1　　發(fā)展歷史

　　1832年，法國人畢克西發(fā)明了手搖式直流發(fā)電機(jī)，其原理是通過轉(zhuǎn)動永磁體使磁通發(fā)生變化而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并把這種電動勢以直流電壓形式輸出。

　　1866年，德國的西門子發(fā)明了自勵式直流發(fā)電機(jī)。

　　1869年，比利時的格拉姆制成了環(huán)形電樞，發(fā)明了環(huán)形電樞發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)是用水力來轉(zhuǎn)動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的，經(jīng)過反復(fù)改進(jìn)，于1847年得到了3。2KW的輸出功率。

　　1882年，美國的戈登制造出了輸出功率447KW，高3米，重22噸的兩相式巨型發(fā)電機(jī)。美國的特斯拉在愛迪生公司的時候就決心開發(fā)交流電機(jī)，但由于愛迪生堅持只搞直流方式，因此他就把兩相交流發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的權(quán)賣給了西屋公司。

　　1896年，特斯拉的兩相交流發(fā)電機(jī)在尼亞拉發(fā)電廠開始勞動營運，3750KW，5000V的交流電一直送到40公里外的布法羅市。

　　1889年，西屋公司在俄勒岡州建設(shè)了發(fā)電廠，1892年成功地將15000伏電壓送到了皮茨菲爾德。

　　在公元1831年，法拉第將一個封閉電路中的導(dǎo)線通過電磁場，導(dǎo)線轉(zhuǎn)動有電流流過電線，法拉第因此了解到電和磁場之間有某種緊密的關(guān)連，他建造了座發(fā)電機(jī)原型，其中包括了在磁場中迥轉(zhuǎn)的銅盤，此發(fā)電機(jī)產(chǎn)生了電力。在此之前，所有的電皆由靜電機(jī)器和電池所產(chǎn)生，而這二者均無法產(chǎn)生巨大力量。但是，法拉第的發(fā)電機(jī)終于改變了一切。

　　發(fā)電機(jī)包括一個能在二個或二個以上的磁場間迅速旋轉(zhuǎn)的電磁鐵，當(dāng)二個磁場相互交錯，就產(chǎn)生了電，由電線從發(fā)電機(jī)中導(dǎo)出。電子工程師依發(fā)電機(jī)線繞的方式和磁鐵的安排，而獲得交流電（AC）或直流電（DC），大部分發(fā)電機(jī)都是產(chǎn)生交流電，它比直流電更易由傳輸線作長距離的傳送。

　　學(xué)過物理課的人都會記得，英國科學(xué)家法拉第于1831 年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)原理。這一在人類社會發(fā)展過程中起到重要作用的原理是說：“當(dāng)磁場的磁力線發(fā)生變化時，在其周圍的導(dǎo)線中就會感應(yīng)產(chǎn)生電流?！?/p>

　　法拉第曾煞費苦心，通過研究和反復(fù)實驗，終于發(fā)現(xiàn)了這一影響巨大的科學(xué)原理，而且他確信，利用此原理肯定能制造出可以實際發(fā)電的發(fā)電機(jī)。

　　就在法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)原理的第二年，受法拉第發(fā)現(xiàn)的啟示，法國人皮克希應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制成了初的發(fā)電機(jī)。

　　皮克希的發(fā)電機(jī)是在靠近可以旋轉(zhuǎn)的U 形磁鐵（通過手輪和齒輪使其旋轉(zhuǎn)）的地方，用兩根鐵芯繞上導(dǎo)線線圈，使其分別對準(zhǔn)磁鐵的N 極和S 極，并將線圈導(dǎo)線引出。這樣，搖動手輪使磁鐵旋轉(zhuǎn)時，由于磁力線發(fā)生了變化，結(jié)果在線圈導(dǎo)線中就產(chǎn)生了電流。

　　由這種發(fā)電機(jī)的裝置可以知道，每當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)半圈時，線圈所對應(yīng)的磁鐵的磁極就改變一次，從而使電流的方向也跟著改變一次。為了改變這種情況，使電流方向保持不變，皮克希想出了一個巧妙的辦法：在磁鐵的旋轉(zhuǎn)軸上加裝兩片相互隔開成圓筒狀的金屬片，由線圈引出的兩條線頭，經(jīng)彈簧片分別與兩個金屬片相接觸。另外，再用兩根導(dǎo)線與兩個金屬片接觸，以引出電流。這個裝置，就叫做整流子，在后來的發(fā)電機(jī)上仍得到應(yīng)用。

　　整流子為什么能保持電流方向不變呢？這是因為電流從線圈流入整流子，而整流子是和磁鐵一起旋轉(zhuǎn)的。當(dāng)磁鐵轉(zhuǎn)過半圈，線圈中電流方向倒逆過來，整流子也正好轉(zhuǎn)過半周來而掉轉(zhuǎn)了方向，因而輸出的電流方向始終是不變的。

　　皮克希發(fā)明的這種發(fā)電機(jī)在世界上是*，當(dāng)然也有其不足之處。需要對它進(jìn)行改進(jìn)的地方，一是轉(zhuǎn)動磁鐵不如轉(zhuǎn)動線圈更為方便靈活；二是通過整流子可以得到定向的電流，但是電流強(qiáng)弱還是不斷變化的。為改變這種情況，人們采用增加一些磁鐵和線圈數(shù)量，并稍微錯開地將變化的電流一起引出的辦法，使輸出電流的強(qiáng)度變化控制在一定的范圍內(nèi)。

　　從皮克希發(fā)明發(fā)電機(jī)后的30 多年間，雖然有所改進(jìn)，并出現(xiàn)了一些新發(fā)明，但成果不大，始終未能研制出能輸出像電池那樣大的電流，而且可供實用的發(fā)電機(jī)。

　　1867 年，德國發(fā)明家韋納·馮·西門子對發(fā)電機(jī)提出了重大改進(jìn)。他認(rèn)為，在發(fā)電機(jī)上不用磁鐵（即磁鐵），而用電磁鐵，這樣可使磁力增強(qiáng)，產(chǎn)生強(qiáng)大的電流。

　　西門子用電磁鐵代替磁鐵發(fā)電的原理是，電磁鐵的鐵芯在不通電流時，也還殘存有微弱的磁性。當(dāng)轉(zhuǎn)動線圈時，利用這一微弱的剩磁發(fā)出電流，再反回給電磁鐵，促使其磁力增強(qiáng)，于是電磁鐵也能產(chǎn)生出強(qiáng)磁性。接著，西門子著手研究電磁鐵式發(fā)電機(jī)。很快就制成了這種新型的發(fā)電機(jī)，它能產(chǎn)生皮克發(fā)電機(jī)所遠(yuǎn)不能相比的強(qiáng)大電流。同時，這種發(fā)電機(jī)比連接一大堆電池來通電要方便得多，因而它作為實用發(fā)電機(jī)被廣泛應(yīng)用起來。

　　西門子的新型發(fā)電機(jī)問世后不久，意大利物理學(xué)家帕其努悌于1865 年發(fā)明了環(huán)狀發(fā)電機(jī)電樞。這種電樞是以在鐵環(huán)上繞線圈代替在鐵芯棒上繞制的線圈，從而提高了發(fā)電機(jī)的效率。

　　實際上，帕斯努悌早在1860 年就提出了發(fā)電機(jī)電樞的設(shè)想，但未能引起的人們的注意。1865 年，他又在一本雜志上發(fā)表了這一性的見解，仍未得到社會的*。

　　到了1869 年，比利時學(xué)者古拉姆在法國巴黎研究電學(xué)時，看到了帕其努悌發(fā)表的文章，認(rèn)為這一發(fā)明有其*性。于是，他就根據(jù)帕其努悌的設(shè)計方案，兼采納了西門子的電磁鐵式發(fā)電機(jī)原理進(jìn)行研制，于1870 年制成了性能優(yōu)良的發(fā)電機(jī)。

　　在帕其努悌的發(fā)明中，對發(fā)電機(jī)的整流子部分進(jìn)行了重要改進(jìn)，使發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流強(qiáng)度變化極小。而采用帕其努悌設(shè)計方案制成的古拉姆式發(fā)電機(jī)，其發(fā)出的電流強(qiáng)度變化也很小。這是古拉姆發(fā)電機(jī)的優(yōu)良性能的表現(xiàn)之一。

　　古拉姆發(fā)電機(jī)的性能好，所以銷路很廣，他不僅發(fā)了財，而且被人們譽為“發(fā)電機(jī)之父”。

　　有些人看到古拉姆發(fā)明發(fā)電機(jī)獲得成功，也想對發(fā)電機(jī)進(jìn)行改進(jìn)從而制造出更*的發(fā)電機(jī)。在這些人中，就有德國的西門子公司研究發(fā)電機(jī)的工程師阿特涅。他發(fā)明了古拉姆發(fā)電機(jī)不同的線圈繞線方式，制成了性能良好的發(fā)電機(jī)。

　　古拉姆發(fā)電機(jī)的電樞是將鐵絲繞成環(huán)狀，在環(huán)與環(huán)之間夾上紙進(jìn)行絕緣，然后將環(huán)捆在一起作為鐵芯，在其上面繞上導(dǎo)線線圈，再由線圈的不同部位引出一些導(dǎo)線，接向帶整流子。而阿特涅發(fā)電機(jī)的電樞，是用許多薄圓鐵板以紙絕緣后重疊起來，制成鐵芯，然后在上面繞上導(dǎo)線線圈。人們把這種方法叫做“鼓卷”，意思是像鼓一樣的形狀。經(jīng)過這種改進(jìn)后，發(fā)電機(jī)無論是外觀或是性能，都比原來有了很大起色。

　　西門子公司由于阿特涅的這項發(fā)明而益發(fā)*。于是，德國以西門子公司為核心，大力研制各種發(fā)電機(jī)，從而使電力工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。

　　隨著發(fā)電機(jī)的逐漸大型化，轉(zhuǎn)動發(fā)電機(jī)的動力也發(fā)生了變化。其中以水力作動力更使人們感興趣。這是因為用水力轉(zhuǎn)動大型發(fā)電機(jī)較方便，而且不消耗燃料，成本低。因此，西門子公司又投入水力發(fā)電的研究工作。

　　利用水力發(fā)電與水力發(fā)電不同，前者必須將發(fā)電機(jī)安裝在水流湍急的地方，也就是水流落差大的地方。這樣，就必須在山中河川的上游發(fā)電，然后再輸送到遠(yuǎn)方的城市。

　　為了遠(yuǎn)距離輸送電，就要架設(shè)很長的輸電線。但是，在輸電線中通過很強(qiáng)的電流時，電線就要發(fā)熱，這樣，好不容易發(fā)出的電能在送向遠(yuǎn)方的途中，卻因為電線發(fā)熱而損耗掉了。

　　為了減少電能在長距離輸送中的發(fā)熱損耗，可以采用的辦法有兩個：一是增加電壓的截面積，即將電線加粗，減小電阻；二是提高電壓而減小電流。

　　前一個措施因需要大量的金屬導(dǎo)線，而且架設(shè)很粗的導(dǎo)線有很多困難，因而很難得到采用。比較起來，還是后一個措施有實用價值。然而，對于當(dāng)時使用的直流電來說，使其電壓提高或降低都是難以實現(xiàn)的。于是，人們只得開始考慮利用電壓很容易改變的交流電。

　　看來，將直流發(fā)電機(jī)改為交流電發(fā)電機(jī)比較容易，主要是取掉整流子就行了。所以，西門子公司的阿特涅便于1873 年發(fā)明了交流發(fā)電機(jī)。此后，對交流發(fā)電機(jī)的研究工作便盛行起來，從而使這種發(fā)電機(jī)得到了迅速的發(fā)展

2　　發(fā)展現(xiàn)狀

　　近年來，國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為我國電力工業(yè)平穩(wěn)較快的發(fā)展提供了持續(xù)的動力。目前，全國用電需求快速增長，電力供應(yīng)能力穩(wěn)步增強(qiáng)，發(fā)電機(jī)及發(fā)電機(jī)組作為電力工業(yè)的重要設(shè)備，其市場借勢陡增。《中國發(fā)電機(jī)及發(fā)電機(jī)組行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告前瞻》顯示，2011年底發(fā)電機(jī)及發(fā)電機(jī)組制造行業(yè)實現(xiàn)銷售收入2900.69億元，行業(yè)近五年銷售收入年均增幅為47.63%。