直流发电机

概念定义

直流发电机（DC Generator，也称 dynamo）是一种把机械能转换为直流电能的发电设备，属于直流电机和发电机的一类。电机能够在机械能与电能之间进行转换，其中把机械能转换成电能的装置称为发电机；直流发电机则以直流电形式输出转换所得的电能。它与直流电动机的能量转换方向相反，后者把直流电能转换为机械能。

工作原理

直流发电机主要依据电磁感应原理工作。原动机带动发电机的运动部分旋转，使导体与磁场产生相对运动。导体所处的磁场发生变化或导体切割磁力线时，绕组内产生感应电势；接线端子接入闭合回路后，电路中便形成电流，完成从机械能到电能的转换。

电机实现能量转换的基本条件是存在耦合磁场。建立磁场所需的电流称为励磁电流，磁动势、磁阻与磁通共同构成其磁路关系。电机铁芯可采用磁导率较高的硅钢片，以增强磁场，使较小的励磁电流能够建立较大的磁通。直流发电机按励磁方式可分为他励、串励、并励和复励。

技术构成

发电机的基本结构包括定子、转子、端盖、轴承和接线端子等部分。定子通常由铁芯、绕组、机座及固定结构件组成；转子包含铁芯或磁极、磁轭、绕组和转轴等部件。端盖与轴承负责连接、支承定子和转子，使转子能够在定子内部稳定旋转。直流发电机还设有换向器，其存在使这类设备的制造和维护较为复杂，成本也相对较高。

按照主磁场相对于转轴的方向，电机还可分为径向磁场和轴向磁场结构。径向磁场电机的主磁场沿转轴的直径方向分布；轴向磁场电机又称圆盘电机，其主磁场沿转轴方向分布。

应用场景

直流发电机可为需要直流电源的设备和工艺供电，应用包括直流电动机供电、电解、电镀、电冶炼、蓄电池充电，以及为交流发电机提供励磁电源。其输出电势波形较好，电磁干扰较小，但换向器增加了设备制造、维护和使用成本。

随着交流电系统普及，大型直流发电机已逐渐退出主流发电应用。在许多需要直流电的场合，通常先由交流发电机产生交流电，再通过整流器转换成直流电。

技术演进

1866年，维尔纳·冯·西门子与西门子公司的其他工程师制成早期直流发电机。1882年，爱迪生电灯公司在伦敦建立发电站，安装三台110伏特直流发电机，为1500盏16瓦白炽灯供电。这类设备曾直接服务于早期直流供电系统，后来则随着交流发电及整流技术的发展而改变应用范围。