發電機

發電機

發電機(英文名稱:Generators)是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備,它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動,將水流,氣流,燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發電機,再由發電機轉換為電能。發電機在工農業生產、國防、科技及日常生活中有廣泛的用途。

發電機的形式很多,但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。因此,其構造的一般原則是:用適當的導磁和導電材料構成互相進行電磁感應的磁路和電路,以產生電磁功率,達到能量轉換的目的。

  • 中文名稱
    發電機
  • 外文名稱
    The generator
  • 功能
    發電
  • 種類
    直流發電機和交流發電機

工作原理

發電機主要由定子轉子端蓋.電刷.機座軸承等部件構成。

定子由機座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結構件組成。

發電機發電機

轉子由轉子鐵芯、轉子磁極(有磁扼.磁極繞組)、滑環、(又稱銅環.集電環)、風扇及轉軸等部件組成。

通過軸承、機座及端蓋將發電機的定子,轉子連線組裝起來,使轉子能在定子中旋轉,通過滑環通入一定勵磁電流,使轉子成為一個旋轉磁場,定子線圈做切割磁力線的運動,從而產生感應電勢,通過接線端子引出,接在回路中,便產生了電流。由于電刷與轉子相連處有斷路處,使轉子按一定方向轉動,產生交變電流所以家庭電路等電路中是交變電流,簡稱交流電。中國電網輸出電流的頻率是50赫茲。

汽輪發電機 與汽輪機配套的發電機。為了得到較高的效率,汽輪機一般做成高速的,通常為3000轉/分(頻率為50赫)或3600轉/分(頻率為60赫)。核電站中汽輪機轉速較低,但也在1500轉/分以上。高速汽輪發電機為了減少因離心力而產生的機械應力以及降低摩耗,轉子直徑一般做得比較小,長度比較大,即採用細長的轉子。特別是在3000轉/分以上的大容量高速機組,由于材料強度的關系,轉子直徑受到嚴格的限製,一般不能超過 1.2米。而轉子本體的長度又受到臨界速度的限製。當本體長度達到直徑的6倍以上時,轉子的第二臨界速度將接近于電機的運轉速度,運行中可能發生較大的振動。所以大型高速汽輪發電機轉子的尺寸受到嚴格的限製。10萬千瓦左右的空冷電機其轉子尺寸已達到上述的極限尺寸,要再增大電機容量,隻有靠增加電機的電磁負荷來實現。為此必須加強電機的冷卻。所以 5~10萬千瓦以上的汽輪發電機都採用了冷卻效果較好的冷或水冷技術。70年代以來,汽輪發電機的最大容量已達到130~150萬千瓦。從1986年以來,在高臨界溫度超導電材料研究方面取得了重大突破。超導技術可望在汽輪發電機中得到套用,這將在汽輪發電機發展史上產生一個新的飛躍。

延長壽命

新買的柴油發電機如何使用可延長發電機組的使用壽命:

新購買的柴油發電機組需要註意一下幾點,正確使用和維護發電機組可延長發電機組的使用壽命:

1.起動前的準備工作

(1)機房操作人員應遵守安全操作規程,穿工作服和絕緣鞋,機組人員應分工明確。

(2)檢查飛輪及發電機部分防欄桿罩是否完好。

(3)檢查各變速箱、離合器、調速器、油位、各緊韌體等,確認完好,油水溫度不低于20度時,方可起動。

(4)將各系統管路閘門設定在“工作”位置。

(5)檢查傳動機構的連結螺栓,並緊固好。

(6)將離合器手柄壓力是否正常,超速保險裝置是否定位。

(7)檢查貯氣瓶壓力是否正常,超速保險裝置是否定位。

發電機

(8)開啟打氣泵的排污閥。

(9)檢查迴圈水泵、機油泵、燃油泵是否正常。

(10)將勵磁電阻置于最大的電阻位置,並將送電開關斷開。

2.起動和運行操作

(1)對于停機超過24h的機組,須先開啟試動閥,並起動機油泵。對于停機超過7天的機組,應測量勵磁機及操作電路的絕緣電阻,必須符合要求。

(2)起動燃油泵,放出管路中的空氣,觀察電壓是否在規定的範圍內。若正常,方可進行正式起動。

(3)察看起動電源的電壓是否符合要求。若電壓正常,按下起動按鈕等柴油發動機正常運行後即松開。

(4)當柴油發動機運轉後,觀察機油壓力表的指示值,當升到規定值以上時,停止機油泵,並關閉掃氣泵排污閥,穿好前離合器螺釘。

(5)當發電機起動後,即認為發電機及全部電氣設備均已帶電,人體不得接觸帶電部位。

(6)發電機起動後,應逐漸提高柴油發動機的轉速,並進行送電前的檢查。

(7)逐漸調整柴油發動機的轉速,但在調整時應註意觀察發電機運轉是否正常。正常時,集電環及換向器上的電刷應無跳動、無冒火花現象、無異常響聲。

(8)調整發電機輸出的電壓和頻率,其電壓值應穩定並達到380v+-10v,頻率應達到50Hz+-0.5Hz。

3.發電機回收

發電機回收再利用,可以極大節省資源的浪費,合理利用,在能源上給與極幫助和推動作用。

類型介紹

由于每一次能源形態的不同,可以製成不同的發電機。

利用水利資源和水輪機配合,可以製成水輪發電機;由于水庫容量和水頭落差高低不同,可以製成容量和轉速各異的水輪發電機。

利用煤、石油等資源,和鍋爐,渦輪蒸汽機配合,可以製成汽輪發電機,這種發電機多為高速電機(3000rpm)。

此外還有利用風能、原子能、地熱、潮汐等能量的各類發電機。

此外,由于發電機工作原理不同又分作直流發電機,非同步發電機和同步發電機。目前在廣泛使用的大型發電機都是同步發電機。

柴油發電機

基本信息

由內燃機驅動的發電機。它起動迅速,操作方便。但內燃機發電成本較高,所以柴油發電機組主要用作應急備用電源,或在流動電站和一些大電網還沒有到達的地區使用。柴油發電機通常在1000轉/分以上,容量在幾千瓦到幾千千瓦之間,尤以200千瓦以下的機組套用較多。它製造比較簡單。柴油機軸上輸出的轉矩呈周期性脈動,所以發電機是在劇烈振動的條件下工作。因此,柴油發電機的結構部件,特別是轉軸要有足夠的強度和剛度,以防止這些部件因振動而斷裂。此外,為防止因轉矩脈動而引起發電機旋轉角速度不均勻,造成電壓波動,引起燈光閃爍,柴油發電機的轉子也要求有較大的轉動慣量,而且應使軸系的固有扭振頻率與柴油機的轉矩脈動中任一交變分量的頻率相差20%以上,以免發生共振,造成斷軸事故。

發電機

柴油發電機組

主要由柴油機、發電機和控製系統組成,柴油機和發電機有兩種連線方式,一為柔性連線,即用連軸器把兩部分對接起來,二為剛性連線,用高強度螺栓將發電機鋼性連線片和柴油機飛輪盤連線而成,目前使用剛性連線比較多一些,柴油機和發電機連線好後安裝在公共底架上,然後配上各種感測器,如水溫感測器,通過這些感測器,把柴油機的運行狀態顯示給操作員,而且有了這些感測器,就可以設定一個上限,當達到或超過這個限定值時控製系統會預先報警,這個時候如果操作員沒有採取措施,控製系統會自動將機組停掉,柴油發電機組就是採取這種方式起自我保護作用的。感測器起接收和反饋各種信息的作用,真正顯示這些資料和執行保護功能的是機組本身的控製系統。

柴油發電機型號含義

柴油機發電機組是以柴油機作動力,驅動同步交流發電機而發電的電源設備。為了便于生產管理和使用,國家對柴油機發電機組的名稱和型號編製方法做了統一規定,機組的型號排列和符號含義如下圖

1
2
3
4
5
6
7

柴油發電機組的型號

其中符號和數位代表的型號含義如下:

1---輸出額定功率(KW),用數位表示。

2---輸出電壓種類G代表交流工頻;P代表交流中頻;S代表交流雙頻;Z代表直流。

3---發電機組類型;F代表陸用;FC代表船用;Q代表汽車用;T代表掛車用。

4---控製特征,缺位為手動(普通型)機組;Z代表自動化機組;S代表低噪聲機組;SZ代表低噪音自動化機組。

5---設計序號,用數位表示。

6---變型代號,用數位表示。

7---環境特征,缺位普通型;TH代表濕熱型。

柴油發電機組含義

柴油發電機主要結構

柴油發電機的主要結構包括柴油發電機、發電機、水箱、控製系統、底架。 ⑸120GFSZ1代表輸出額定功率120KW、交流工頻、陸用、低噪聲、設計序列號為1的自動化柴油發電機組。

⑹200GFC1代表輸出額定功率200KW、交流工頻、船用、設計序列號為1柴油發電機組。

⑺120GT6代表輸出額定功率120KW、交流工頻、掛車式(即拖車式)、設計序列號為6的柴油發電機組。

⑻90GQ1代表輸出額定功率為90KW、交流工頻、汽車式、設計序列號為1的柴油發電機組。

⑼17ZQ1代表輸出額定功率17KW、直流、汽車式、設計序列號為1的柴油發電機組。

有的國產柴油發電機組系列型號是由機組生產廠自行確定的,與上述型號含義不同。

柴油發電機原理

柴油機驅動發電機運轉,將柴油的能量轉化為電能。

在柴油機汽缸內,經過空氣濾清器過濾後的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油 充分混合,在活塞上行的擠壓下,體積縮小,溫度迅速升高,達到柴油的燃點。柴油被點燃,混合氣體劇烈燃燒,體積迅速膨脹,推動活塞下行,稱為‘作功’。各汽缸按一定順序依次作功,作用在活塞上的推力經過連桿變成了推動曲軸轉動的力量,從而帶動曲軸旋轉。

發電機

將無刷同步交流發電機與柴油機曲軸同軸安裝,就可以利用柴油機的旋轉帶動發電機的轉子,利用‘電磁感應’原理,發電機就會輸出感應電動勢,經閉合的負載回路就能產生電流。

這裏隻描述發電機組最基本的工作原理。要想得到可使用的、穩定的電力輸出,還需要一系列的柴油機和發電機控製、保護器件和回路。

柴油發電機組是一種獨立的發電設備,系指以柴油等為燃料,以柴油機為原動機帶動發電機發電的動力機械。整套機組一般由柴油機、發電機、控製箱、燃油箱、起動和控製用蓄電瓶、保護裝置、應急櫃等部件組成。整體可以固定在基礎上,定位使用,亦可裝在拖車上,供移動使用。柴油發電機組屬非連續運行發電設備,若連續運行超過12h,其輸出功率將低于額定功率約90%。盡管柴油發電機組的功率較低,但由于其體積小、靈活、輕便、配套齊全,便于操作和維護,所以廣泛套用于礦山、鐵路、野外工地、道路交通維護、以及工廠、企業、醫院等部門,作為備用電源或臨時電源。同時這種小型的發電機組也可以作為小型的移動電站使用,成為很多企業的後備電源使用。

柴油發電機品牌

柴油發電機的品牌是以柴油機的品牌來定義的,也就是配的什麽柴油發動機,那麽也就叫什麽柴油發電機。現在市場上主要的品牌有康明斯、上柴、玉柴、濰柴、勞斯萊斯、三菱、卡特、沃爾沃、MTU、道依茨等國內外知名品牌。

安裝規程

一、機組啓動前的準備

1、檢查潤滑油的油位、冷卻液液位、燃油量

2、檢查柴油機的供油、潤滑、冷卻等系統各個管路及接頭有無漏油漏水現象

3、檢查電氣線路有無破皮等漏電隱患,接地線電氣線路是否松動,機組與基礎的連線是否牢固

4、若環境溫度低于零度時,須在散熱器內增加一定比例的防凍劑。

5、柴油發電機組第一次啓動或停機較長時間後再次啓動,應先用手壓泵排盡燃油系統內的空氣。

二、啓動

1、合上控製箱內的保險後,按啓動按鈕,按下按鈕3~5s,若啓動不成功,應等20s左右再次啓動。若多次啓動不成功,應停止啓動操作,排除電瓶電壓或油路等故障因數後,再次啓動。

2、啓動時應觀察幾油壓力,若油壓無顯示或很低時,應立即停車檢查

三、運行

1、機組啓動後,檢查控製箱模組各項參數;機油壓力、水溫、電壓、頻率等。

2、通常情況下,機組啓動後轉速直接達到額定轉速;有怠速要求的機組,怠速時間一般為3~5min,怠速時間不易過長,否則可能燒壞發電機相關元器件。

3、檢查機組油路、水路及電器的滲漏情況

4、檢查機組各連線處的緊固情況,看有無松動和劇烈振動。

5、觀察機組各種保護和監視裝置是否正常

6、當轉素達到額定轉速,起空載運行的各項參數穩定後,合閘供電。

7、檢查確認控製屏各項參數是否在允許的範圍內,再次檢查機組的振動,有無三漏及其他故障。

8、機組運行時嚴禁超載。

四、正常停機

停機前必須先分閘,一般情況卸載後需運行3~5min停機。

五、緊急停機

1、發電機組運轉出現異常情況時,必須立即停機。

2、緊急停機時,按下急停按鈕或將噴油泵停機控製手柄迅速推倒停車位置。

六、保養事項

1、柴油機濾芯更換時間為300H;空氣濾芯更換時間為每400H;機油濾芯第一次更換時間為50H,以後為250H。

2、機油第一次更換時間為50H,以後機油正常更換時間為每250H。

滾筒直流發電機

1、購買和使用發電機,應當符合銘牌上的技術要求,如電壓,功率和額定輸出電流等。例如用于豐收—27型耕耘機,東方紅—40型耕耘機等,常用150瓦發電機,額定輸出電流為13安;用于鐵牛—55型耕耘機常用220瓦發電機,額定輸出電流為18安。

2、用于耕耘機上的發電機通常為並激式,也就是說發電機激磁線圈是並聯的,所以,總要有一端通過機殼與電樞線圈是並聯的,所以,總要有一端通過機殼與電樞線圈相接。若激磁線圈在發電機內通過機殼與電樞線圈相接叫內搭鐵(圖5—1),即叫“內搭鐵發電機”;若激磁線圈在發電機外通過調節器搭鐵(圖5—2),即叫“外搭鐵發電機”。國產耕耘機目前使用的直流發電機均為內搭鐵。在接線時,一定要將激磁線圈的引出線與搭鐵的碳刷架相接,激磁線圈便無電流通過,發電機不會發電。另外有些進口的耕耘機上使用外搭鐵發電機,如果改為內搭鐵發電機,隻要調換發電機激磁線圈抽頭接線即可。

發電機

3、發電機殼上兩個接線柱,一般均有“電樞”“磁場”字樣註明。如文字標註不清,可用下述方法識別。

1) 電樞接線柱:直徑較粗;是接在絕緣的刷架上。

2) 磁場接線柱:直徑較細;磁場線圈一個端頭就按在上面。

4 、在耕耘機上的發電機是由發動機帶動的,所以轉動方向是一定的,在檢修時若將發電機反向旋轉就不發電,這是因為正轉時電樞線圈在磁場的作用下感應出的電流經調節器與激磁線圈相通。激磁線圈通電後的磁場方向與鐵芯剩磁方向相同,因而磁場不斷增強,電壓迅速升高。反轉時電流方向與正轉時相反,使激磁線圈通電後的磁場方向與鐵芯剩磁方向相反,磁場越來越弱,使發電機不能發電。

5、當發電機電樞不經負載短路時,發電場是不會燒壞的。這是因為耕耘機上使用的直流發電機均為並激式。發電機于額定功率下工作時,電樞繞組產生的電流大部分輸向外電路,小部分輸入激磁繞組產生磁場。當電樞接線柱與機殼短路時,發電機電流迅速增大,此時在電機內產生很大的壓降和強烈的電樞反應,使輸出的電壓急劇下降,激磁電流迅速消失,發電機電壓趨近于零。因此,當電樞接線柱與機殼短路時不會燒壞發電機。

6、在使用中有時發現發電機極性突然改變的現象(即發出的電流方向改變)。這是因為輸出電流驟然增大時,電機內部強烈的電樞反應使鐵芯剩磁方向改變而引起。遇到這種情況必須將其改變過來,才能使充電電路正常工作。改變的方法是:將蓄電池正極與機殼連線,負極與磁場接線柱相觸2—3秒,即能改變磁極鐵芯的剩磁方向。(在正極搭鐵的系統中)。有時,在檢修中用蓄電池做電源,用跳火花法檢查激磁線圈故障時,如不註意連線的極性,把蓄電池負極當成搭鐵極,改變了激磁線圈的電流方向,從而使鐵芯剩磁方向改變了。由于剩磁方向的改變,則發電機電壓極性也隨之改變。這是應當註意的。

7、一般的直流發電機整流子銅片間的雲母片都低于銅片。這是因為銅片比雲母片磨損速度快,使用一段時間雲母片就會高出整流子銅片,使碳刷懸空。這樣整流子和碳刷之間就會出現強烈火花。為避免此現象,整流子車光後套用鋸片將雲母割低于整流子銅片0.8毫米左右。但有的直流發電機如ZF—28型和ZF—33型,整流子銅片間採用人工雲母,它與銅片磨損速度相近,故出廠時未將雲母片割低,檢修這種發電機就不需割低。

風力發電機

是將風能轉換為機械功的動力機械,又稱風車。廣義地說,它是一種以太陽為熱源,以大氣為工作介質的熱能利用發動機。風力發電利用的是自然能源。相對柴油發電要好的多。但是若應急來用的話,還是不如柴油發電機。風力發電不可視為備用電源,但是卻可以長期利用。

水利發電機是將水的動能和重力勢能轉換為機械功的動力機械。中國的三峽就是很好的例子。在發電這一塊最好要數核能發電了,不過相對核能污染較大。所以中國現在廣泛還是用煤炭發電。目前中國煤炭資源吃緊,煤炭價格一直在漲,這也是為什麽現在會有電荒的出現的主要原因。

運行管理

風力發電機組的控製系統是採用工業微處理器進行控製,一般都由多個CPU並列運行,其自身的抗幹擾能力強,並且通過通信線路與電腦相連,可進行遠程控製,這大大降低了運行的工作量。所以風機的運行工作就是進行遠程故障排除和運行資料統計分析及故障原因分析。

1.遠程故障排除

風機的大部分故障都可以進行遠程復位控製和自動復位控製。風機的運行和電網質量好壞是息息相關的,為了進行雙向保護,風機設定了多重保護故障,如電網電壓高、低,電網頻率高、低等,這些故障是可自動復位的。由于風能的不可控製性,所以過風速的極限值也可自動復位。還有溫度的限定值也可自動復位,如發電機溫度高,齒輪箱溫度高、低,環境溫度低等。風機的過負荷故障也是可自動復位的。

除了自動復位的故障以外,其它可遠程復位控製故障引起的原因有以下幾種:

⑴風機控製器誤報故障;

⑵各檢測感測器誤動作;

⑶控製器認為風機運行不可靠。

2.運行資料統計分析

對風電場設備在運行中發生的情況進行詳細的統計分析是風電場管理的一項重要內容。通過運行資料的統計分析,可對運行維護工作進行考核量化,也可對風電場的設計,風資源的評估,設備選型提供有效的理論依據。

每個月的發電量統計報表,是運行工作的重要內容之一,其真實可靠性直接和經濟效益掛鉤。其主要內容有:風機的月發電量,場用電量,風機的設備正常工作時間,故障時間,標準利用小時,電網停電,故障時間等。

風機的功率曲線資料統計與分析,可對風機在提高出力和提高風能利用率上提供實踐依據。例如,在對國產化風機的功率曲線分析後,我們對後三台風機的安裝角進行了調節,降低了高風速區的出力,提高了低風速區的利用率,減少了過發故障和發電機溫度過高故障,提高了設備的可利用率。通過對風況資料的統計和分析,我們掌握了各型風機隨季節變化的出力規律,並以此可製定合理的定期維護工作時間表,以減少風資源的浪費。

3.故障原因分析

我們通過對風機各種故障深入的分析,可以減少排除故障的時間或防止多發性故障的發生次數,減少停機時間,提高設備完好率和可利用率。如對150kW風機偏航電機過負荷這一故障的分析,我們得知有以下多種原因導致該故障的發生,首先機械上有電機輸出軸及鍵塊磨損導致過負荷,偏航滑靴間隙的變化引起過負荷,偏航大齒盤斷齒發生偏航電機過負荷,在電氣上引起過負荷的原因有軟偏模組損壞,軟偏觸發板損壞,偏航接觸器損壞,偏航電磁剎車工作不正常等。又如,在對Jacobs系列風機控製電壓消失故障分析中,我們採用排除實驗法,將安全鏈當中有可能引起該故障的測量信號元件用信號繼電器和短接線進行電路改造,最終將故障原因定位在過速壓力開關的整定上,將該故障的發生次數減少,提高了設備使用率,減少了閘墊的更換次數,降低了運行成本。

設備維護

風力發電機是集電氣、機械、空氣動力學等各學科于一體的綜合產品,各部分緊密聯系,息息相關。風力機維護的好壞直接影響到發電量的多少和經濟效益的高低;風力機本身性能的好壞,也要通過維護檢修來保持,維護工作及時有效可以發現故障隱患,減少故障的發生,提高風機效率。

風機維護可分為定期檢修和日常排故維護兩種方式。

1.風機的定期檢修維護

定期的維護保養可以讓設備保持最佳期的狀態,並延長風機的使用壽命。定期檢修維護工作的主要內容有:風機聯接件之間的螺栓力矩檢查(包括電氣連線),各傳動部件之間的潤滑和各項功能測試。

風機在正常運行中時,各聯接部件的螺栓長期運行在各種振動的合力當中,極易使其松動,為了不使其在松動後導致局部螺栓受力不均被剪下,我們必須定期對其進行螺栓力矩的檢查。在環境溫度低于-5℃時,應使其力矩下降到額定力矩的80%進行緊固,並在溫度高于-5℃後進行復查。我們一般對螺栓的緊固檢查都安排在無風或風小的夏季,以避開風機的高出力季節。

風機的潤滑系統主要有稀油潤滑(或稱礦物油潤滑)和幹油潤滑(或稱潤滑脂潤滑)兩種方式。風機的齒輪箱和偏航減速齒輪箱採用的是稀油潤滑方式,其維護方法是補加和採樣化驗,若化驗結果表明該潤滑油已無法再使用,則進行更換。幹油潤滑部件有發電機軸承,偏航軸承,偏航齒等。這些部件由于運行溫度較高,極易變質,導致軸承磨損,定期維護時,必須每次都對其進行補加。另外,發電機軸承的補加劑量一定要按要求數量加入,不可過多,防止太多後擠入電機繞組,使電機燒壞。

定期維護的功能測試主要有過速測試,緊急停機測試,液壓系統各元件定值測試,振動開關測試,扭纜開關測試。還可以對控製器的極限定值進行一些常規測試。

定期維護除以上三大項以外,還要檢查液壓油位,各感測器有無損壞,感測器的電源是否可靠工作,閘片及閘盤的磨損情況等方面。

2.日常排故維護

風機在運行當中,也會出現一些故障必須到現場去處理,這樣我們就可順便進行一下常規維護。首先要仔細觀察風機內的安全平台和梯子是否牢固,有無連線螺栓松動,控製櫃內有無糊味,電纜線有無位移,夾板是否松動,扭纜感測器拉環是否磨損破裂,偏航齒的潤滑是否幹枯變質,偏航齒輪箱、液壓油及齒輪箱油位是否正常,液壓站的表計壓力是否正常,轉動部件與旋轉部件之間有無磨損,看各油管接頭有無滲漏,齒輪油及液壓油的濾清器的指示是否在正常位置等。第二是聽,聽一下控製櫃裏是否有放電的聲音,有聲音就可能是有接線端子松動,或接觸不良,須仔細檢查,聽偏航時的聲音是否正常,有無幹磨的聲響,聽發電機軸承有無異響,聽齒輪箱有無異響,聽閘盤與閘墊之間有無異響,聽葉片的切風聲音是否正常。第三,清理幹凈自己的工作現場,並將液壓站各元件及管接頭擦凈,以便于今後觀察有無泄漏。

雖然上述的常規維護項目並不是很完全,但我們隻要每次都能做到認真、仔細,一定能防止出現故障隱患,提高設備的完好率和可利用率。

要想運行維護好風力發電機組,在平時還要對風機相關理論知識進行深入地研究和學習,認真做好各種維護記錄並存檔,對庫存的備件進行定時清點,對各類風機的多發性故障進行深入細致分析,並力求對其做出有效預防。隻有防患于未然,才是我們運行維護的最高境界。

同步發電機

基本信息

作發電機運行的同步電機。是一種最常用的交流發電機。在現代電力工業中,它廣泛用于水力發電、火力發電、核能發電以及柴油機發電。由于同步發電機一般採用直流勵磁,當其單機獨立運行時,通過調節勵磁電流,能方便地調節發電機的電壓。若並入電網運行,因電壓由電網決定,不能改變,此時調節勵磁電流的結果是調節了電機的功率因數和無功功率。

發電機

同步發電機的定子、轉子結構與同步電機相同,一般採用三相形式,隻在某些小型同步發電機中電樞繞組採用單相。

工作特徵

表征同步發電機性能的主要是空載特徵和負載運行特徵。這些特徵是使用者選用發電機的重要依據。

空載特徵

發電機不接負載時,電樞電流為零,稱為空載運行。此時電機定子的三相繞組隻有勵磁電流If感生出的空載電動勢E0(三相對稱),其大小隨If的增大而增加。但是,由于電機磁路鐵心有飽和現象,所以兩者不成正比(圖1)。反映空載電動勢E0與勵磁電流If關系的曲線稱為同步發電機的空載特徵。

電樞反應

當發電機接上對稱負載後,電樞繞組中的三相電流會產生另一個旋轉磁場,稱電樞反應磁場。其轉速正好與轉子的轉速相等,兩者同步旋轉。

同步發電機的電樞反應磁場與轉子勵磁磁場均可近似地認為都按正弦規律分布。它們之間的空間相位差取決于空載電動勢E0與電樞電流I之間的時間相位差。電樞反應磁場還與負載情況有關。當發電機的負載為電感性時,電樞反應磁場起去磁作用,會導致發電機的電壓降低;當負載呈電容性時,電樞反應磁場起助磁作用,會使發電機的輸出電壓升高。

負載運行特徵

主要指外特徵和調整特徵。外特徵是當轉速為額定值、勵磁電流和負載功率因數為常數時,發電機端電壓U與負載電流I之間的關系,如圖2所示。調整特徵是轉速和端電壓為額定值、負載功率因數為常數時,勵磁電流If與負載電流I之間的關系,如圖3所示。圖2中還顯示出電阻性、電容性和電感性3種負載的情況。由于電樞反應磁場影響的不同,三者的曲線也不一樣。在外特徵中,從空載到額定負載時電壓的變化程度稱為電壓變化率△U,常用百分數表示為

同步發電機的電壓變化率約為20~40%。一般工業和家用負載都要求電壓保持基本不變。為此,隨著負載電流的增大,必須相應地調整勵磁電流。圖3所示為 3種不同性質負載下的調整特徵。雖然調整特徵的變化趨勢與外特徵正好相反,對于感性和純電阻性負載,它是上升的,而在容性負載下,一般是下降的。

高速同步發電機

因大多數發電機與原動機同軸聯動,火電廠都用高速汽輪機作原動機,所以汽輪發電機通常用高轉速的2極電機,其轉速達3000轉/分(在電網頻率為60赫時,為3600轉/分)。核電站多用4極電機,轉速為1500轉/分(當電網頻率為60赫時,為1800轉/分)。為適應高速、高功率要求,高速同步發電機在結構上一是採用隱極式轉子,二是設定專門的冷卻系統。

①隱極式轉子:外表呈圓柱形,在圓柱表面開槽以安放直流勵磁繞組,並用金屬槽楔固緊,使電機具有均勻的氣隙。由于高速旋轉時巨大的離心力,要求轉子有很高的機械強度。隱極式轉子一般由高強度合金鋼整塊鍛成,槽形一般為開口形,以便安裝勵磁繞組。在每一個極距內約有1/3部分不開槽,形成大齒;其餘部分的齒較窄,稱做小齒。大齒中心即為轉子磁極的中心。有時大齒也開一些較小的通風槽,但不嵌放繞組;有時還在嵌線槽底部銑出窄而淺的小槽作為通風槽。隱極式轉子在轉子本體軸向兩端還裝有金屬的護環和中心環。護環是由高強度合金製成的厚壁圓筒,用以保護勵磁繞組端部不至被巨大的離心力甩出;中心環用以防止繞組端部的軸向移動,並支撐護環。此外,為了把勵磁電流通入勵磁繞組,在電機軸上還裝有集電環和電刷。

②冷卻系統:由于電機中能量損耗和電機的體積成正比,它的量級與電機線度量級的三次方成比例,而電機散熱面的量級隻是電機線度量級的二次方。因此,當電機尺寸增大時(受材料限製,增大電機容量就得加大其尺寸),電機每單位表面上需要散發的熱量就會增加,電機的溫升將會提高。在高速汽輪發電機中,離心力將使轉子表面和轉子中心孔表面產生巨大的切向應力,轉子直徑越大,這種應力也越大。因此,在鍛件材料允許的應力極限範圍內,2極汽輪發電機的轉子本體直徑不能超過1250毫米。大型汽輪發電機要增大單機容量,隻有靠增加轉子本體的長度(即用細長的轉子)和提高電磁負荷來解決。目前,轉子長度可達8米,已接近極限。要繼續提高單機容量,隻能是提高電機的電磁負荷。這使大型汽輪發電機的發熱和冷卻問題變得特別突出。為此,已研製出多種冷卻系統。對于50000千瓦以下的汽輪發電機,多採用閉路空氣冷卻系統,用電機內的風扇吹拂發熱部件降溫。對于容量為5~60萬千瓦的發電機,廣泛使用氫冷。氫氣(純度99%)的散熱性能比空氣好,用它來取代空氣不僅散熱效果好,而且可使電機的通風摩擦損耗大為降低,從而能顯著提高發電機的效率。但是,採用氫冷必須有防爆和防漏措施,這使電機結構更為復雜,也增加了電極材料的消耗和成本。此外,還可採用液體介質冷卻,例如水的相對冷卻能力為空氣的50倍,帶走同樣的熱量,所需水的流量比空氣小得多。因此,線上圈裏採用一部分空心導線,導線中通水冷卻,就可以大大降低電機溫升,延緩絕緣老化,成長電機壽命。1956年,英國首創第一台12000千瓦定子線圈水內冷汽輪發電機。1958年,中國由浙江大學、上海電機廠首先研製成第一台定、轉子線圈都採用水內冷的 12000千瓦雙水內冷汽輪發電機,為這種冷卻方式奠定了基礎。世界一些國家在大容量電機中也廣泛採用水內冷技術,並製造出了幾十萬到一百多萬千瓦的巨型發電機。除了水冷外,液體冷卻介質還可使用變壓器油,其相對導熱能力約為水的40%,絕緣性能好,可將發電機額定電壓提高到幾萬伏,從而節約了升壓變壓器的投資。近年來,還在研究用氟利昂作為冷卻介質的蒸發冷卻技術。氟利昂絕緣好,很容易氣化,利用其氣化潛熱來冷卻電機,是一種有意義的探索方向。

發電機

低速同步發電機

多數由較低速度的水輪機或柴油機驅動。電機磁極數由4極到60極,甚至更多。對應的轉速為1500~100轉/分及以下。由于轉速較低,一般都採用對材料和製造工藝要求較低的凸極式轉子。

凸極式轉子的每個磁極常由1~2毫米厚的鋼板疊成,用鉚釘裝成整體,磁極上套有勵磁繞組(圖4)。勵磁繞組通常用扁銅線繞製而成。磁極的極靴上還常裝有阻尼繞組。它是一個由極靴阻尼槽中的裸銅條和焊在兩端的銅環形成的一個短接回路。磁極固定在轉子磁軛上,磁軛由鑄鋼鑄成。凸極式轉子可分為臥式和立式兩類。大多數同步電動機、同步調相機和內燃機或沖擊式水輪機拖動的發電機,都採用臥式結構;低速、大容量水輪發電機則採用立式結構。

臥式同步電機的轉子主要由主磁極、磁軛、勵磁繞組、集電環和轉軸等組成。其定子結構與非同步電機相似。立式結構必須用推力軸承承擔機組轉動部分的重力和水向下的壓力。大容量水輪發電機中,此力可高達四、五十兆牛(約相當于四、五千噸物體的重力),所以這種推力軸承的結構復雜,加工工藝和安裝要求都很高。按照推力軸承的安放位置,立式水輪發電機分為懸吊式和傘式兩種。懸吊式的推力軸承放在上機架的上部或中部,在轉速較高、轉子直徑與鐵心長度的比值較小時,機械上運行較穩定。傘式的推力軸承放在轉子下部的下機架上或水輪機頂蓋上。負重機架是尺寸較小的下機架,可節約大量鋼材,並能降低從機座基礎算起的發電機和廠房高度。

同步發電機的並聯運行 同步發電機絕大多數是並聯運行,並網發電的。各並聯運行的同步發電機必須頻率、電壓的大小和相位都保持一致。否則,並聯合閘的瞬間,各發電機之間會產生內部環流,引起擾動,嚴重時甚至會使發電機遭受破壞。但是,兩台發電機在投入並聯運行以前,一般說來它們的頻率與電壓的大小和相位是不會完全相同的。為了使同步發電機能投入並聯運行,首先必須有一個同步並列的過程。同步並列的方法可分為準同步和自同步兩種。同步發電機在投入並聯運行以後,各機負載的分配決定于發電機的轉速特徵。通過調節原動機的調速器,改變發電機組的轉速特徵,即可改變各發電機的負載分配,控製各發電機的發電功率。而通過調節各發電機的勵磁電流,可以改變各發電機無功功率分配和調節電網的電壓。

準同步並列

將已加勵磁的待投運發電機通過調節其原動機的轉速和改變該發電機的勵磁,使其和運行中的發電機的頻率差不超過0.1~0.5%。在兩機電壓相位差不超過10°的瞬間進行合閘並聯,兩者即可自動牽入同步運行。準同步並列的操作可以手動,也可以借自動裝置完成。

自同步並列

把待投入並聯的發電機轉速調到接近電網的同步轉速,在未加勵磁的條件下就合閘並聯,然後再加入勵磁,依靠發電機和電網之間出現的環流及相應產生的電磁轉矩把發電機迅速牽入同步。採用自同步並列時,由于減少了調節發電機轉速、電壓和選擇合閘瞬間所需的時間,所以並列的過程較快,特別適宜于電力系統事故情況下機組的緊急投入。但是此法在並列合閘瞬間的電流沖擊比較大,會使電網電壓短時下降,電機繞組端部承受較大的電磁力。

交流發電機

在日常生活中我們用交流發電機來供用電設備使用時,常發生用電設備不能正常工作的情況,其原因是發電機輸出的交流電不夠穩定,這時候需要電力穩壓器來穩定電壓,也就是我們日常生活中常用到的交流穩壓電源,交流穩壓電源能使發電機的輸出電壓精度穩定到我們用電設備正常工作所允許的範圍。

交流發電機構造

交流發電機的構造稍顯復雜。但是不論它是單相還是三相,都是由下列幾個主要部分組成:

⑴激磁部分,包括激磁機和磁場部分。

⑵電樞部分。

⑶機殼部分,包括裝置備部分的鐵架和機座。

非同步發電機

非同步發電機又稱“感應發電機”。利用定子與轉子間氣隙旋轉磁場與轉子繞組中感應電流相互作用的一種交流發電機。其轉子的轉向和旋轉磁場的轉向相同,但轉速略高于旋轉磁場的同步轉速。常用作小功率水輪發電機。

交流勵磁發電機又被人們稱之為雙饋發電機

三相非同步電動機

.交流勵磁發電機由于轉子方採用交流電壓勵磁,使其具有靈活的運行方式,在解決電站持續工頻過電壓、變速恆頻發電、抽水蓄能電站電動-發電機組的調速等問題方面有著傳統同步發電機無法比擬的優越性。交流勵磁發電機主要的運行方式有以下三種:1) 運行于變速恆頻方式;2) 運行于無功大範圍調節的方式;3) 運行于發電-電動方式。

發電機

隨著電力系統輸電電壓的提高,線路的成長,當線路的傳輸功率低于自然功率時,線路和電站將出現持續的工頻過電壓.為改善系統的運行特徵,不少技術先進的國家,在6"世紀A"年代初開始研究非同步發電機在大電力系統中的套用問題,並認為大系統採用非同步發電機後,可提高系統的穩定性,可靠性和運行的經濟性.

非同步發電機由于維護方便,穩定性好,常用作並網運行的小功率水輪發電機。當用原動機將非同步電機的轉子順著磁場旋轉方向拖動,並使其轉速超過同步轉速時,電機就進入發電機運行,並把原動機輸入的機械能轉變成電能送至電網。這時電機的勵磁電流取自電網。

非同步發電機也可以並聯電容,靠本身剩磁自行勵磁,獨立發電(見圖),這時發電機的電壓與頻率由電容值、原動機轉速和負載大小等因素決定。當負載改變,一般要相應地調節並聯的電容值,以維持電壓穩定。由于非同步電機並聯電容時,不需外加勵磁電源就可獨立發電,故在負荷比較穩定的場合,有可取之處。例如可用作農村簡易電站的照明電源或作為備用電源等。

保養維護

發電機保養

A 級 保 養

一、每日:

1)檢查並記錄發電機工作日報。

2)檢查發電機:機油平面,冷卻液平面。

3)日檢發電機有無損壞、摻漏,皮帶是否松弛或磨損。

二、每周:

1)重復每日的A級檢查。

2)檢查空氣濾清器,清潔或更換空氣濾清器芯子。

3)放出燃油箱及燃油濾清器中的水或沉積物。

4)檢查水過濾器。

5)檢查起動蓄電池。

6)起動發電機並檢查有無影響。

7)用空氣槍及清水冼冷卻器前後端的散熱片。

B 級 保 養

1)重復A級每日和每周的檢查。

2)更換發電機機油。(機油更換周期為250小時或一個月)

3)更換機油濾清器。(機油濾芯更換周期為250小時或一個月)

4)更換燃油濾清器濾芯。(更換周期為250小時或一個月)

5)更換冷卻液或檢查冷卻液。(水濾芯更換周期為250-300小時,在冷卻系統中加註補充冷卻液DCA)

6)清潔或更換空氣濾清器。(空氣濾清器更換周期為500-600小時)

C 級 保 養

1)更換柴油濾清器、機油濾清器、水過濾器,更換水箱中的水及機油。

2)調整風扇皮帶漲緊度。

3)檢查增壓器。

4)拆、檢及清洗PT泵、執行器。

5)拆開搖臂室蓋,檢查丁字壓板,氣門導管及進、排氣門。

6)調整油嘴升程;調整氣門間隙。

7)檢查充電發電機。

8)檢查水箱散熱器及清洗水箱外部散熱器。

9)水箱內加水箱寶,清洗水箱內部。

10)檢查柴油機感測器及連線導線。

11)檢查柴油機儀表箱。

操作規程

1、啓動前應檢查燃油箱油量是否充足,各油管及接頭處無漏油現象;冷卻系統水量是否充足、清潔、無滲漏,風扇皮帶松緊是否合適。檢查內燃機與發電機傳動部分應連線可靠,輸出線路的導線絕緣良好,各儀表齊全、有效。

2、啓動後,應低速運轉3~5分鍾,待溫度和機油壓輪均正常後,方可開始作業。發電機在升速中應無異響,滑環及整流子上電刷接觸良好,無跳動及冒火花現象。待運轉穩定,頻率、電壓達到額定值後,方可向外供電。

3、運行中出現異響、異味、水溫急劇上升及機油壓力急劇下降等情況時,應立即停機檢查並排除故障。

4、發電機功率因數不得超過遲相(滯後)0.95。頻率值的變動範圍不得超過0.5HZ。

5、停機前應先切斷各供電分路主開關,逐步減少載荷,然後切斷發電機供電主開關,將勵磁變阻器復回到電阻最大值位置,使電壓降至最低值,再切斷勵磁開關和中性點接地開關,最後停止內燃機運轉。

安裝規程

一、機組啓動前的準備

1、檢查潤滑油的油位、冷卻液液位、燃油量

2、檢查柴油機的供油、潤滑、冷卻等系統各個管路及接頭有無漏油漏水現象

3、檢查電氣線路有無破皮等漏電隱患,接地線電氣線路是否松動,機組與基礎的連線是否牢固

4、若環境溫度地獄零度時,須在散熱器內增加一定比例的防凍劑。

5、柴油發電機組第一次啓動或停機較長時間後再次啓動,應先用手壓泵排盡燃油系統內的空氣。

二、啓動

1、合上控製箱內的保險後,按啓動按鈕,按下按鈕3~5s,若啓動不成功,應等20s左右再次啓動。若多次啓動不成功,應停止啓動操作,排除電瓶電壓或油路等故障因數後,再次啓動。

2、啓動時應觀察幾油壓力,若油壓無顯示或很低時,應立即停車檢查

三、運行

1、機組啓動後,檢查控製箱模組各項參數;機油壓力、水溫、電壓、頻率等。

2、通常情況下,機組啓動後轉速直接達到額定轉速;有怠速要求的機組,怠速時間一般為3~5min,怠速時間不易過長,否則可能燒壞發電機相關元器件。

3、檢查機組油路、水路及電器的滲漏情況

4、檢查機組各連線處的緊固情況,看有無松動和劇烈振動。

5、觀察機組各種保護和監視裝置是否正常

6、當轉素達到額定轉速,起空載運行的各項參數穩定後,合閘供電。

7、檢查確認控製屏各項參數是否在允許的範圍內,再次檢查機組的振動,有無三漏及其他故障。

8、機組運行時嚴禁超載。

四、正常停機

停機前必須先分閘,一般情況卸載後需運行3~5min停機。

五、緊急停機

1、發電機組運轉出現異常情況時,必須立即停機。

2、緊急停機時,按下急停按鈕或將噴油泵停機控製手柄迅速推倒停車位置。

六、保養事項

1、柴油機濾芯更換時間為300H;空氣濾芯更換時間為每400H;機油濾芯第一次更換時間為50H,以後為250H。

2、機油第一次更換時間為50H,以後機油正常更換時間為每250H

發展歷史

1832年,法國人畢克西發明了手搖式直流發電機,其原理是通過轉動永磁體使磁通發生變化而線上圈中產生感應電動勢,並把這種電動勢以直流電壓形式輸出。

1866年,德國的西門子發明了自勵式直流發電機。

1869年,比利時的格拉姆製成了環形電樞,發明了環形電樞發電機。這種發電機是用水力來轉動發電機轉子的,經過反復改進,于1847年得到了3。2KW的輸出功率。

1882年,美國的戈登製造出了輸出功率447KW,高3米,重22噸的兩相式巨型發電機。美國的特斯拉在愛迪生公司的時候就決心開發交流電機,但由于愛迪生堅持隻搞直流方式,因此他就把兩相交流發電機和電動機的專利權賣給了西屋公司。

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

1889年,西屋公司在俄勒岡州建設了發電廠,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線通過電磁場,導線轉動有電流流過電線,法拉第因此了解到電和磁場之間有某種緊密的關連,他建造了第一座發電機原型,其中包括了在磁場中迥轉的銅盤,此發電機產生了電力。在此之前,所有的電皆由靜電機器和電池所產生,而這二者均無法產生巨大力量。但是,法拉第的發電機終于改變了一切。

發電機包括一個能在二個或二個以上的磁場間迅速旋轉的電磁鐵,當二個磁場相互交錯,就產生了電,由電線從發電機中導出。電子工程師依發電機線繞的方式和磁鐵的安排,而獲得交流電(AC)或直流電(DC),大部分發電機都是產生交流電,它比直流電更易由傳輸線作長距離的傳送。

學過物理課的人都會記得,英國科學家法拉第于1831 年發現了電磁感應原理。這一在人類社會發展過程中起到重要作用的原理是說:“當磁場的磁力線發生變化時,在其周圍的導線中就會感應產生電流。”

法拉第曾煞費苦心,通過研究和反復實驗,終于發現了這一影響巨大的科學原理,而且他確信,利用此原理肯定能製造出可以實際發電的發電機。

就在法拉第發現電磁感應原理的第二年,受法拉第發現的啓示,法國人皮克希套用電磁感應原理製成了最初的發電機。

皮克希的發電機是在靠近可以旋轉的U 形磁鐵(通過手輪和齒輪使其旋轉)的地方,用兩根鐵芯繞上導線線圈,使其分別對準磁鐵的N 極和S 極,並將線圈導線引出。這樣,搖動手輪使磁鐵旋轉時,由于磁力線發生了變化,結果線上圈導線中就產生了電流。

由這種發電機的裝置可以知道,每當磁鐵旋轉半圈時,線圈所對應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,經彈簧片分別與兩個金屬片相接觸。另外,再用兩根導線與兩個金屬片接觸,以引出電流。這個裝置,就叫做整流子,在後來的發電機上仍得到套用。

整流子為什麽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的。當磁鐵轉過半圈,線圈中電流方向倒逆過來,整流子也正好轉過半周來而掉轉了方向,因而輸出的電流方向始終是不變的。

皮克希發明的這種發電機在世界上是首創,當然也有其不足之處。需要對它進行改進的地方,一是轉動磁鐵不如轉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,但是電流強弱還是不斷變化的。為改變這種情況,人們採用增加一些磁鐵和線圈數量,並稍微錯開地將變化的電流一起引出的辦法,使輸出電流的強度變化控製在一定的範圍內。

從皮克希發明發電機後的30 多年間,雖然有所改進,並出現了一些新發明,但成果不大,始終未能研製出能輸出像電池那樣大的電流,而且可供實用的發電機。

1867 年,德國發明家韋納·馮·西門子對發電機提出了重大改進。他認為,在發電機上不用磁鐵(即永久磁鐵),而用電磁鐵,這樣可使磁力增強,產生強大的電流。

西門子用電磁鐵代替永久磁鐵發電的原理是,電磁鐵的鐵芯在不通電流時,也還殘存有微弱的磁性。當轉動線圈時,利用這一微弱的剩磁發出電流,再反回給電磁鐵,促使其磁力增強,于是電磁鐵也能產生出強磁性。接著,西門子著手研究電磁鐵式發電機。很快就製成了這種新型的發電機,它能產生皮克發電機所遠不能相比的強大電流。同時,這種發電機比連線一大堆電池來通電要方便得多,因而它作為實用發電機被廣泛套用起來。

西門子的新型發電機問世後不久,義大利物理學家帕其努悌于1865 年發明了環狀發電機電樞。這種電樞是以在鐵環上繞線圈代替在鐵芯棒上繞製的線圈,從而提高了發電機的效率。

實際上,帕斯努悌早在1860 年就提出了發電機電樞的構想,但未能引起的人們的註意。1865 年,他又在一本雜志上發表了這一獨創性的見解,仍未得到社會的公認。

到了1869 年,比利時學者古拉姆在法國巴黎研究電學時,看到了帕其努悌發表的文章,認為這一發明有其優越性。于是,他就根據帕其努悌的設計方案,兼採納了西門子的電磁鐵式發電機原理進行研製,于1870 年製成了性能優良的發電機。

在帕其努悌的發明中,對發電機的整流子部分進行了重要改進,使發電機發出的電流強度變化極小。而採用帕其努悌設計方案製成的古拉姆式發電機,其發出的電流強度變化也很小。這是古拉姆發電機的優良性能的表現之一。

古拉姆發電機的性能好,所以銷路很廣,他不僅發了財,而且被人們譽為“發電機之父”。

有些人看到古拉姆發明發電機獲得成功,也想對發電機進行改進從而製造出更先進的發電機。在這些人中,就有德國的西門子公司研究發電機的工程師阿特涅。他發明了古拉姆發電機不同的線圈繞線方式,製成了性能良好的發電機。

古拉姆發電機的電樞是將鐵絲繞成環狀,在環與環之間夾上紙進行絕緣,然後將環捆在一起作為鐵芯,在其上面繞上導線線圈,再由線圈的不同部位引出一些導線,接向帶整流子。而阿特涅發電機的電樞,是用許多薄圓鐵板以紙絕緣後重疊起來,製成鐵芯,然後在上面繞上導線線圈。人們把這種方法叫做“鼓卷”,意思是像鼓一樣的形狀。經過這種改進後,發電機無論是面板或是性能,都比原來有了很大起色。

西門子公司由于阿特涅的這項發明而益發馳名。于是,德國以西門子公司為核心,大力研製各種發電機,從而使電力工業得到了迅速的發展。

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

利用水力發電與水力發電不同,前者必須將發電機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遊發電,然後再輸送到遠方的城市。

為了遠距離輸送電,就要架設很長的輸電線。但是,在輸電線中通過很強的電流時,電線就要發熱,這樣,好不容易發出的電能在送向遠方的途中,卻因為電線發熱而損耗掉了。

為了減少電能在長距離輸送中的發熱損耗,可以採用的辦法有兩個: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線,而且架設很粗的導線有很多困難,因而很難得到採用。比較起來,還是後一個措施有實用價值。然而,對于當時使用的直流電來說,使其電壓提高或降低都是難以實現的。于是,人們隻得開始考慮利用電壓很容易改變的交流電。

看來,將直流發電機改為交流電發電機比較容易,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 年發明了交流發電機。此後,對交流發電機的研究工作便盛行起來,從而使這種發電機得到了迅速的發展

發展現狀

近年來,國民經濟的快速發展,為我國電力工業平穩較快的發展提供了持續的動力。目前,全國用電需求快速成長,電力供應能力穩步增強,發電機及發電機組作為電力工業的重要設備,其市場借勢陡增。《中國發電機及發電機組行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告前瞻》顯示,2011年底發電機及發電機組製造行業實現銷售收入2900.69億元,行業近五年銷售收入年均增幅為47.63%。

發電機失磁

發電機失磁是指發電機完全失去勵磁。失磁的主要原因包括:整流櫃故障、自動調節勵磁裝置的故障、運行人員誤操作、勵磁回路斷線、滅磁開關誤動以及轉子繞組故障等。

發電機失磁故障發生後,對電力系統的危害表現在:① 低勵或失磁後,發電機將過渡到非同步運行狀態,從系統吸收無功功率,引起電力系統電壓下降,若系統無功功率儲備不足,可能使系統因電壓崩潰而瓦解;② 失磁發電機有功功率發生變化,而且系統電壓下降,系統可能發生振蕩,發生大量甩負荷。

發電機失磁故障發生後,對發電機本身產生的危害主要表現在:① 重負荷情況下若發生失磁,會使定子電流增大,造成定子繞組過熱;② 轉子回路中出現差頻電流,其產生轉子額外損耗,若超過允許值,會使轉子過熱。

相關信息

發電機術語

發電機

能把機械能轉變為電能的設備的總稱。所產生的電能可以是直流電(DC)也可以是交流電(AC)。

接地

是指電路與大地之間或與某些和大地相通的導電物體之間(有意或意外)的連線。

怠速控製

一種可直接根據電氣負載對發動機的怠速進行控製的系統。

點火線圈

為火花塞提供直流電壓的器件。

永磁發電機

一種帶有永久磁鐵的交流發電機,用于產生內燃機點火所需要的電流。

歐姆

電阻的單位。1 伏特電壓可以使 1 安培電流流過 1 歐姆電阻。

相位

交流電的振幅或量值均勻、周期性的變化。三相交流電由三個不同的正弦波電流組成,相互之間的相位差均為 120 度。

電源轉換系統

該系統可以把您的發電機安全地接入到您的家庭用電系統中。

額定速度

機組的設計工作速度(每分鍾轉數)。

額定電壓

一套引擎發電機組的額定電壓是其設計的工作電壓值。

後軸承支架

一種鑄件,用作轉子軸承外罩。轉子軸承支持轉子軸。

整流器

將交流電轉換為直流電的器件。

逆變器

是把直流電能(電池、蓄電瓶)轉變成交流電(一般為220v50HZ正弦或方波)。

繼電器

一種電動開關,通常用在控製電路中。與電流接觸器相比,其觸點隻能通過較小的電流。

電阻

對電流的阻力。

轉子

發電機的轉動元件。

單相

一個交流負載或電源,通常情況下,如果是一個負載,則隻有兩個輸入端子,如果是一個電源,則隻有兩個輸出端子。

定子

電機的靜止部分。

振動支架

位于發動機或發電機與機架之間的橡膠器件,可以最大限度地減輕振動。

伏特

電動勢的單位。把單位電動勢恆定地作用在電阻為 1 歐姆的導體上,將產生 1 安培電流。

電壓

電位差,單位用伏特表示。

穩壓器

該設備通過控製激勵轉子的直流電量,自動地使發電機電壓保持在一個正確值上。

瓦特

電源功率的單位。對于直流電,它等于伏特乘以安培。對于交流電,它等于電壓有效值(伏特)乘以電流有效值(安培)乘以功率因數乘以一個常數(其值取決于相數)。1 千瓦 - 1000 瓦特。

繞組

發電機的所有線圈。定子繞組由若幹個定子線圈及其互聯線路組成。轉子繞組由轉子磁極上的所有繞組及接線組成。

種類

發電機的種類有很多種。從原理上分為同步發電機、非同步發電機、單相發電機、三相發電機。從產生方式上分為汽輪發電機、水輪發電機、柴油發電機、汽油發電機等。從能源上分為火力發電機、水力發電機等。

類型

由于一次能源形態的不同,可以製成不同的發電機。  

利用水利資源和水輪機配合,可以製成水輪發電機;由于水庫容量和水頭落差高低不同,可以製成容量和轉速各異的水輪發電機。利用煤、石油等資源,和鍋爐,渦輪蒸汽機配合,可以製成汽輪發電機,這種發電機多為高速電機(3000rpm)。此外還有利用風能、原子能、地熱、潮汐等能量的各類發電機。利用柴油、汽油等資源作為能源的柴油、汽油發電機用得比較廣泛。此外,由于發電機工作原理不同又分作直流發電機,非同步發電機和同步發電機。目前在廣泛使用的大型發電機都是同步發電機。

安全操作規程

安裝

發電機安裝時,應平穩牢固,室外操作時,應搭設機棚,並保持通風良好。

使用

附近不得放置油料或其它易燃物品,並應設定消防器村,如有火情,應先切斷電源並立即撲救。

發電機的聯接件應牢固可靠,轉動部位應有防護裝置,輸出線路應絕緣良好,各儀表指示清晰。

運轉時,操作人員不得離開機械,發現異常立即停機,查明原因,故障排除後,方可繼續工作。

變頻器的運用

電動機在啓動時,電機的電流會比額定高5-6倍的,不但會影響電機的使用壽命而且消耗較多的電量.系統在設計時在電機選型上會留有一定的餘量,電機的速度是固定不變,但在實際使用過程中,有時要以較低或者較高的速度運行,因此進行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實現電機軟啓動、通過改變設備輸入電壓頻率達到節能調速的目的,而且能給設備提供過流、過壓、過載等保護功能。進口變頻器ABB西門子比較好,但貴得離譜,國內變頻器做得較好的有三晶、匯川和英威騰等。

發電機測試步驟

第一步:檢查發電機各外導線連線部位有無斷線、錯接、短路現象,並用電壓表測量B+點有無電瓶電壓。

第二步:將鑰匙門打倒“開”位置,但不要起動發動機,此時用電壓表測量D+點有無電壓,並觀察充電指示燈是否明亮。

第三步:起動發動機,用電壓表測量發動機B+點電壓,應達到如下數值

12V系統 電壓為13V以上 同時加減油門,電壓

24V系統 電壓為27V以上 有少許變化0.1~0.2V

第四步:開啟部分負載,如車燈

12V系統 電壓為13V以上 同時加減油門,電壓

24V系統 電壓為27V以上 有中等程度變化0.2~0.4V

第五步:開啟空調、車燈等主要電器

12V系統 電壓為13V以上 同時加減油門,電壓

24V系統 電壓為27V以上 有較大程度變化0.5~1V

進行到第三步時,發電機沒有電壓輸出,可採取如下辦法檢查,對于有產生激磁D+點的發電機如27系列、23系列、29系列、19系列可從電瓶正極引一條2.5mm2的導線,起動發動機後,用另一端瞬間點擊D+點(時間1S以內),再用電壓表測量B+點有無電壓輸出,若有,從第三步開始檢查至第五步,同時判斷出整車充電指示燈線路有斷路現象(一般為指示燈損壞,儀表盤桿接件松動,線路斷路),若無電壓輸出,則發電機存在不發電故障。    

相關詞條

相關搜尋

其它詞條