(三)發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理及特性

1、第四講第四講 發(fā)電機(jī)原理發(fā)電機(jī)原理 浙江中高動(dòng)力科技股份有限公司浙江中高動(dòng)力科技股份有限公司 發(fā)電機(jī)組原理發(fā)電機(jī)組原理 發(fā)電機(jī)組是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電設(shè)備。主發(fā)電機(jī)組是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電設(shè)備。主 要將自然界的煤、油的化學(xué)能、水能、核能、風(fēng)能和太陽能等要將自然界的煤、油的化學(xué)能、水能、核能、風(fēng)能和太陽能等 能量通過發(fā)電機(jī)組的形式轉(zhuǎn)化成電能，提供生產(chǎn)和生活的需要。能量通過發(fā)電機(jī)組的形式轉(zhuǎn)化成電能，提供生產(chǎn)和生活的需要。 本項(xiàng)目發(fā)電機(jī)組是柴油發(fā)電機(jī)組，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通過燃燒柴油本項(xiàng)目發(fā)電機(jī)組是柴油發(fā)電機(jī)組，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通過燃燒柴油 產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，機(jī)械能通過發(fā)電機(jī)最終轉(zhuǎn)

2、化成電產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，機(jī)械能通過發(fā)電機(jī)最終轉(zhuǎn)化成電 能。能。 發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介 發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。是以磁場(chǎng)為耦合場(chǎng)，利用電發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。是以磁場(chǎng)為耦合場(chǎng)，利用電 磁感應(yīng)和電磁力的作用而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械裝置。我們使用的發(fā)電機(jī)磁感應(yīng)和電磁力的作用而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械裝置。我們使用的發(fā)電機(jī) 為同步交流發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)以為同步交流發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)以1500轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)就能分的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)就能 提供提供50Hz,6300V的三相交流電源。的三相交流電源。 電磁場(chǎng)概念電磁場(chǎng)概念 l電荷：物質(zhì)的固有屬性之一。電荷：物質(zhì)的固有屬性之一。

3、 l電量守恒定律：電荷在轉(zhuǎn)移前后，其總電量不變。電量守恒定律：電荷在轉(zhuǎn)移前后，其總電量不變。 l電場(chǎng)：電荷周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)。電場(chǎng)：電荷周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)。 l磁場(chǎng)：電流周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)。磁場(chǎng)：電流周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)。 l電場(chǎng)與磁場(chǎng)共同存在。電場(chǎng)與磁場(chǎng)共同存在。 l變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)；變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng)。變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)；變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng)。 l電磁感應(yīng)定律：當(dāng)穿過任何閉合回路所界定面積中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，在回路電磁感應(yīng)定律：當(dāng)穿過任何閉合回路所界定面積中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，在回路 中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于該磁通量對(duì)時(shí)間的變化率的負(fù)值：中產(chǎn)生

4、的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于該磁通量對(duì)時(shí)間的變化率的負(fù)值： e = dF / dt (V) 發(fā)電機(jī)原理模型發(fā)電機(jī)原理模型 這是一個(gè)演示交流發(fā)電機(jī)工作原理的模擬裝置，用手或其它方這是一個(gè)演示交流發(fā)電機(jī)工作原理的模擬裝置，用手或其它方 式勻速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪，帶動(dòng)線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。式勻速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪，帶動(dòng)線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。 同步發(fā)電機(jī)工作原理同步發(fā)電機(jī)工作原理 l利用磁場(chǎng)與導(dǎo)體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而使導(dǎo)體感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)發(fā)出電能。利用磁場(chǎng)與導(dǎo)體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而使導(dǎo)體感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)發(fā)出電能。 l 在定子鐵心的槽內(nèi)放置導(dǎo)線，導(dǎo)線按一定規(guī)律聯(lián)成繞組；轉(zhuǎn)子上裝有磁在定子鐵心的槽內(nèi)放置導(dǎo)線，導(dǎo)線按一定規(guī)

5、律聯(lián)成繞組；轉(zhuǎn)子上裝有磁 極和激磁繞組。當(dāng)激磁繞組通以直流電流后，電機(jī)內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)極和激磁繞組。當(dāng)激磁繞組通以直流電流后，電機(jī)內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。轉(zhuǎn) 動(dòng)轉(zhuǎn)子，則磁場(chǎng)與定子導(dǎo)線之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就會(huì)在定子導(dǎo)線中感應(yīng)出動(dòng)轉(zhuǎn)子，則磁場(chǎng)與定子導(dǎo)線之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就會(huì)在定子導(dǎo)線中感應(yīng)出 交流電勢(shì)。交流電勢(shì)的頻率交流電勢(shì)。交流電勢(shì)的頻率 f 取決于電機(jī)極對(duì)數(shù)取決于電機(jī)極對(duì)數(shù) p 和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n。 f = p n/60 (Hz) 同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) l交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式。交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式。 旋轉(zhuǎn)電樞繞組發(fā)出的電

6、能一般采用電刷和滑環(huán)來引接，所以旋轉(zhuǎn)電樞繞組發(fā)出的電能一般采用電刷和滑環(huán)來引接，所以 不易引接出大電流，并容易產(chǎn)生火花及磨損。只適用于小容不易引接出大電流，并容易產(chǎn)生火花及磨損。只適用于小容 量、低電壓交流發(fā)電機(jī)。量、低電壓交流發(fā)電機(jī)。 l一般交流發(fā)電機(jī)采用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式結(jié)構(gòu)。一般交流發(fā)電機(jī)采用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式結(jié)構(gòu)。 l發(fā)電機(jī)的磁極結(jié)構(gòu)可分為凸極式和隱極式。隱極式轉(zhuǎn)子為圓發(fā)電機(jī)的磁極結(jié)構(gòu)可分為凸極式和隱極式。隱極式轉(zhuǎn)子為圓 柱形，與定子間氣隙是均勻的，無明顯磁極。凸極式轉(zhuǎn)子有柱形，與定子間氣隙是均勻的，無明顯磁極。凸極式轉(zhuǎn)子有 明顯的磁極，南、北極相間排列，氣隙不均勻，極弧低下氣明顯的磁極，南、北極相間

7、排列，氣隙不均勻，極弧低下氣 隙小，極間部分氣隙大。隙小，極間部分氣隙大。 l轉(zhuǎn)子直徑受到離心力的影響，有一定限制。隱極發(fā)電機(jī)適用轉(zhuǎn)子直徑受到離心力的影響，有一定限制。隱極發(fā)電機(jī)適用 于高速結(jié)構(gòu)；為了增加容量，只能增加轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度。凸極發(fā)于高速結(jié)構(gòu)；為了增加容量，只能增加轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度。凸極發(fā) 電機(jī)適用于中、低轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)。電機(jī)適用于中、低轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)。 同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 同步電機(jī)的磁路同步電機(jī)的磁路 l對(duì)磁路的要求：對(duì)磁路的要求： 氣隙磁密的分布要盡量接近正弦波；氣隙磁密的分布要盡量接近正弦波； 勵(lì)磁繞組通入勵(lì)磁電流后，能夠產(chǎn)生足勵(lì)磁繞組通入勵(lì)磁電流后，能夠產(chǎn)生足 夠數(shù)量的氣隙磁密

8、夠數(shù)量的氣隙磁密 l主磁通：經(jīng)過氣隙并與定子電樞繞組相主磁通：經(jīng)過氣隙并與定子電樞繞組相 鏈的磁通。鏈的磁通。 l漏磁通：凡不與定子繞組相鏈，只與轉(zhuǎn)漏磁通：凡不與定子繞組相鏈，只與轉(zhuǎn) 子繞組相鏈的磁通。子繞組相鏈的磁通。 l只有主磁通與定子繞組只有主磁通與定子繞組 間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 才能在定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)。才能在定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)。 同步電機(jī)的磁路同步電機(jī)的磁路 l當(dāng)凸極電機(jī)的極靴和定子間有等氣隙，當(dāng)凸極電機(jī)的極靴和定子間有等氣隙， 則氣隙磁密分布在極間均勻；而在磁極則氣隙磁密分布在極間均勻；而在磁極 兩邊不均勻；與正弦波形相差甚遠(yuǎn)。兩邊不均勻；與正弦波形相差甚遠(yuǎn)。 l改善氣隙磁

9、密分布波形，將凸極電機(jī)做改善氣隙磁密分布波形，將凸極電機(jī)做 成不均勻氣隙。磁極極靴兩端的氣隙比成不均勻氣隙。磁極極靴兩端的氣隙比 中間大，磁阻大，磁力線疏。所以，氣中間大，磁阻大，磁力線疏。所以，氣 隙各處磁密大小不同隙各處磁密大小不同 l當(dāng)滿足要求：當(dāng)滿足要求： 極弧系數(shù)極弧系數(shù) P=0.680.72 氣隙比值氣隙比值 max/ min=1.31.8 氣隙分布接近正弦波形狀氣隙分布接近正弦波形狀 自勵(lì)控制系統(tǒng)圖自勵(lì)控制系統(tǒng)圖 勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁機(jī) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 (電樞電樞) 勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng) (定子定子) 主主 機(jī)機(jī) 定定 子子 主機(jī)磁場(chǎng)主機(jī)磁場(chǎng) ( 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 ) 機(jī)械旋轉(zhuǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn) 動(dòng)力輸入動(dòng)力輸入

10、 旋轉(zhuǎn)二極管旋轉(zhuǎn)二極管 A.V.R. 輸出輸出檢測(cè)檢測(cè) 電力電力 電力輸出電力輸出 AVR控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) AVR 主機(jī)轉(zhuǎn)子(磁場(chǎng)) 主機(jī)定子 線圈 風(fēng)扇 旋轉(zhuǎn)整流裝置 勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子 勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng) 軸承 N S S N 機(jī)座 功率輸入 電壓感應(yīng) 電源引出 主主 要要 特特 點(diǎn)點(diǎn) l高質(zhì)量高質(zhì)量 l無刷結(jié)構(gòu)無刷結(jié)構(gòu) l低電抗低電抗 l5/6繞組節(jié)距繞組節(jié)距 l多種電壓多種電壓 l多個(gè)接線頭可重接多個(gè)接線頭可重接 l非常適合于非線性負(fù)載非常適合于非線性負(fù)載 l高效率高效率 l控制系統(tǒng)的可選擇控制系統(tǒng)的可選擇 l附件范圍廣附件范圍廣 l浸漬手段使發(fā)電機(jī)可在惡劣環(huán)境下運(yùn)行浸漬手段使發(fā)電機(jī)可在惡劣環(huán)境下運(yùn)行

11、 發(fā)電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)發(fā)電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng) l運(yùn)行前檢查運(yùn)行前檢查 l1、接地、接地 l必須按照現(xiàn)場(chǎng)規(guī)定正確接地。必須按照現(xiàn)場(chǎng)規(guī)定正確接地。 危險(xiǎn)！不正確的接地和不正確的保護(hù)會(huì)導(dǎo)致人員傷亡危險(xiǎn)！不正確的接地和不正確的保護(hù)會(huì)導(dǎo)致人員傷亡 l2、絕緣檢查、絕緣檢查 l在機(jī)組運(yùn)行一年左右后，應(yīng)檢查線圈的阻值。此時(shí)，自動(dòng)穩(wěn)壓器應(yīng)斷開，在機(jī)組運(yùn)行一年左右后，應(yīng)檢查線圈的阻值。此時(shí)，自動(dòng)穩(wěn)壓器應(yīng)斷開， 旋轉(zhuǎn)二極管可以臨時(shí)用電線短接，或者先斷開，所有的控制線路都要斷旋轉(zhuǎn)二極管可以臨時(shí)用電線短接，或者先斷開，所有的控制線路都要斷 開。拆開中點(diǎn)和地之間的導(dǎo)線，用一個(gè)開。拆開中點(diǎn)和地之間的導(dǎo)線，用一個(gè)2500V兆歐表或類似的其它儀表兆歐表或類似的其它儀表 測(cè)量從終端到地的阻抗。機(jī)器到地的絕緣阻抗應(yīng)超過測(cè)量從終端到地的阻抗。機(jī)器到地的絕緣阻抗應(yīng)超過200M。如絕緣。如絕緣 阻抗少于阻抗少于200M，必須對(duì)線圈進(jìn)行烘干處理。，必須對(duì)線圈進(jìn)行烘干處理。 l交流發(fā)電機(jī)的內(nèi)外都應(yīng)定期清潔，而清潔的頻率則要視機(jī)交流發(fā)電機(jī)的內(nèi)外都應(yīng)定期清潔，而清潔的頻率則要視機(jī) 器所在地的環(huán)境器所在地的環(huán)境(一個(gè)月清潔一次一個(gè)月清潔一次)。當(dāng)需要清潔時(shí)，可按照。當(dāng)需要清潔時(shí)，可按照 下列步驟進(jìn)行：將所有電源斷開，把外表所有的灰塵、污下列步驟進(jìn)行：將所有電源斷開，把外表所有的灰塵、污 物、油漬、水及任