電力有發輸變配用5個環節，其中發電是指利用發電動力裝置将水能、化石燃料(煤炭、石油、天然氣等)的熱能、核能以及太陽能、風能、地熱能、海洋能等轉換為電能。

發電就需要用到發電機。常見的有水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動的發電機，将水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變産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。

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常見發電機

發電機主要機構

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。

由軸承及端蓋将發電機的定子，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，從而産生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便産生了電流。

發電機的工作原理

發電機是基于法拉第電磁感應定律而來的，即一塊金屬，比如一根銅線，在磁場中運動，金屬内部會産生電場。

金屬内部的電荷就會沿着電場流動。如果這塊金屬不是一個環，電荷就會積累在兩端，以電壓的形式存在，把這塊金屬接在一個回路中（回路除金屬以外的其他部分并沒有在磁場中），就産生了電流，于是，發電機發出了電。

所以，發電機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地運動，運動是相對的嘛，這樣，那塊不停的在磁場中運動的金屬就會源源不斷的發電。

由這一點可以區分不同的發電機，水力發電機就是利用水從高處落下的能量維持金屬的運動，火電就是利用火燒開水産生的蒸汽的力量維持金屬運動。

發電機組類型有很多，按照不同的标準劃分有不同類型的機組，例如：

1、按照動力來源劃分

有柴油發電機組、燃氣發電機組、汽油發電機組、風力發電機組、太陽能發電機組、水力發電機組、燃煤發電機組等。

2、電能方式

按轉換的電能方式可分為交流發電機和直流發電機兩大類。

交流發電機又分為同步發電機和異步發電機兩種。同步發電機又分為隐極式同步發電機和凸極式同步發電機兩種。現代發電站中最常用的是同步發電機，異步發電機很少用。

其中最常用的是柴油發電機組。

接下來介紹的是各類常見發電機的工作原理。

三相交流同步發電機

同步發電機是一種最常用的交流發電機。在現代電力工業中，它廣泛用于水力發電、火力發電、核能發電以及柴油機發電。

由于同步發電機一般采用直流勵磁，當其單機獨立運行時，通過調節勵磁電流，能方便地調節發電機的電壓。若并入電網運行，因電壓由電網決定，不能改變，此時調節勵磁電流的結果是調節了電機的功率因數和無功功率。

同步發電機的定子、轉子結構與同步電機相同，一般采用三相形式，隻在某些小型同步發電機中電樞繞組采用單相。

表征同步發電機性能的主要是空載特性和負載運行特性。這些特性是用戶選用發電機的重要依據 。

同步發電機工作原理

工作原理：

同步發電機的基本工作原理包含以下幾個方面。

1.磁場的建立。發電機運行時，勵磁繞組通過直流勵磁電流，建立極性相同的勵磁磁場，即建立起主磁場。

2.切割運動。原動機，柴油發電機組或汽油發電機組拖動轉子旋轉，機型形同的勵磁磁場随軸一起旋轉并順次切割定子各相繞組的過程。

3.載流導體發電機運行後，三相對稱的電流組充當功率繞組，稱為感應電動勢或者感應電流的載體。

4.交變電動勢的産生

同步發電機的工作原理是實際上就是電磁感應原理。通過轉子磁場和定子繞組的相對運動，将機械能轉變為電能。當轉子在原動機的帶動下，轉子磁場和定子導體做相對運動，即導體切割磁路線，因此在導體中産生感應電動勢，其方向可根據u右手定則判斷。由于轉子磁極的位置是導體以垂直方向切割磁力線。所以此時定子繞組中的感應電動勢最大，當磁極轉動90度時，磁極成水平位置，導體不切割磁力線，其感應電動勢為零。轉子在轉90度，定子繞組感應電動勢又以垂直方向切割磁力線，使感應電動勢達到最大值，但方向與前相反。當轉子再轉90度。感應電動勢又為零。這樣轉子轉動一周，定子繞組的感應電動勢也發生正，負變化。如果轉子連續均勻旋轉，在定子繞組中就會感應出一個周期性不斷變化的交流電動勢，通過引出線，即可輸出交流電流。

水力發電機

水力發電機組也稱“水輪發電機組”，作用是将河川、湖泊等位于高處具有勢能的水流至低處，經水輪機轉換成水輪機的機械能，水輪機又推動發電機發電，将機械能轉換成電能。（如：中國的三峽）。

工作原理：

水力發電機組的能量轉換過程分為兩個階段：

首先由水輪機将水失去的位能轉換為機械能，再由發電機将水輪機的機械能轉換為電能。

具體的過程為：在水流的沖擊作用下，水輪機開始旋轉，将水的位能轉換為機械能；水輪機又帶動同軸相連的發電機旋轉，在勵磁電流的作用下，旋轉的轉子帶動勵磁磁場旋轉，發電機的定子繞組切割勵磁磁力線在其中産生感應電動勢，在輸出電能的同時會在轉子上産生一個與其旋轉方向相反的電磁制動轉矩。由于水流不間斷地作用于水輪機，水輪機從水流中獲得的旋轉力矩用于克服電機轉子上産生的電磁制動轉矩，當兩個力矩達到平衡時，水力發電機組将以某一恒定的轉速運轉，穩定地發出電力，實現能量的轉換。所以水輪機和發電機是水力發電機組中最關鍵的兩個部件。

風力發電機

風力發電機是将風能轉換為機械功、并帶動發電機運轉來發電的，是一種價格低廉、運行可靠、無溫室氣體排放的新型發電系統。

工作原理：

利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機将旋轉的速度提升，來促使發電機發電。依據目前的風力發電機技術，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發電。

汽車交流發電機

工作原理：

交流發電機和直流發電機産生電流的原理是一樣的，都是“運動的磁場磁力線”在“切割”固定的導線，或者是“運動的導線”在切割固定的磁場磁力線，隻要能輸出電流的導線與發電機磁場有相對運動，發電機就能發電了，這裡的相對運動就是靠動力拖動發電機的旋轉部分（轉子）使之旋轉來實現的，隻不過直流發電機是通過一個叫換向器（也叫整流子）的裝置把交流電整流成直流電輸出，而交流發電機沒有換向器，直接輸出交流電而已。

三相異步發電機結構圖

異步發電機又稱“感應發電機”。

工作原理：

利用定子與轉子間氣隙旋轉磁場與轉子繞組中感應電流相互作用的一種交流發電機。其轉子的轉向和旋轉磁場的轉向相同，但轉速略高于旋轉磁場的同步轉速。常用作小功率水輪發電機。

柴油發電機

柴油發電機組是一種獨立的發電設備，系指以柴油等為燃料，以柴油機為原動機帶動發電機發電的動力機械。

工作原理：

簡而言之，就是柴油發電機驅動發電機運轉。

在汽缸内，經過空氣濾清器過濾後的潔淨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，達到柴油的燃點。柴油被點燃，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動活塞下行，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過連杆變成了推動曲軸轉動的力量，從而帶動曲軸旋轉。将無刷同步交流發電機與柴油發電機曲軸同軸安裝，就可以利用柴油發電機的旋轉帶動發電機的轉子，利用‘電磁感應’原理，發電機就會輸出感應電動勢，經閉合的負載回路就能産生電流。

永磁式直流測速發電機

測速發電機是一種測量轉速的微型發電機，他把輸入的機械轉速變換為電壓信号輸出，并要求輸出的電壓信号與轉速成正比。原理就不贅述了。

2011～2020年全國電力裝機結構（單位：萬千瓦）

截至2020年底，全國全口徑火電裝機容量12.5億千瓦、水電3.7億千瓦、核電4989萬千瓦、并網風電2.8億千瓦、并網太陽能發電裝機2.5億千瓦、生物質發電2952萬千瓦。

2011～2020年全國電力裝機占比

從電源結構看，十年來我國傳統化石能源發電裝機比重持續下降、新能源裝機比重明顯上升。2020年火電裝機比重較2011年下降了15.7個百分點，風電、太陽能發電裝機比重上升了近20個百分點，發電裝機結構進一步優化。

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