發(fā)電機(jī)原理圖

1、柴油發(fā)電機(jī)組原理圖柴油發(fā)電機(jī)組是常用的備用電源，由于它以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒柴油為動(dòng)力，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出與 市電同樣性質(zhì)的電力，所以用在市電斷電后需要后備電源供電幾小時(shí)以上的場(chǎng)合。從性能價(jià) 格比、對(duì)工作環(huán)境的要求、帶非線性負(fù)載能力方面考慮，采用柴油發(fā)電機(jī)組比使用很多大容量蓄電池的長(zhǎng)延時(shí) UPS往往具有一定的優(yōu)勢(shì)。但是柴油發(fā)電機(jī)組在市電斷電后需要十秒鐘 左右才能發(fā)出穩(wěn)定的電力，這就大不如UPS可不間斷供電的特點(diǎn)。因此，柴油發(fā)電機(jī)組和UPS 通常是取其各自的優(yōu)勢(shì)構(gòu)成一個(gè)完善的、可靠的電源系統(tǒng)，以確保重要設(shè)備的不間斷供電。柴油發(fā)電機(jī)組一般是采用同步發(fā)電機(jī)（也俗稱電球）將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)為電能。各種用

2、電設(shè)備要依靠它發(fā)出的電力工作，因此對(duì)同步發(fā)電機(jī)的工作性能要求是很高的。1同步發(fā)電機(jī)的工作原理同步發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制造的。主要組成部分如圖1?，F(xiàn)代交流發(fā)電機(jī)通常由兩部分線圈構(gòu)成；為了提高磁場(chǎng)的強(qiáng)度，一部分線圈繞在一個(gè)導(dǎo)磁性能良好的金屬片疊成的圓 筒內(nèi)壁的凹槽內(nèi)，這個(gè)圓筒固定在機(jī)座上稱為定子。定子內(nèi)的線圈可輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng) 電流，所以又稱其為電樞。發(fā)電機(jī)的另一部分線圈則繞在定子圓筒內(nèi)的一導(dǎo)磁率強(qiáng)的金屬片 疊成的圓柱體的凹槽內(nèi)，稱為轉(zhuǎn)子。一根軸穿過(guò)轉(zhuǎn)子中心并將其緊固在一起，軸兩端與機(jī)座構(gòu)成軸承支撐。轉(zhuǎn)子與定子內(nèi)壁之間保持小而均勻的間隙且可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。這叫做旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式結(jié)構(gòu)的無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)。工

3、作時(shí)，轉(zhuǎn)子線圈通以直流電形成直流恒定磁場(chǎng)，在柴油機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)子快速旋轉(zhuǎn)，恒定磁場(chǎng)也隨之旋轉(zhuǎn)，定子的線圈被磁場(chǎng)磁力線切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，發(fā)電機(jī)就發(fā)出電來(lái)。1 前端蓋；2 出風(fēng)蓋板;3 軸承;4 定子;5 端子箱側(cè)板；6 電壓調(diào)節(jié)器；7 調(diào)節(jié)器支 架;8端子箱頂蓋;9 端子箱前后板;10 接線板;11 接線板支架；12 端子箱側(cè)板；13 吊 攀；14 軸承蓋;15 進(jìn)風(fēng)蓋板;16 后端蓋;17 勵(lì)磁定子;18 勵(lì)磁定子固定螺栓；19 軸 承；20 旋轉(zhuǎn)整流器；21 勵(lì)磁電樞;22 接地牌;23 轉(zhuǎn)子；24 風(fēng)扇;25 永磁機(jī)機(jī)殼；26 永磁機(jī)轉(zhuǎn)軸；27 永磁機(jī)轉(zhuǎn)子;28 永磁機(jī)定子;29 永磁機(jī)定

4、子固定螺栓；30 永磁機(jī)轉(zhuǎn)子 固定螺栓；31 墊圈;32 永磁機(jī)蓋板圖1雙軸承發(fā)電機(jī)剖視圖轉(zhuǎn)子及其恒定磁場(chǎng)被柴油機(jī)帶動(dòng)快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在轉(zhuǎn)子與定子之間小而均勻的間隙中形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，稱為轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)或主磁場(chǎng)。平常工作時(shí)發(fā)電機(jī)的定子線圈即電樞都接有負(fù)載，定子線圈被磁場(chǎng)磁力線切割后產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過(guò)負(fù)載形成感應(yīng)電流，此電流流過(guò)定子線圈也會(huì)在間隙中產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng) ，稱為定子磁場(chǎng)或電樞磁場(chǎng)。這樣在轉(zhuǎn)子、定子之間小而均勻的 間隙中出現(xiàn)了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和定子磁場(chǎng)，這兩個(gè)磁場(chǎng)相互作用構(gòu)成一個(gè)合成磁場(chǎng)。發(fā)電機(jī)就是由合成磁場(chǎng)的磁力線切割定子線圈而發(fā)電的。由于定子磁場(chǎng)是由轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)引起的，且它們之間總是保持著一先一后并且同速

5、的同步關(guān)系，所以稱這種發(fā)電機(jī)為同步發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)在機(jī)械結(jié)構(gòu)和電器性能上都具有許多優(yōu)點(diǎn)。2同步發(fā)電機(jī)的調(diào)控同步發(fā)電機(jī)在其額定負(fù)載范圍內(nèi)允許帶各種用電負(fù)荷。這些負(fù)荷的輸入特性會(huì)直接影響發(fā)電機(jī)的輸出電壓；當(dāng)負(fù)載為純電阻性時(shí)，因?yàn)橥桨l(fā)電機(jī)的定子端電壓一一電樞端電壓與負(fù)載電流是同相的，所以使得轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的前一半被定子磁場(chǎng)削弱，而后一半又被定子磁場(chǎng)加強(qiáng)，一周內(nèi)合成磁場(chǎng)平均值不變 ，發(fā)電機(jī)輸出電壓不變。負(fù)載呈現(xiàn)為純電感性時(shí)，則因負(fù)載電流滯后電樞端電壓90°而使得定子磁場(chǎng)削弱了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，合成磁場(chǎng)降低，造成發(fā)電機(jī)輸出電壓下降。若負(fù)載是純電容性的，負(fù)載電流就會(huì)超前電樞端電壓90°從而使定子

6、磁場(chǎng)加強(qiáng)了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng),合成磁場(chǎng)增大，發(fā)電機(jī)輸出電壓上升?？梢?jiàn)；合成磁場(chǎng)是使發(fā)電機(jī)性能變化的一個(gè)重要因 素。而合成磁場(chǎng)中起主要作用的是轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)即主磁場(chǎng)，因此,調(diào)控轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)就可以調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的輸出電壓改善其帶負(fù)載能力，從而達(dá)到在額定負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)住發(fā)電機(jī)輸出電壓的目的。(1) 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁所謂勵(lì)磁即是向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供直流電使其產(chǎn)生直流電磁場(chǎng)的過(guò)程。同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子凹槽內(nèi)的線圈就是由稱做勵(lì)磁機(jī)的一個(gè)專門的設(shè)備為其供以直流電形成直流磁場(chǎng)的。早期的發(fā)電機(jī)是采用單獨(dú)的勵(lì)磁機(jī)給轉(zhuǎn)子線圈提供直流電的，系統(tǒng)龐大而復(fù)雜。隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)都是將發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁機(jī)組裝在一起構(gòu)成一個(gè)完整的發(fā)電機(jī)。勵(lì)磁

7、機(jī)其實(shí)就是個(gè)小發(fā)電機(jī) ，它的工作原理與同步發(fā)電機(jī)一樣。所不同的是它的定子線圈 和轉(zhuǎn)子線圈所起的作用與同步發(fā)電機(jī)一一主發(fā)電機(jī)正好相反；固定在主發(fā)電機(jī)定子旁的勵(lì)磁機(jī)的定子線圈通以直流電形成直流磁場(chǎng)，而安裝在主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈成為輸出電動(dòng)勢(shì)的電樞。 勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子內(nèi)壁之間也是保持著小而均勻的間隙。這也稱為旋轉(zhuǎn)電樞式結(jié)構(gòu)的無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)。安裝在主發(fā)電機(jī)定子旁的勵(lì)磁機(jī)定子線圈的直流電，是由主發(fā)電機(jī)定子線圈即電樞的部分輸出電壓經(jīng)整流后而得到的。與主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸安裝的勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子線圈在其定子線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)、切割磁力線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)同軸安裝在它旁邊的整流器也就是旋轉(zhuǎn)整流器變成

8、直流電流，輸?shù)街靼l(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈使其產(chǎn)生直流轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。從而達(dá)到了對(duì)主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈勵(lì)磁的要求。(2) 同步發(fā)電機(jī)輸出電壓的調(diào)控調(diào)控的目的就是實(shí)現(xiàn)在同步發(fā)電機(jī)額定負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)住輸出電壓。調(diào)控技術(shù)的理念是實(shí)時(shí)地從主發(fā)電機(jī)電樞取得電壓和電流 ，經(jīng)整流和負(fù)反饋調(diào)理后供給勵(lì)磁機(jī)的定子線圈，使其產(chǎn)生變化規(guī)律與主發(fā)電機(jī)輸出電壓變化規(guī)律相反的直流電磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)也必然使勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子電樞的輸出電壓及旋轉(zhuǎn)整流器供給主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈的直流電流按同樣的規(guī)律而變化。從而起到實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)大小，使主發(fā)電機(jī)在額定負(fù)荷范圍內(nèi)保持良好輸出特性的作 用。對(duì)發(fā)電機(jī)輸出電壓的調(diào)節(jié)過(guò)程 ，可以用以下的流程表示；由于負(fù)荷增加使主

9、發(fā)電機(jī)電樞電壓 J降)T經(jīng)負(fù)反饋調(diào)理后勵(lì)磁機(jī)定子電流及磁場(chǎng)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子電樞輸出電壓 T旋轉(zhuǎn)整流器輸出電流 T主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)Tt使主發(fā)電機(jī)電樞電 壓f若主發(fā)電機(jī)電壓升高，則其反饋調(diào)控使以上各環(huán)節(jié)作用降低，導(dǎo)致電壓回到額定值。可見(jiàn)通過(guò)勵(lì)磁機(jī)實(shí)時(shí)調(diào)控主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的大小，就可以穩(wěn)住輸出電壓。這其中起重要作用的是負(fù)反饋調(diào)節(jié)單元，通常稱其為恒壓勵(lì)磁裝置和自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器。(3) 自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器現(xiàn)代交流同步發(fā)電機(jī)常用自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVR這種電子部件調(diào)節(jié)勵(lì)磁機(jī)定子磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。雖然AVR的種類很多，但性能大同小異；都是實(shí)時(shí)采樣主發(fā)電機(jī)的輸出電壓值與預(yù)先設(shè) 定的值相比較，用比較的結(jié)果去調(diào)節(jié)脈沖寬度調(diào)制器PWM;

10、輸出電壓值高則調(diào)制器輸出脈沖寬度窄，反之則寬。然后再用這些脈沖去調(diào)控大功率開(kāi)關(guān)器件即三極管或場(chǎng)效應(yīng)管控制送入 勵(lì)磁機(jī)定子線圈的電流的時(shí)間。從而使它的磁場(chǎng)強(qiáng)弱隨著主發(fā)電機(jī)輸出電壓的變化而相反變化；即輸出電壓升高則勵(lì)磁機(jī)定子磁場(chǎng)減小，輸出電壓降低勵(lì)磁機(jī)定子磁場(chǎng)增強(qiáng)。從而達(dá)到負(fù)反饋調(diào)控的目的。圖2自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器電路原理方框圖圖2是常用的一種 AVR類型。取樣自主發(fā)電機(jī)輸出電壓的信號(hào)從 8、9兩端輸入到電壓 測(cè)量比較單元，與內(nèi)部預(yù)先設(shè)定的電壓值（例如380V）相比較。比較結(jié)果以輸出電壓UA送入脈沖寬度調(diào)制單元 PWM,輸出電壓UC送入低頻保護(hù)單元。電壓測(cè)量比較單元的L、S、H是連接主發(fā)電機(jī)輸出電壓幅值

11、調(diào)節(jié)電位器的三個(gè)端子。脈沖寬度調(diào)制器由穩(wěn)壓器輸出的直流電壓UCC作為工作電源，以確保其性能穩(wěn)定。它的輸出電壓UB控制調(diào)制管VT3。若由電壓測(cè)量比較單元送來(lái)的UA大,表明主發(fā)電機(jī)輸出電壓升高,則大的UA就會(huì)使脈沖寬度調(diào)制器輸出的脈沖UB的寬度變窄。窄的脈沖就會(huì)使VT3導(dǎo)通時(shí)間短，通過(guò)的電流少。反之，主發(fā)電機(jī)電壓降低 UA變小，脈沖寬度調(diào)制器輸出的脈沖 UB的寬度隨之變寬，從而使VT3導(dǎo)通時(shí)間變長(zhǎng)，通過(guò)的電流增多。勵(lì)磁機(jī)定子線圈一端接在端子X(jué)1 上，另一端接在XX1端子上。由主發(fā)電機(jī)電樞送來(lái)的 EA、EB、Ec三相電壓，經(jīng)過(guò)三個(gè)二極管 VD10、VD11、VD12整流后，電流從X1端流入勵(lì)磁機(jī)的

12、定子線圈，由XX1流出，再經(jīng)過(guò)調(diào)制管 VT3和XN端子流回主發(fā)電機(jī)電樞，形成勵(lì)磁機(jī)定子線 圈的勵(lì)磁電流通路。VT3是這個(gè)通路上的開(kāi)關(guān)，它導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)，則定子線圈流過(guò)電流時(shí)間長(zhǎng) ，定子磁場(chǎng)強(qiáng)度大；VT3導(dǎo)通時(shí)間短，定子線圈電流少，定子磁場(chǎng)強(qiáng)度小。AVR就是這樣調(diào)控主發(fā)電機(jī)的電壓的注發(fā)電機(jī)由于負(fù)荷原因輸出電壓升高，電壓測(cè)量比較單元輸出的UA隨著升高，受UA控制的脈寬調(diào)制器輸出脈沖UB寬度變窄，開(kāi)關(guān)管VT3導(dǎo)通時(shí)間短，勵(lì)磁機(jī)定子磁場(chǎng)減弱，轉(zhuǎn)子電樞電壓及旋轉(zhuǎn)整流器輸出電流隨之減小，導(dǎo)致供給主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流變小，則主發(fā)電機(jī)因其轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的減小而使輸出電壓降低。反之，AVR的負(fù)反饋調(diào)控功能就會(huì)使主發(fā)電機(jī)

13、的輸出電壓升高。在主發(fā)電機(jī)因負(fù)荷超出額定值而輸出極大電流時(shí)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也需隨之輸出巨大的動(dòng)力以致導(dǎo)致其轉(zhuǎn)速低于額定值。低頻保護(hù)單元的作用就是在這種情況下限制勵(lì)磁機(jī)定子線圈里電 流的超額增大。它以電阻和電容構(gòu)成的充放電支路預(yù)先設(shè)定一個(gè)低頻保護(hù)點(diǎn)，當(dāng)主發(fā)電機(jī)負(fù)荷正常時(shí)，從電壓測(cè)量單元來(lái)的 UC小于低頻保護(hù)點(diǎn)，則低頻保護(hù)單元輸出的電壓Ud高，二極管VD8被截止，Ud到不了脈寬調(diào)制器，起不了作用。若主發(fā)電機(jī)超載則 Ud變低，VD8導(dǎo)通，Ud 和UA就可同時(shí)作用于脈寬調(diào)制器，使其輸出的脈沖 UB隨Ud的下降而變窄，調(diào)制管VT3導(dǎo) 通時(shí)間隨之變短，勵(lì)磁電流減小勵(lì)磁機(jī)定子磁場(chǎng)變?nèi)?，從而?dǎo)致主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)減小。發(fā)電機(jī)輸出電壓下降、電流減小。低頻保護(hù)單元起到了保護(hù)勵(lì)磁機(jī)和主發(fā)電機(jī)的作用。3同步發(fā)電機(jī)的維護(hù)同步發(fā)電機(jī)是柴油發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部分。為柴油發(fā)電機(jī)組建立一個(gè)合適的工作環(huán)境，做好日常維護(hù)是十分必要的。發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)的高溫、 潮濕和空氣污染物是引起發(fā)電機(jī)故障的最常見(jiàn)因素。 粉塵、灰塵和其 它空氣污染物的積累會(huì)引起絕緣層的性能變壞，不僅易形成對(duì)地的導(dǎo)電通路，還會(huì)使轉(zhuǎn)子軸承部分的摩擦力增大而發(fā)熱。濕氣以及空氣污染物中的濕氣極易在發(fā)電機(jī)內(nèi)形成對(duì)地的漏電