現(xiàn)在我們生活在電力時(shí)代,我們的生活和生產(chǎn)都離不開電。那么,世界上是先有電動(dòng)機(jī)呢還是先有發(fā)電機(jī)呢?從邏輯上講,先得有發(fā)電機(jī)而后才有電動(dòng)機(jī),但情況并不是這樣,歷史上,最先出現(xiàn)的是電動(dòng)機(jī),而有才有了發(fā)電機(jī)。
工業(yè)革命以后,蒸汽動(dòng)力得以普遍應(yīng)用。但隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,蒸汽動(dòng)力輸送和管理不便的缺點(diǎn)日益突出,迫使人們努力尋找新的動(dòng)力源。19世紀(jì)初期,人們己積累了有關(guān)電磁現(xiàn)象的豐富知識(shí)。在此華礎(chǔ)上,法拉第于1821年發(fā)現(xiàn)了載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的現(xiàn)象(即電動(dòng)機(jī)的作用原理),并首次使川模型表演了這種把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過(guò)程。很快,原始型式的電動(dòng)機(jī)就被制造出來(lái)了。但由于驅(qū)動(dòng)源是蓄電池。當(dāng)時(shí)極為昂貴,經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)不能與蒸汽機(jī)相抗衡,因而也就不能被推廣。
為此,人們積極尋求能將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。法拉第本人亦堅(jiān)持研究。在進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究以后,1831年,他又發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。在這一基本定律的指異下,第二年,皮克西利用磁鐵和線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng),再加上一個(gè)換向裝置,制成了一臺(tái)原始型旋轉(zhuǎn)磁極式直流發(fā)電機(jī)。這就是現(xiàn)代直流發(fā)電機(jī)的雛形。雖然早在1833年,楞次已經(jīng)證明了電機(jī)的可逆原理,但在1870年以前。直流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)一直被看作兩種不同的電機(jī)而獨(dú)立發(fā)展著。
電磁感應(yīng)定律發(fā)現(xiàn)了,直流發(fā)電機(jī)也發(fā)明了,但經(jīng)濟(jì)性、可靠性、容量卻未達(dá)到實(shí)用化要求即廉價(jià)直流電源的問(wèn)題并沒(méi)有很快得到解決,因而電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展依然緩慢。加之在1860年以前,人們還不善于從F=BLI的角度考察問(wèn)題,幾乎都將電磁鐵之間的相互吸引和排斥作為電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基木指導(dǎo)思想,這木身就帶有很大的局限性,更何況以蓄電池為主的昂貴的供電方式也確實(shí)起到了制約作用。需求產(chǎn)生動(dòng)力。為解決廉價(jià)直流電源這一電動(dòng)機(jī)應(yīng)川中的瓶頸問(wèn)題,直流發(fā)電機(jī)獲得了快速發(fā)展。在1834-1870年這段時(shí)間內(nèi),發(fā)電機(jī)研究領(lǐng)域產(chǎn)生了三項(xiàng)重大的發(fā)明和改進(jìn)。在勵(lì)磁方面,首先從永磁體轉(zhuǎn)變到采用電流線圈,
其后,1866年,西門了兄弟(W & C W Siemens)又從蓄電池他勵(lì)發(fā)展到發(fā)電機(jī)自勵(lì)。在電樞方面,格拉姆(Gramme)于1870年提出采用環(huán)形繞組。雖然這種繞組早在電動(dòng)機(jī)模型中就已經(jīng)提出過(guò),但沒(méi)有受到重視,直至在發(fā)電機(jī)中被采用之后,人們才將發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中的這兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比,并址終使電機(jī)的可逆原理被人家所接受,從此,發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的發(fā)展合二為一。
然而,隨著直流電的廣泛應(yīng)用,直流電機(jī)的固有缺點(diǎn)也很快暴露出來(lái)。首先,遠(yuǎn)距離輸電時(shí),要減少線路損耗,就必須升高電壓,而制造高壓直流發(fā)電機(jī)卻有很多不可克服的困難。此外,單機(jī)容量不斷增人,電機(jī)的換向也就變得越來(lái)越困難。因此,19世紀(jì)80年代以后,人們的注意力逐漸向交流電機(jī)方面轉(zhuǎn)移。下篇將介紹交流電機(jī)的形成和發(fā)展。