电厂发电机是什么原理

　　我们通常用的电实际上是能量的一种，自然界中也存在有电能，比较常见的是闪电和静电。这些自然的电能并不能为人类所利用，19世纪法拉第发现了电磁感应原理，为人类利用电能提供了条件。

　　发电机的应用原理就是利用电磁感应原理将自然界中其他可利用的能量转化电能来供人类使用。

　　自然界中的任何一块磁铁都存在一个独立的磁场，我们知道，一块磁铁不用接触铁就能对其进行吸引就是存在磁场的缘故。而磁场的形成实际上就是因为运动电荷和电场的变化产生的。

　　而在磁场中做切割磁感线运动时，会引起部分电荷变动，从而产生电势。比如拿一根导线在磁场中做切割磁感线时，导线两端会积累起电荷，而将两端电荷导出组成闭合电路，这时的闭合电路就会有电流流出，这就是我们常见的电磁感应原理。

　　因而发电机的原理就是利用自然界中的其他能量让闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感线的运动或者让磁场在导体内运动，从而产生电流。

　　生活中我们常见的水力发电机，风力发电机，火力发电机，太阳能发电机等都是利用电场和磁场的电磁感应原理来进行发电的。

　　发电机的发电原理可用三个字概括“磁生电”。1831年10月17日，一个英国科学家在一次电气实验中发现了电磁感应现象闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流。这种电流被称为感应电流；产生的电动势（电压）被称为感应电动势。10天后，他根据这个磁生电的原理发明了人类第一部交流发电机。这个伟大的科学家名叫法拉第。法拉第的实验过程大致如下把铜线绕成一个线圈，两个线头分别接上负载，形成一个封闭的电气回路。之后，把一根磁铁放到线圈中间，当将这根磁铁上下抽动时，电流便产生了。见图示一。

　　图示一

　　今天的发电机与当年法拉第所造的发电机已不可同日而语，但发电机的工作理论与制造技术，仍然依循着法拉第所发现的磁生电的法则。从理论上说，磁铁有S与N两极，人们认为磁铁的两极之间存在着一种关联的回路，尽管看不见摸不着，但这个回路一定是存在的。人们把这个无形的线型回路称之为磁力线（也叫磁感线）。认为磁力线在磁铁的外表流动的方向为S极到N极且磁力线与磁力线之间是平行的，永不相交。磁力线的密度单位叫磁通量，磁通量密度大与密度小表示磁力线的大小。当磁力线被切割时，导体内的自由电子受到磁场的作用，会沿某一方向运动，带电粒子的运动便产生了电流。换句话说，只要穿过闭合电路的磁通量发生足够大的变化，闭合电路中就会有电流产生。见图示二。

　　图示二

　　现在的发电机为定子与转子两大部分设备构成定子的线槽中嵌入三相线圈绕组，这些绕组按相距120度的度数排列，发电时，三组线圈绕组分别发出交流电的三相电流电压；转子实际的作用是充当磁铁，转子铁芯也有线槽，嵌入的是励磁线圈绕组。见图示三。

　　图示三

　　火力电厂的发电流程大致为燃料烧锅炉的水形成蒸汽，蒸汽驱动汽轮机运转，汽轮机大轴依靠俗称为“靠背轮”的法兰连接发电机同轴转动。汽轮发电机经过启动运转、定速（稳定在每分钟3000/转），各项指标达到发电的规范参数之后并入电网，加入励磁电流。此时转动的转子就是一根巨大的磁铁，这个发电机的状态就是文章之前所描述的切割磁力线的状态了，加入的励磁电流越大，意味着磁通量越大，发电机产生的电压也就越来越高。在正常的运行中，发电机有一个功率因数的技术规范。发电机的有功功率随汽轮机进汽量的增减而增减。如无意外，发电机会始终按规定的功率因数稳定运行。

　　图中前景是发电机的转子，后景中蓝色的是发电机定子

　　本文所描述的只是发电机发电的大致过程。实际上，这个工作过程很复杂很复杂！发电机的转子定子的结构也很复杂很复杂！