單相正弦電流通過定子繞組時，電機就會產生一個交變磁場，磁場強度和方向隨時間呈正弦變化，但在空間方向上是固定的。 所以它也叫做交變脈動磁場。交變脈動磁場可以分解為兩個轉速相同、方向相反的旋轉磁場。當轉子靜止時，兩個旋轉磁場在轉子中產生兩個大小相等、方向相反的轉矩，使合成轉矩為零，使電機不能轉動。

 

●三相發電機
三相發電機（Three-Phase generator）是透過載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產生電磁力，從而在電機轉軸上形成電磁轉矩、驅動電動機旋轉。為保證發電機的穩定運行，發電機至少需要三個繞組。
一般大眾對於三相交流電源感到很陌生，主要原因在於三相交流電源是工業區工廠比較會直接使用到。

 

 

同步發電機按原動機區分：汽輪發電機、水輪發電機、風力發電機3種，以「燃料」區分又可分為柴油發電機與汽油發電機。
 

●水輪發電機（Water-Wheel Generator）
水輪發電機是指以水輪機為原動機將水能轉化為電能的發電機。水流經過水輪機時，將水能轉換成機械能，水輪機的轉軸又帶動發電機的轉子，將機械能轉換成電能而輸出。
水輪發電機的轉速低，每分鐘約在 100 轉到 1000 轉（即 100rpm ∼ 1000 rpm）之間，為了產生足夠頻率的電源，所以其極數較多，從第 18 章表 18-2 中可以對照出各種極數發電機該有的轉速。水輪發電機的輸出電壓在 3 kV 到 16.5 kV 之間。

 

●渦輪發電機
渦輪發電機（Turbo Generator）又稱火力發電廠燃燒煤或石油生熱，核能發電廠以核燃料進行分裂產生能量，使水蒸發成水蒸氣，驅使汽輪機轉動，再利用汽輪機帶動發電機轉動，這種方式的發電機就是渦輪發電機。渦輪發電機的轉速快，約在 1500 rpm 到 3600 rpm之間，為了產生 50 Hz 或 60 Hz 的頻率，所以極數不是 4 極就是 2 極，而其輸出電壓在 11 kV 到 36 kV 之間，比水輪發電機的電壓高。

 

●汽輪發電機
汽輪發電機（Turbine-generator）是指用汽輪機驅動的發電機。由鍋爐產生的過熱蒸汽進入汽輪機內膨脹做功，使葉片轉動而帶動發電機發電，做功後的廢汽經凝汽器、循環水泵、凝結水泵、給水加熱裝置等送回鍋爐循環使用。
通常作為工廠、醫院、大樓及公共場所等的緊急供電發電機，臨時場所、離島偏遠地區及船舶則以其為主要電源。

 

●柴油發電機
柴油發電機（Diesel generators）是以柴油等為燃料，以柴油機曲軸旋轉來帶動發電機轉動發電的小型發電設備。整套機組一般由柴油機、發電機、控制箱、燃油箱、起動和控制用蓄電瓶、保護裝置、應急櫃等部件組成。通常用於各種家庭、辦公室、大中小型企業日常發電以及應急發電。

 

●汽油發電機
汽油發電機（Gasoline Generator）以汽油等為燃料，由汽輪機燃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。內部以定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成。通過燃燒氣缸內的燃料產生動能，驅動發動機氣缸內的活塞往復的運動，由此帶動連在活塞上的連桿和與連桿相連的曲柄，圍繞曲軸中心作往復的圓周運動，而輸出動力。

 

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