《CH直流發(fā)電機(jī)》課件

CH直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能的設(shè)備。它廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如汽車、船舶、航空航天和工業(yè)設(shè)備。課程簡介電力工程基礎(chǔ)了解直流發(fā)電機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)應(yīng)用學(xué)習(xí)直流發(fā)電機(jī)的應(yīng)用，掌握發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中的作用。工程實(shí)踐掌握直流發(fā)電機(jī)的實(shí)際應(yīng)用案例，提升工程實(shí)踐能力。直流發(fā)電機(jī)的基本原理直流發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能的裝置。其工作原理是基于電磁感應(yīng)定律。當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，從而形成電流。直流發(fā)電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁系統(tǒng)組成。轉(zhuǎn)子繞組在磁場中旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，并通過換向器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出。發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的組成直流發(fā)電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁系統(tǒng)、換向器和集電器組成。定子固定不動(dòng)，通常由機(jī)座、磁極和定子繞組構(gòu)成。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，通常由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成。定子繞組的作用導(dǎo)電路徑定子繞組提供直流發(fā)電機(jī)電流的路徑，并將電流轉(zhuǎn)化為磁場。磁場產(chǎn)生定子繞組產(chǎn)生的磁場與轉(zhuǎn)子繞組的磁場相互作用，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。電磁感應(yīng)旋轉(zhuǎn)磁場切割定子繞組，在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，從而輸出直流電。轉(zhuǎn)子繞組的作用產(chǎn)生磁場轉(zhuǎn)子繞組通電后，會(huì)產(chǎn)生磁場，與定子磁場相互作用，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。感應(yīng)電動(dòng)勢轉(zhuǎn)子繞組在磁場中旋轉(zhuǎn)，切割磁力線，從而在繞組中感應(yīng)出電動(dòng)勢。傳遞電流轉(zhuǎn)子繞組將感應(yīng)電動(dòng)勢傳遞到換向器，然后通過刷子傳送到外部負(fù)載。勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁機(jī)是一臺(tái)小型直流發(fā)電機(jī)，用于為直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組提供直流電流，從而產(chǎn)生磁場。勵(lì)磁機(jī)通常安裝在發(fā)電機(jī)的同一軸上，并由發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。勵(lì)磁裝置勵(lì)磁裝置是控制勵(lì)磁電流的裝置，它可以調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，從而控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓。勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁系統(tǒng)是整個(gè)直流發(fā)電機(jī)的重要組成部分，它負(fù)責(zé)產(chǎn)生并控制發(fā)電機(jī)的磁場，從而影響發(fā)電機(jī)的輸出電壓和電流。感應(yīng)電動(dòng)勢的產(chǎn)生直流發(fā)電機(jī)的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。感應(yīng)電動(dòng)勢的大小取決于磁場強(qiáng)度、導(dǎo)體的長度和運(yùn)動(dòng)速度。1導(dǎo)體切割磁力線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體穿過磁力線2感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流3直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行輸出直流電流換向器與集電器換向器換向器由絕緣材料隔開的銅片構(gòu)成，并與轉(zhuǎn)子繞組相連。它負(fù)責(zé)將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。集電器集電器由金屬片組成，與換向器接觸。它負(fù)責(zé)將電流從轉(zhuǎn)子繞組傳遞到外部電路。輸出電壓的調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，改變磁場強(qiáng)度，進(jìn)而控制輸出電壓。電阻調(diào)節(jié)在勵(lì)磁回路中串聯(lián)電阻，調(diào)節(jié)電阻大小，改變勵(lì)磁電流，從而改變輸出電壓。磁場強(qiáng)度調(diào)節(jié)改變磁場強(qiáng)度，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出電壓，通常通過改變勵(lì)磁繞組的電流實(shí)現(xiàn)。發(fā)電機(jī)的損耗銅損鐵損機(jī)械損勵(lì)磁損其他損耗發(fā)電機(jī)的損耗主要包括銅損、鐵損、機(jī)械損、勵(lì)磁損和其他的損耗。其中銅損是由于定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的電流產(chǎn)生的熱量造成的，鐵損是由于電機(jī)鐵芯磁化造成的，機(jī)械損是由于電機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的摩擦造成的，勵(lì)磁損是由于勵(lì)磁繞組電流產(chǎn)生的熱量造成的，其他損耗是指其他一些因素造成的損耗，例如風(fēng)損和散熱損等。這些損耗會(huì)降低發(fā)電機(jī)的效率，因此要盡可能降低這些損耗。發(fā)電機(jī)的效率發(fā)電機(jī)的效率是指發(fā)電機(jī)輸出的有用功率與輸入的機(jī)械功率之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示。90%典型效率現(xiàn)代直流發(fā)電機(jī)通常具有很高的效率，一般在90%以上。10%損耗發(fā)電機(jī)效率的損耗主要包括機(jī)械損耗、電氣損耗和磁損耗等。提高發(fā)電機(jī)的效率可以降低運(yùn)行成本，減少能源消耗，提高能源利用率。發(fā)電機(jī)的特性11.電壓特性空載電壓隨勵(lì)磁電流的增加而增大。22.電流特性負(fù)載電流隨負(fù)載的變化而改變。33.效率特性發(fā)電機(jī)效率隨負(fù)載的變化而變化。44.功率特性發(fā)電機(jī)的輸出功率隨負(fù)載的變化而變化。發(fā)電機(jī)的分類按勵(lì)磁方式分類直流發(fā)電機(jī)根據(jù)勵(lì)磁方式可分為自勵(lì)式、他勵(lì)式和復(fù)合勵(lì)磁式。自勵(lì)式發(fā)電機(jī)使用自身產(chǎn)生的電流進(jìn)行勵(lì)磁，而他勵(lì)式發(fā)電機(jī)使用外部電源進(jìn)行勵(lì)磁。復(fù)合勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)則是將自勵(lì)磁與他勵(lì)磁結(jié)合起來。按結(jié)構(gòu)分類直流發(fā)電機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為直流永磁發(fā)電機(jī)和直流電磁發(fā)電機(jī)。直流永磁發(fā)電機(jī)使用永磁體產(chǎn)生磁場，而直流電磁發(fā)電機(jī)使用電磁鐵產(chǎn)生磁場。發(fā)電機(jī)的起動(dòng)1檢查準(zhǔn)備檢查設(shè)備狀況確認(rèn)安全防護(hù)2啟動(dòng)電機(jī)緩慢加速轉(zhuǎn)速控制勵(lì)磁電流3接入負(fù)載逐步增加負(fù)載監(jiān)測電壓電流發(fā)電機(jī)起動(dòng)需要嚴(yán)格按照步驟進(jìn)行，確保安全可靠。首先要檢查設(shè)備狀況，確認(rèn)安全防護(hù)措施到位。然后緩慢啟動(dòng)電機(jī)，逐漸加速轉(zhuǎn)速，控制勵(lì)磁電流。最后，逐步接入負(fù)載，監(jiān)測電壓電流，確保發(fā)電機(jī)正常工作。發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行1相同條件確保發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行前滿足相同條件，例如電壓、頻率、相位和極性。這可確保發(fā)電機(jī)之間無電流沖擊，并平穩(wěn)并聯(lián)。2同步操作在并聯(lián)發(fā)電機(jī)之前，需進(jìn)行同步操作，以確保它們以相同的速度和相位運(yùn)行，防止電流波動(dòng)和損壞。同步操作通常使用同步儀表來進(jìn)行。3負(fù)載分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)后，需要將負(fù)載分配給每個(gè)發(fā)電機(jī)，以確保每個(gè)發(fā)電機(jī)都承擔(dān)適當(dāng)?shù)呢?fù)載比例，防止過載或效率低下。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式自勵(lì)自勵(lì)式勵(lì)磁系統(tǒng)依靠發(fā)電機(jī)本身產(chǎn)生的電流來勵(lì)磁，通常應(yīng)用于小功率直流發(fā)電機(jī)。他勵(lì)他勵(lì)式勵(lì)磁系統(tǒng)使用獨(dú)立的電源為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，可獲得更高的勵(lì)磁電流和電壓，適用于大功率直流發(fā)電機(jī)。復(fù)合勵(lì)磁復(fù)合勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)合了自勵(lì)和他勵(lì)兩種方式，可提高發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性和效率，適用于需要較高電壓和電流的應(yīng)用。發(fā)電機(jī)的調(diào)速方式11.機(jī)械調(diào)速利用機(jī)械裝置改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過改變進(jìn)汽量或進(jìn)水量來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。22.電氣調(diào)速利用電氣控制系統(tǒng)改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，從而改變發(fā)電機(jī)輸出電壓，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)速。33.組合調(diào)速將機(jī)械調(diào)速和電氣調(diào)速相結(jié)合，綜合利用兩種調(diào)速方式的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)更精確的調(diào)速。發(fā)電機(jī)的調(diào)壓方式電壓調(diào)節(jié)器控制勵(lì)磁電流，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出電壓。電阻調(diào)壓改變勵(lì)磁回路的電阻，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流。變壓器調(diào)壓使用變壓器改變勵(lì)磁電流，達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的。發(fā)電機(jī)的故障診斷預(yù)防性維護(hù)定期檢查和維護(hù)，減少故障發(fā)生率。及時(shí)更換老化或損壞的部件。故障現(xiàn)象分析觀察發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，識(shí)別異?，F(xiàn)象。記錄故障發(fā)生時(shí)間、癥狀和處理過程。故障診斷方法使用儀器設(shè)備檢測電流、電壓、溫度等參數(shù)。分析故障原因，制定解決方案。故障排除與修復(fù)根據(jù)診斷結(jié)果，進(jìn)行故障排除。更換損壞的部件，進(jìn)行修復(fù)。發(fā)電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)定期檢查定期檢查發(fā)電機(jī)各部件的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障。清潔保養(yǎng)清潔發(fā)電機(jī)內(nèi)部和外部，防止灰塵和污垢堆積，影響發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。潤滑保養(yǎng)定期更換潤滑油，確保發(fā)電機(jī)各部件的良好潤滑，延長其使用壽命。故障排除及時(shí)排除發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障，避免故障擴(kuò)大，影響發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。發(fā)電機(jī)的安全防護(hù)定期檢查定期檢查發(fā)電機(jī)設(shè)備，確保其運(yùn)行狀態(tài)良好，避免因設(shè)備故障引發(fā)安全事故。安全警示牌在發(fā)電機(jī)周圍設(shè)置明顯的安全警示牌，提醒工作人員注意安全操作。絕緣防護(hù)操作人員應(yīng)使用絕緣工具和防護(hù)服，避免觸電事故。消防安全發(fā)電機(jī)房應(yīng)配備相應(yīng)的消防設(shè)施，并定期進(jìn)行消防演練，確保發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠及時(shí)撲滅。發(fā)電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域電力系統(tǒng)直流發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，例如大型發(fā)電廠、變電站等。新能源領(lǐng)域直流發(fā)電機(jī)被用于混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域，提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。工業(yè)領(lǐng)域直流發(fā)電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備，例如起重機(jī)、焊接機(jī)等。醫(yī)療領(lǐng)域直流發(fā)電機(jī)在醫(yī)療設(shè)備中也有重要應(yīng)用，例如醫(yī)療器械、診斷設(shè)備等。發(fā)電機(jī)的未來發(fā)展趨勢11.高效節(jié)能提高發(fā)電機(jī)效率，減少能源消耗，降低運(yùn)行成本。22.智能化控制運(yùn)用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的智能化控制，提高可靠性和安全性。33.可再生能源與太陽能、風(fēng)能等可再生能源相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)清潔能源發(fā)電。44.微型化小型化、輕量化，滿足特殊環(huán)境和應(yīng)用場景的需求。經(jīng)典案例分析舉例分析大型水力發(fā)電站直流發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用案例，如三峽水電站。介紹三峽水電站直流發(fā)電機(jī)組的型號(hào)、功率、電壓、電流等參數(shù)。分析三峽水電站直流發(fā)電機(jī)組在發(fā)電過程中的應(yīng)用，包括發(fā)電效率、安全運(yùn)行等方面。教學(xué)小結(jié)直流發(fā)電機(jī)的基本原理直流發(fā)電機(jī)通過電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。磁場中的導(dǎo)體切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，并通過換向器和集電器輸出直流電。應(yīng)用廣泛直流發(fā)電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，例如發(fā)電站、電動(dòng)汽車、焊接設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等。未來展望隨著科技進(jìn)步，直流發(fā)電機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，例如高效節(jié)能、智能控制、新能源應(yīng)用等。知識(shí)點(diǎn)回顧直流發(fā)電機(jī)原理電磁感應(yīng)原理，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，定子繞組，轉(zhuǎn)子繞組，換向器。勵(lì)磁系統(tǒng)獨(dú)立勵(lì)磁，他勵(lì)，自勵(lì)，并勵(lì)，串勵(lì)。發(fā)電機(jī)特性空載特性，負(fù)載特性，外特性，內(nèi)特性。應(yīng)用領(lǐng)域電力系統(tǒng)，工業(yè)生產(chǎn)，新能源，電動(dòng)汽車。課后思考題請(qǐng)認(rèn)真思考本節(jié)課所學(xué)知識(shí)，并嘗試解答以下問題：1.直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理是什么？2.直流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)組成有哪些？3.直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)有哪些類型？4.直流發(fā)電機(jī)的效率如何計(jì)算？5.直流發(fā)電機(jī)有