現(xiàn)在我們生活在電力時代,我們的生活和生產(chǎn)都離不開電。那么,世界上是先有電動機呢還是先有發(fā)電機呢?從邏輯上講,先得有發(fā)電機而后才有電動機,但情況并不是這樣,歷史上,最先出現(xiàn)的是電動機,而有才有了發(fā)電機。
工業(yè)革命以后,蒸汽動力得以普遍應用。但隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,蒸汽動力輸送和管理不便的缺點日益突出,迫使人們努力尋找新的動力源。19世紀初期,人們己積累了有關(guān)電磁現(xiàn)象的豐富知識。在此華礎(chǔ)上,法拉第于1821年發(fā)現(xiàn)了載流導體在磁場中受力的現(xiàn)象(即電動機的作用原理),并首次使川模型表演了這種把電能轉(zhuǎn)換為機械能的過程。很快,原始型式的電動機就被制造出來了。但由于驅(qū)動源是蓄電池。當時極為昂貴,經(jīng)濟性遠不能與蒸汽機相抗衡,因而也就不能被推廣。
為此,人們積極尋求能將機械能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。法拉第本人亦堅持研究。在進行了大量的實驗研究以后,1831年,他又發(fā)現(xiàn)了電磁感應定律。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運動,再加上一個換向裝置,制成了一臺原始型旋轉(zhuǎn)磁極式直流發(fā)電機。這就是現(xiàn)代直流發(fā)電機的雛形。雖然早在1833年,楞次已經(jīng)證明了電機的可逆原理,但在1870年以前。直流發(fā)電機和電動機一直被看作兩種不同的電機而獨立發(fā)展著。
電磁感應定律發(fā)現(xiàn)了,直流發(fā)電機也發(fā)明了,但經(jīng)濟性、可靠性、容量卻未達到實用化要求即廉價直流電源的問題并沒有很快得到解決,因而電動機的應用和發(fā)展依然緩慢。加之在1860年以前,人們還不善于從F=BLI的角度考察問題,幾乎都將電磁鐵之間的相互吸引和排斥作為電動機結(jié)構(gòu)設計的基木指導思想,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起到了制約作用。需求產(chǎn)生動力。為解決廉價直流電源這一電動機應川中的瓶頸問題,直流發(fā)電機獲得了快速發(fā)展。在1834-1870年這段時間內(nèi),發(fā)電機研究領(lǐng)域產(chǎn)生了三項重大的發(fā)明和改進。在勵磁方面,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)又從蓄電池他勵發(fā)展到發(fā)電機自勵。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機模型中就已經(jīng)提出過,但沒有受到重視,直至在發(fā)電機中被采用之后,人們才將發(fā)電機和電動機中的這兩種結(jié)構(gòu)進行了對比,并址終使電機的可逆原理被人家所接受,從此,發(fā)電機和電動機的發(fā)展合二為一。
然而,隨著直流電的廣泛應用,直流電機的固有缺點也很快暴露出來。首先,遠距離輸電時,要減少線路損耗,就必須升高電壓,而制造高壓直流發(fā)電機卻有很多不可克服的困難。此外,單機容量不斷增人,電機的換向也就變得越來越困難。因此,19世紀80年代以后,人們的注意力逐漸向交流電機方面轉(zhuǎn)移。下篇將介紹交流電機的形成和發(fā)展。