原動機泛指利用能源產(chǎn)生原動力的一切機械。按利用的能源分,有熱力發(fā)動機、水力發(fā)動機、風力發(fā)動機和電動機等。是現(xiàn)代生產(chǎn)、生活領域中所需動力的主要來源。
原動機可以提供機組的有功功率和各種損耗,包括機械損耗,電磁損耗等等。
1831年9月23日,法拉第發(fā)明發(fā)電機。英國科學家法拉第于1831 年發(fā)現(xiàn)了電磁感應原理。這一在人類社會發(fā)展過程中起到重要作用的原理是說:"當磁場的磁力線發(fā)生變化時,在其周圍的導線中就會感應產(chǎn)生電流。"
法拉第曾煞費苦心,通過研究和反復實驗,終于發(fā)現(xiàn)了這一影響巨大的科學原理,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。發(fā)電機是把機械能把轉(zhuǎn)化成電能的裝置。通過原動機先將各類一次能源蘊藏的能量轉(zhuǎn)換為機械能,然后通過發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能,經(jīng)輸電、配電網(wǎng)絡送往各種用電場合。由于一次能源形態(tài)的不同,可以制成不同的發(fā)電機。
利用水利資源和水輪機配合,可以制成水輪發(fā)電機;由于水庫容量和水頭落差高低不同,可以制成容量和轉(zhuǎn)速各異的水輪發(fā)電機。利用煤、石油等資源,和鍋爐,氣輪機配合,可以制成汽輪發(fā)電機,這種發(fā)電機多為高速電機(3000rpm)。
此外還有利用風能、原子能、地熱等能量的各類發(fā)電機。此外,由于發(fā)電機工作原理不同又分作直流發(fā)電機,異步發(fā)電機和同步發(fā)電機。目前在廣泛使用的大型發(fā)電機都是同步發(fā)電機。
在當時的機械制造水平,變速系統(tǒng)成本高昂。因此,原動機的轉(zhuǎn)速直接成為發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。發(fā)電機的極數(shù)受制于材料,對頻率的提高有諸多的限制。
西屋公司首建于1895年的尼加拉瓜瀑布水電站,選用的頻率就是25 Hz(12極250RPM),主要因為水輪機的轉(zhuǎn)速是限定的。由于該電站的重要性和西屋公司的統(tǒng)治地位,25 Hz也一度成為北美低頻交流的頻率標準(美國北部、加拿大渥太華、魁北克地區(qū)的一些配電系統(tǒng)一直沿用到20世紀50年代)。