發(fā)電機控制原理教程演示

（優(yōu)選）發(fā)電機控制原理教程ppt當前第1頁\共有51頁\編于星期六\2點發(fā)電機在石油鉆機系統(tǒng)中的作用現(xiàn)在的電動鉆機鉆機中，發(fā)電機為所有用電設備提供電源，保證井隊作業(yè)的正常進行。柴油發(fā)電機：是以柴油機為原動機，燃燒燃油為動力，帶動發(fā)電機。這種發(fā)電機容量小，一般只有數(shù)KW到數(shù)MW

主要由柴油機和發(fā)電機兩部分組成。柴油機主要是提供機械動能，發(fā)電機的作用是把柴油機提供的機械能轉換為電能。

因此，柴油機功率的大小，直接決定了整個機組的功率大小，而發(fā)電機容量的大小，則決定了整個系統(tǒng)容量的大小。當前第2頁\共有51頁\編于星期六\2點發(fā)電機工作原理1、電磁感應原理英國物理學家法拉第從1822年起，經(jīng)過十年的努力，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了磁也能生電。電磁感應原理：導體在磁場中運動，切割磁力線后會產(chǎn)生感應電勢。即磁生電。當前第3頁\共有51頁\編于星期六\2點電磁感應演示當前第4頁\共有51頁\編于星期六\2點感應電動勢的大小取決于導體的匝數(shù)和導體內磁通變化率，其方向是它將在線圈內產(chǎn)生感應電流來建立磁場用以阻止原磁場產(chǎn)生的磁通變化。E=-NdΦ/dt(Φ為穿過導體的磁通)

對于恒定磁場中的運動導體有E=BLV當前第5頁\共有51頁\編于星期六\2點柴油發(fā)電機發(fā)電原理

．如上所述，不論是導線在磁場中運動切割磁力線，或是通過線圈的磁通量發(fā)生變化,在導線或線圈上都會產(chǎn)生感應電勢。因為運動的位移是相對的，只要是通過線圈平面的磁通量發(fā)生變化，那就不論是線圈在磁場里旋轉、或是磁場旋轉相對線圈運動，其效果都是相同的，都會在線圈上產(chǎn)生感應電勢。因為容量增大和引出線工藝的需要，實際上大部分發(fā)電機都是旋轉磁場式的，在發(fā)電機中間旋轉的磁場稱為轉子，在發(fā)電機外面的線圈稱為定子當前第6頁\共有51頁\編于星期六\2點當前第7頁\共有51頁\編于星期六\2點當前第8頁\共有51頁\編于星期六\2點在電力系統(tǒng)負載中最大量的是帶電感的電阻性負載，它的特性是介乎于電阻負載和電感負載之間，負載上的電流相位比電壓相位滯后一個相位角ψ，此時負載上的電流向量比電壓向量滯后ψ：機端電壓可表示為:當前第9頁\共有51頁\編于星期六\2點一、有功功率：在交流電路中，凡是消耗在電阻元件上、功率不可逆轉換的那部分功率（如轉變?yōu)闊崮?、光能或機械能）稱為有功功率，簡稱“有功”，用“P”表示，單位是瓦（W）或千瓦（KW）。它反映了交流電源在電阻元件上做功的能力大小，或單位時間內轉變?yōu)槠渌芰啃问降碾娔軘?shù)值。實際上它是交流電在一個周期內瞬時轉變?yōu)槠渌芰啃问降碾娔軘?shù)值。實際上它是交流電在一個周期內瞬時功率的平均值，故又稱平均功率。它的大小等于瞬時功率最大值的1/2，就是等于電阻元件兩端電壓有效值與通過電阻元件中電流有效值的乘積。

二、無功功率：在交流電路中，凡是具有電感性或電容性的元件，在通過后便會建立起電感線圈的磁場或電容器極板間的電場。因此，在交流電每個周期內的上半部分（瞬時功率為正值）時間內，它們將會從電源吸收能量用建立磁場或電場；而下半部分（瞬時功率為負值）的時間內，其建立的磁場或電場能量又返回電源。因此，在整個周期內這種功率的平均值等于零。就是說，電源的能量與磁場能量或電場能量在進行著可逆的能量轉換，而并不消耗功率。當前第10頁\共有51頁\編于星期六\2點為了反映以上事實并加以表示，將電感或電容元件與交流電源往復交換的功率稱之為無功功率，簡稱“無功”，用“Q”表示。單位是乏（Var）或千乏(KVar)。無功功率是交流電路中由于電抗性元件（指純電感或純電容）的存在，而進行可逆性轉換的那部分電功率，它表達了交流電源能量與磁場或電場能量交換的最大速率。實際工作中，凡是有線圈和鐵芯的感性負載，它們在工作時建立磁場所消耗的功率即為無功功率。如果沒有無功功率，電動機和變壓器就不能建立工作磁場。三、視在功率：交流電源所能提供的總功率，稱之為視在功率或表現(xiàn)功率，在數(shù)值上是交流電路中電壓與電流的乘積。視在功率用S表示。單位為伏安（VA）或千伏安（KVA）。它通常用來表示交流電源設備（如變壓器）的容量大小。視在功率即不等于有功功率，又不等于無功功率，但它既包括有功功率，又包括無功功率。能否使視在功率100KVA的變壓器輸出100KW的有功功率，主要取決于負載的功率因數(shù)。當前第11頁\共有51頁\編于星期六\2點四、功率三角形：視在功率（S）、有功功率（P）及無功功率（Q）之間的關系，可以用功率三角形來表示，如下圖所示。它是一個直角三角形，兩直角邊分別為Q與P，斜邊為S。S與P之間的夾角Ф為功率因數(shù)角，它反映了該交流電路中電壓與電流之間的相位差（角）。當前第12頁\共有51頁\編于星期六\2點三、發(fā)電機的并列運行1．發(fā)電機的同期并列:兩個(或兩個以上)電源并聯(lián)，必須是兩個電源電壓瞬時值任何時刻都基本相同，這是因為電源的內阻抗是很小很小的，兩個電源如果存在電勢差，則它們之間就會形成很大的環(huán)流，這是不允許的。因此在發(fā)電機并入電網(wǎng)前必需對機端電壓進行同期判別當前第13頁\共有51頁\編于星期六\2點6.并車：電壓相同頻率相同相位角相差在一定范圍內當前第14頁\共有51頁\編于星期六\2點2．發(fā)電機的有功功率：

發(fā)電機的有功功率是由原動機來提供，原動機出力越大，所做的有功就越多；但對單機運行的發(fā)電機來說，由于受供電頻率的限制，原動機的出力并非任意的，他必須保持額定頻率運行，這樣對單機運行的發(fā)電機，需要發(fā)多少有功不取決于自己，而是取決于（用戶）負載的大小，當發(fā)電機負載越重，轉子的轉速就會下降，這是因為負載上電流流過定子繞組其有功分量產(chǎn)生的力矩與原動機的轉動力矩方向是相反的，要克服這種由有功負載而產(chǎn)生的阻力矩，保持轉速不變就必需加大原動機的出力，維持轉速（頻率）不變，這任務是由調速器來完成的，它必須根據(jù)負荷的變化不斷地調整原動機的出力，實現(xiàn)頻率恒定。如發(fā)電機并網(wǎng)運行，因電網(wǎng)容量是很大很大的，單憑一臺機的出力是不足以把整個電網(wǎng)的頻率提上去的，因此在發(fā)電機并網(wǎng)運行時，加大原動機的出力實際上是在電網(wǎng)中多承擔一點有功，表現(xiàn)出來的是定子電流（有功分量）增加，功率因數(shù)提高(趨向于1)。當前第15頁\共有51頁\編于星期六\2點3．發(fā)電機的無功功率和電樞反映：

發(fā)電機電壓的建立除了轉子在定子線圈里轉動，主要是靠轉子的磁場來形成的，前面說過一臺發(fā)電機在轉速一定情況下，磁場強度越強（勵磁電流越大），發(fā)電機產(chǎn)生的電壓就越高。對單機運行的獨立系統(tǒng)，調節(jié)勵磁是可以調節(jié)這獨立電網(wǎng)電壓的，但如果發(fā)電機是并網(wǎng)運行就有如調速器加大開度一樣，發(fā)電機的轉速也不會升高，只是轉化為有功；發(fā)電機并網(wǎng)后增加勵磁電流，因電網(wǎng)的容量很大，我們認為單臺機機端電壓升高是不能把整個電網(wǎng)電壓提上去的，表現(xiàn)出的是無功分量電流的增加，實際上是無功分配。勵磁它本身并不做功的，勵磁電流越大，所發(fā)的無功負荷就越多。當前第16頁\共有51頁\編于星期六\2點現(xiàn)場發(fā)電機照片輔助發(fā)電機當前第17頁\共有51頁\編于星期六\2點當前第18頁\共有51頁\編于星期六\2點主發(fā)電機當前第19頁\共有51頁\編于星期六\2點當前第20頁\共有51頁\編于星期六\2點當前第21頁\共有51頁\編于星期六\2點發(fā)動機電控系統(tǒng)1.電液執(zhí)行器電液執(zhí)行器柴油機調速系統(tǒng)中最常見一種執(zhí)行機構，其基本原理為：外加一直流電流到執(zhí)行器內的盤式電機上，盤式電機能根據(jù)電流的大小轉動相應的角度，并拉動與之相連的連桿動作，去調節(jié)系統(tǒng)噴油。當無電流輸入時，連桿在彈簧的作用下自動復位。當前第22頁\共有51頁\編于星期六\2點2.數(shù)字控制器當對于近年的電控噴油式柴油機如CAT3512B，就沒有執(zhí)行器，取而代之的是ECM數(shù)字式速度控制器，其噴油時間及大小是靠ECM電子控制器控制。當前第23頁\共有51頁\編于星期六\2點3512B發(fā)動機電控系統(tǒng)電控模塊傳感器噴油器當前第24頁\共有51頁\編于星期六\2點休息當前第25頁\共有51頁\編于星期六\2點鉆機配套發(fā)電機及其控制系統(tǒng)組成當前第26頁\共有51頁\編于星期六\2點當前第27頁\共有51頁\編于星期六\2點當前第28頁\共有51頁\編于星期六\2點發(fā)電機控制系統(tǒng)介紹當前第29頁\共有51頁\編于星期六\2點發(fā)電機控制系統(tǒng)介紹發(fā)電系統(tǒng)主發(fā)電機及輔助發(fā)電機DECS-100：勵磁，電壓控制2301A、2301D：轉速控制SPM-D11：并車調節(jié)，保護控制，數(shù)據(jù)顯示電力采集儀與信號轉換儀：與PLC通訊，實現(xiàn)發(fā)電機數(shù)據(jù)采集S7-200：斷路器控制，狀態(tài)指示UPS、蓄電池：發(fā)電前提供電源當前第30頁\共有51頁\編于星期六\2點發(fā)電機控制系統(tǒng)介紹當前第31頁\共有51頁\編于星期六\2點發(fā)電機控制系統(tǒng)介紹當前第32頁\共有51頁\編于星期六\2點當前第33頁\共有51頁\編于星期六\2點當前第34頁\共有51頁\編于星期六\2點當前第35頁\共有51頁\編于星期六\2點3.速度調節(jié)器速度調節(jié)器需要與發(fā)電機執(zhí)行器相匹配。對于使用數(shù)字式執(zhí)行器的機組，CAT3512B系列柴油機，由于采用的是電控噴油調節(jié)系統(tǒng)，其噴油時間及大小是靠ECM電子控制器控制，而ECM需要的是一個占空比可調節(jié)的脈寬信號（PWM信號），所以需要增加一個信號轉換器。當前第36頁\共有51頁\編于星期六\2點速度調節(jié)器

通過調節(jié)油門大小控制速度當前第37頁\共有51頁\編于星期六\2點4.控制原理發(fā)電機調速系統(tǒng)一般采用速度調節(jié)器對柴油機執(zhí)行器進行控制，從而對柴油機機械式噴油泵進行調節(jié)，以此控制進油量的大小。2301A啟動過程:當檢測到執(zhí)行器速度傳感器采集飛輪上齒數(shù)脈沖到速度傳感器，把該頻率值轉化為一與速度成正比的電壓值。在跟給定電壓做比較后放大輸出到執(zhí)行器控制柴油機。當前第38頁\共有51頁\編于星期六\2點發(fā)電機勵磁系統(tǒng)1.概述現(xiàn)在發(fā)電機勵磁系統(tǒng)普遍采用自動電壓調節(jié)器進行控制的無刷勵磁。根據(jù)起勵方式的不同分為以下兩種方式：當前第39頁\共有51頁\編于星期六\2點2.采用輔助勵磁機（PMG）起勵采用輔助勵磁發(fā)電機的系統(tǒng)，在發(fā)電機轉子上多了一臺輔助勵磁機。輔助勵磁機是一個永磁式中頻發(fā)電機，其永磁部分畫在旋轉部分的虛線框內。當發(fā)電機轉子運轉在額定轉速下時，輔助勵磁能產(chǎn)生一個恒定的電源，為電壓調節(jié)器提供電源，所以不存在起勵的問題。常用柴油機：日本三菱系列發(fā)電機組當前第40頁\共有51頁\編于星期六\2點3.剩磁起勵發(fā)電剩磁起勵系統(tǒng)電壓調節(jié)器電源來自于連接于發(fā)電機出線上的電源變壓器。當需要發(fā)電時，電壓調節(jié)電源只能由發(fā)電機剩磁發(fā)出的電來提供。這就要求電壓調節(jié)的起勵工作電壓很低。我們用的DECS-100電壓調節(jié)器起勵電壓為6VAC。常用柴油機：CAT系列、濟柴發(fā)電機組（汾西發(fā)電機）當前第41頁\共有51頁\編于星期六\2點主勵磁機與一般的同步發(fā)電機的工作原理基本相同，只是電樞是旋轉的。其發(fā)出的三相交流電經(jīng)過二極管整流后，直接送到發(fā)電機的轉子回路作勵磁電源，因為勵磁機的電樞與發(fā)電機的轉子同軸旋轉，所以它們之間不需要任何滑環(huán)與電刷等轉動接觸元件，這就實現(xiàn)了無刷勵磁。無刷勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點是：取消了滑環(huán)和碳刷等轉動接觸部分。缺點是：在監(jiān)視與維修上有其不方便之處。轉子回路的電壓電流都不能直接進行監(jiān)視，轉子繞組的絕緣情況也不便監(jiān)視，二極管的運行狀況，接線是否開脫都不便監(jiān)視，因而在運行維護上不太方便當前第42頁\共有51頁\編于星期六\2點4.電壓調節(jié)的特性在單車運行時，調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流大小，實際上就是調節(jié)發(fā)電機電壓。在發(fā)電機并網(wǎng)運行后，調節(jié)發(fā)電機勵磁電流大小，發(fā)電機電壓要受電網(wǎng)上其他發(fā)電機影響，此時勵磁電流會影響發(fā)電機組間無功電流的分配。拐點：低頻率拐點設置決定了在低頻時何時開始降壓。壓頻曲線：壓頻曲線決定了在拐點以下電壓的下降率。當前第43頁\共有51頁\編于星期六\2點5.無功控制系統(tǒng)無功的分配是靠各電壓調節(jié)器DROOP電壓降落曲線實現(xiàn)的。DROOP為在額定負載時電壓降落的百分數(shù)。若機組初始電壓一致，DROOP一致，那么帶相同負載時，機組間電壓相等，無功功率也相等。DROOP值越大，系統(tǒng)對無功分配的變化越敏感。當前第44頁\共有51頁\編于星期六\2點一，調試前的準備1、檢查線路用1000V絕緣表檢測發(fā)電機每相對地絕緣，并檢查發(fā)電機進線主電纜相序及有無短接、混接；用萬用表檢測發(fā)電機控制電纜的正確性（將執(zhí)行器、測速傳感器、勵磁與發(fā)電機控制柜的電纜斷開，檢測信號線間電阻），檢查測速及執(zhí)行器屏蔽電纜是否接好。具體參考值為：執(zhí)行器32歐姆、測速傳感器90歐姆、勵磁串聯(lián)12歐姆、勵磁并聯(lián)4歐姆；在不通電的情況下用蓄電池24V電源測試控制回路，把發(fā)電機控制開關打到相關控制位置時相應的繼電器應該正確動作。

用萬用表檢測測量變壓器、電源變壓器、勵磁變壓器初級和次級繞組間的阻值，檢查測量變壓器到速度調節(jié)器（如2301A）、電壓調節(jié)器（DECS-100）及同期檢測回路的相序

。檢測方法：用萬用表電阻檔測量發(fā)電柜三相變壓器a端子到2301A電壓檢測端子a和MFR13電壓檢測端子a，阻值應該為0，測量b端子和c端子時也應該為0。

[番茄花園1]明確繼電器功能動作當前第45頁\共有51頁\編于星期六\2點二、各模塊參數(shù)的設置1，速度調節(jié)器設置對于2301A速度調節(jié)器，在起車之前必須手動預設置柴油機轉速，防止起車后轉速過高發(fā)生危險。具體設置是用小螺絲刀調節(jié)2301A模塊上的參數(shù)設置旋鈕。對于2301D速度調節(jié)器，在正式起車之前也需要修改并下載參數(shù)。2，SPM-D11參數(shù)設置3，DECS-100參數(shù)下載4，S7-200程序下載當前第46頁\共有51頁\編于星期六\2點序號調節(jié)內容和方法1短接2301控制板上輔助調節(jié)端子，把控制旋旋鈕打到IDLE，啟動柴油機2把控制旋鈕打到RATED，順時針調節(jié)上的RATEDSPEED旋鈕到柴油機額定轉速1500rpm（60Hz系統(tǒng)為1200rpm）3把控制旋鈕打到IDLE，逆時針調節(jié)上的LOWIDLESPEED旋鈕到柴油機怠速1000rpm（60Hz系統(tǒng)為850rpm）三，發(fā)電機轉速調節(jié)（只針對2301A模塊）對于2301A模塊，需要手動調節(jié)柴油機怠速和額定轉速。具體步驟如下：當前第47頁\共有51頁\編于星期六\2點序號調節(jié)內容和方法1把控制旋鈕打到RATE