基本介紹
- 中文名：電流體發電機
- 外文名：Current magnet generator
- 套用領域：工業工程
簡介,國內外研究簡介,原理介紹,優點,常見故障分析,機械方面,電磁方面,
簡介
發電機分為直流發電機和交流發電機兩大類。後者又可分為同步發電機和異步發電機兩種。現代發電站中最常用的是同步發電機。這種發電機的特點是由直流電流勵磁,既能提供有功功率，也能提供無功功率,可滿足各種負載的需要。異步發電機由於沒有獨立的勵磁繞組，其結構簡單，操作方便，但是不能向負載提供無功功率，而且還需要從所接電網中汲取滯後的磁化電流。因此異步發電機運行時必須與其他同步電機並聯，或者並接相當數量的電容器。這限制了異步發電機的套用範圍，只能較多地套用於小型自動化水電站。城市電車、電解、電化學等行業所用的直流電源，在20世紀50年代以前多採用直流發電機。但是直流發電機有換向器，結構複雜，製造費時，價格較貴，且易出故障，維護困難，效率也不如交流發電機。故大功率可控整流器問世以來，有利用交流電源經半導體整流獲得直流電以取代直流發電機的趨勢。
同步發電機按所用原動機的不同分為汽輪發電機、水輪發電機和柴油發電機3種。它們結構上的共同點是除了小型電機有用永久磁鐵產生磁場以外，一般的磁場都是由通直流電的勵磁線圈產生，而且勵磁線圈放在轉子上，電樞繞組放在定子上。因為勵磁線圈的電壓較低，功率較小，又只有兩個出線頭，容易通過滑環引出；而電樞繞組電壓較高,功率又大，多用三相繞組,有3個或4個引出頭，放在定子上比較方便。發電機的電樞(定子)鐵心用矽鋼片疊成，以減少鐵耗。轉子鐵心由於通過的磁通不變，可以用整體的鋼塊製成。在大型電機中，由於轉子承受著強大的離心力，製造轉子的材料必須選用優質鋼材。
國內外研究簡介
1959年，美國阿夫柯公司建造了第一台電流體發電機，功率為115kW。此後各國均有研究製造，美蘇聯合研製的電流體發電機U－25B在1978年8月進行了第四次試驗，氣體-電漿流量為2～4kg/s，溫度為2950K，磁場為5T，輸出功率1300kW，共運行了50小時。目前許多國家正在研製百萬千瓦的利用超導磁體的電流體發電機。
現在電流體發電機製造中的主要問題是發電通道效率低，目前只有10%。通道和電極的材料都要求耐高溫、耐鹼腐蝕、耐化學燒蝕等，目前所用材料的壽命都比較短，因而電流體發電機不能長時間運行。
原理介紹
電流體發電機所依據的基本原理就是霍耳效應。當處於高溫高速的等離子氣體通過導電管時，如果在垂直於氣流的方向上加有磁場，則氣體中的正負離子，由於受到洛倫茲力的作用，將沿著既垂直於磁場方向又垂直於流速方向，分別朝著兩側反相偏移，結果在導電管兩側的電極上建立起電勢差，從而可由電極上獲得連續輸出的電能。
電流體發電機，又叫等離子發電機，是根據霍爾效應，用導電流體，例如空氣或液體，與磁場相對運動而發電的一種設備。磁流體發電，是將帶電的流體（離子氣體或液體）以極高的速度噴射到磁場中去，利用磁場對帶電的流體產生的作用，從而發出電來。
最簡單的開式電流體發電機由燃燒室、發電通道和磁體組成。工作過程是在化石燃料燃燒後產生的高溫氣體中，加入易電離的鉀鹽或鈉鹽，使起部分電離後，經噴管加速產生高達攝氏3000度、速度達到1000米/秒的高溫高速導電氣體，最後產生電流。
優點
磁流體發電中的帶電流體，它們是通過加熱燃料、惰性氣體、鹼金屬蒸氣而得到的。在幾千攝氏度的高溫下，這些物質中的原子和電子的運動都很劇烈，有些電子甚至可以脫離原子核的束縛，結果，這些物質變成自由電子、失去電子的離子以及原子核的混合物，這就是電漿。將電漿以超音速的速度噴射到一個加有強磁場的管道裡面，電漿中帶有正、負電荷的高速粒子，在磁場中受到洛倫茲力的作用，分別向兩極偏移，於是在兩極之間產生電壓，用導線將電壓接入電路中就可以使用了。
磁流體發電的另一個好處是產生的環境污染少。利用火力發電，燃燒燃料產生的廢氣里含有大量的二氧化硫，這是造成空氣污染的一個重要原因。利用磁流體發電，不僅使燃料在高溫下燃燒得更加充分，它使用的一些添加材料還可以和硫化合，生成硫酸鉀，並被回收利用，這就避免了直接把硫排放到空氣中，對環境造成污染。
利用磁流體發電，只要加快帶電流體的噴射速度，增加磁場強度，就能提高發電機的功率。人們使用高能量的燃料，再配上快速啟動裝置，就可以使發電機功率達到1000萬kW，這就滿足了一些需要大功率電力的場合。目前，中國，美國、印度、澳大利亞以及歐洲共同體等，都積極致力於這方面的研究。
常見故障分析
機械方面
1、電機風葉損壞或緊固風葉的螺絲鬆動，造成風葉與風葉蓋相碰，它所產生的聲音隨著碰擊聲的輕重，時大時小；
3、電動機因長期使用致使地腳螺絲鬆動或基礎不牢，因而電動機在電磁轉矩作用下產生不正常的振動；
4、長期使用的電動機因軸承內缺乏潤滑油形成於磨運行或軸承中鋼珠損壞，因而使電動機軸承室內發出異常的咕嚕聲。
電磁方面
1、正常運行的電動機突然出現異常音響，在帶負載運行時轉速明顯下降，發出低沿的吼聲，可能是三相電流不平衡，負載過重或單相運行；
2、正常運行的電動機，如果定子、轉子繞組發生短路故障或鼠籠轉子斷條則電動機會發出時高時低的翁翁聲。機身也隨之振動。
