2009年04月17日 12:29 不详 作者:佚名 用户评论(0)
三相同步发电机由原动机拖动直流励磁的同步发电机转子,以转速n(rpm)旋转,根据电磁应原理,三相定子绕阻便感应交流电势。定子绕阻若接入用电负载,电机就有交流电能输出。若认为磁路不饱和,则电枢磁势与磁极磁势各自产生相应的磁通,并在定子绕阻 内感因电势。对于 极电机,电枢磁势所感应的电势可以表示为Ea=-jIaXa. Xa被称为电枢反应电抗。 Xa+Xσ=Xs隐极同步发电机的同步电抗。对于凸极电机,因直轴.交轴处磁阻不同,可将电枢磁势分解成Fad和Faq分别研究。它们所感应的电势分别写成Ead=-jIdXad和Eaq=-jIqXaq,式中Xad.Xaq分别是直轴及交轴电枢反应电抗。Xad+Xσ=Xd.Xaq+Xσ=Xq,Xd和Xq分别为直轴同步电抗和交交轴同步电抗。Xσ为漏磁通引起的电抗 。同步电抗是决定同步电机性能的一个重要参数,通个开路实验和稳态实验就可求取。
同步发电机的空载特性是一个很重要的特性,它直接影响着电机的其它特性,通个开路实验还可以发现励磁系统的故障。态短路特性和零功率因数特性也都属于同步电机的重要特性,和空载特性配合,可以求出同步发电机的态参数及确定出补偿电枢的励磁电流。
同步发电机的外特性曲线用来求取电机运行时的重要指标之一及电压调整率。
同步发电机的调整特性可使运行人员知道在功率因数一定时,不改变端电压值.负载电流到多小而不使励磁电流超过规定值。
国家标准"GB1029" 对三相同步电机的实验方法作了具体规定,适用于普通三相同步发电机的型式实验或检查实验。通过实验可以确定该电机各性 能指标。各种电机的效率和电压调整率均在部颁标准的相应技术条件中有具体规定,将实验结果与标准规定数据比较即可确定某同步发电机的质量和性能了。 若求取额定励磁电流和电压变化率,一般用做图法,跟国家标准GB1029介绍,其具体步骤如下:
(1) 如图1上绘制开路特性曲线,并沿纵轴额定相电压相量UN.
(2)自原点O作额定电枢电流相量IN,与纵轴成ΦN角(cosΦN 为额定功率因数)。
(3)从相量UN终端作出电枢绕组电阻压降INRa平行与相量 ,IN,Ra为基准工作温度时的绕组电阻(对大型电机的Ra可忽略不计,对小型电机可进可行实际测量),从INRa终端作一垂直于相量IN的保梯电抗压降相
量INXp(Xp的保梯电抗压降相量INXp(Xp的求法见下(5),UN和INRa及 和INRa及INXp的相量和为相量Ep,Ep和UN的夹角δ。
(4)由开路特性确定的对应于Ep的励磁电流为Ifp在相量终端上与纵
与纵轴成δ+ΦN角做相量Ifa
(5)额定电枢电流时电枢反应的励磁电流Ifa和保梯电抗Xp的确定:
如右下图上的开路特性曲线,并在图上作F点,F点的纵坐标为额定电压,横坐标为零功率因数特性上对应于于额定电枢电压.额定电枢电流的励磁电流通过通过F点作平行于横轴的直线CF,取CF的长度等于三相稳态短特性曲线上对应于额定枢电流的励磁电流Ifk,自点C作直线平行于开
路特性的直线部分于开路特性交于H,自CF作的垂线HK交CF于K,线段
HK的长度即为额定电枢电流时在保梯电流电抗Xp上的压降?Up,则保梯 电抗Xp,可按下式计算。
Xp,?Up,IN
若用标么值绘制开路特性曲线时,则,即可直接得出.线段的长度代表对应于时的励磁电流. ?(6)与的向量和即为额定励磁电流。
(7)由开路特性曲线求出对应与开路电压。电压变化率按下式机算
?U=(U0-UN)/UN*100
注:实验室里为教学实验用的同步电机通常是小型的。
<一> 发电机概述
发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产,国防,科技及日常生活中有广泛的用途。
发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。 发电机已实施出口产品质量许可制度,未取得出口质量许可证的产品不准出口。
<二>发电机的分类可归纳如下:
发电机分:直流发电机和交流发电机
交流发电机分:同步发电机和异步发电机(很少采用)
交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。
<三>发电机结构及工作原理
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。
定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。
转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。
柴油发电机工作原理
柴油机驱动发电机运转,将柴油的能量转化为电能。
在柴油机汽缸内,经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合,在活塞上行的挤压下,体积缩小,温度迅速升高,达到柴油的燃点。柴油被点燃,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行,称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功,作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转。
将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装,就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子,利用‘电磁感应’原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。
这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出,还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。 详细请进>>> 汽油发电机原理
汽油机驱动发电机运转,将汽油的能量转化为电能。
在汽油机汽缸内,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行作功。各汽缸按一定顺序依次作功,作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装,就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子,利用‘电磁感应’原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。
同步发电机的工作原理调控及维护
柴油发电机组是常用的备用电源,由于它以柴油发动机燃烧柴油为动力,带动发电机发出与市电同样性质的电力,所以用在市电断电后需要后备电源供电几小时以上的场合。从性能价格比、对工作环境的要求、带非线性负载能力方面考虑,采用柴油发电机组比使用很多大容量蓄电池的长延时UPS往往具有一定的优势。但是柴油发电机组在市电断电后需要十秒钟左右才能发出稳定的电力,这就大不如UPS可不间断供电的特点。因此,柴油发电机组和UPS通常是取其各自的优势构成一个完善的、可靠的电源系统,以确保重要设备的不间断供电。
柴油发电机组一般是采用同步发电机(也俗称电球)将柴油发动机的旋转机械能转为电能。各种用电设备要依靠它发出的电力工作,因此对同步发电机的工作性能要求是很高的。
1 同步发电机的工作原理
同步发电机是根据电磁感应原理制造的。主要组成部分如图1。现代交流发电机通常由两部分线圈构成;为了提高磁场的强度,一部分线圈绕在
一个导磁性能良好的金属片叠成的圆筒内壁的凹槽内,这个圆筒固定在机座上称为定子。定子内的线圈可输出感应电动势和感应电流,所以又称其为电枢。发电机的另一部分线圈则绕在定子圆筒内的一导磁率强的金属片叠成的圆柱体的凹槽内,称为转子。一根轴穿过转子中心并将其紧固在一起,轴两端与机座构成轴承支撑。转子与定子内壁之间保持小而均匀的间隙且可灵活转动。这叫做旋转磁场式
结构的无刷同步发电机。
工作时,转子线圈通以直流电形成直流恒定磁场,在柴油机的带动下转子快速旋转,恒定磁场也随之旋转,定子的线圈被磁场磁力线切割产生感应电动势,发电机就发出电来。
1—前端盖;2—出风盖板;3—轴承;4—定子;5—端子箱侧板;6—电压调节器;7—调节器支架;8—端子箱顶盖;9—端子箱前后板;10—接线板;11—接线板支架;12—端子箱侧板;13—吊攀;14—轴承盖;15—进风盖板;16—后端盖;17—励磁定子;18—励磁定子固定螺栓;19—轴承;20—旋转整流器;21—励磁电枢;22—接地牌;23—转子;24—风扇;25—永磁机机壳;26—永磁机转轴;27—永磁机转子;28—永磁机定子;29—永磁机定子固定螺栓;30—永磁机转子固定螺栓;31—垫圈;32—永磁机盖板
图1 双轴承发电机剖视图
转子及其恒定磁场被柴油机带动快速旋转时,在转子与定子之间小而均匀的间隙中形成一个旋转的磁场,称为转子磁场或主磁场。平常工作时发电机的定子线圈即电枢都接有负载,定子线圈被磁场磁力线切割后产生的感应电动势通过负载形成感应电流,此电流流过定子线圈也会在间隙中产
生一个磁场,称为定子磁场或电枢磁场。这样在转子、定子之间小而均匀的间隙中出现了转子磁场和定子磁场,这两个磁场相互作用构成一个合成磁场。发电机就是由合成磁场的磁力线切割定子线圈而发电的。由于定子磁场是由转子磁场引起的,且它们之间总是保持着一先一后并且同速的同步关系,所以称这种发电机为同步发电机。同步发电机在机械结构和电器性能上都具有许多优点。
2 同步发电机的调控
同步发电机在其额定负载范围内允许带各种用电负荷。这些负荷的输入特性会直接影响发电机的输出电压;当负载为纯电阻性时,因为同步发电机的定子端电压——电枢端电压与负载电流是同相的,所以使得转子磁场的前一半被定子磁场削弱,而后一半又被定子磁场加强,一周内合成磁场平均值不变,发电机输出电压不变。负载呈现为纯电感性时,则因负载电流滞后电枢端电压90?而使得定子磁场削弱了转子磁场,合成磁场降低,造成发电机输出电压下降。若负载是纯电容性的,负载电流就会超前电枢端电压90?,从而使定子磁场加强了转子磁场,合成磁场增大,发电机输出电压上升。可见;合成磁场是使发电机性能变化的一个重要因
素。而合成磁场中起主要作用的是转子磁场即主磁场,因此,调控转子磁场就可以调节同步发电机的输出电压改善其带负载能力,从而达到在额定负荷范围内稳住发电机输出电压的目的。
(1)同步发电机转子的励磁
所谓励磁即是向同步发电机转子提供直流电使其产生直流电磁场的过程。同步发电机转子凹槽内的线圈就是由称做励磁机的一个专门的设备
为其供以直流电形成直流磁场的。早期的发电机是采用单独的励磁机给转子线圈提供直流电的,系统庞大而复杂。随着技术的进步,现代同步发电机都是将发电机与励磁机组装在一起构成一个完整的发电机。
励磁机其实就是个小发电机,它的工作原理与同步发电机一样。所不同的是它的定子线圈和转子线圈所起的作用与同步发电机——主发电机正好相反;固定在主发电机定子旁的励磁机的定子线圈通以直流电形成直流磁场,而安装在主发电机转子轴上的励磁机的转子线圈成为输出电动势的电枢。励磁机的转子与定子内壁之间也是保持着小而均匀的间隙。这也称为旋转电枢式结构的无刷同步发电机。安装在主发电机定子旁的励磁机定子线圈的直流电,是由主发电机定子线圈即电枢的部分输出电压经整流后而得到的。与主发电机转子同轴安装的励磁机转子线圈在其定子线圈产生的磁场内旋转、切割磁力线所产生的感应电动势,经同轴安装在它旁边的整流器也就是旋转整流器变成直流电流,输到主发电机的转子线圈使其产生直流转子磁场。从而达到了对主发电机转子线圈励磁的要求。
(2)同步发电机输出电压的调控
调控的目的就是实现在同步发电机额定负荷范围内稳住输出电压。调控技术的理念是实时地从主发电机电枢取得电压和电流,经整流和负反馈调理后供给励磁机的定子线圈,使其产生变化规律与主发电机输出电压变化规律相反的直流电磁场,这个磁场也必然使励磁机转子电枢的输出电压及旋转整流器供给主发电机转子线圈的直流电流按同样的规律而变化。从而起到实时调节主发电机转子磁场大小,使主发电机在额定负荷范围内保持良好输出特性的作用。
对发电机输出电压的调节过程,可以用以下的流程表示;
由于负荷增加使主发电机电枢电压?(降) ?经负反馈调理后励磁机定子电流及磁场??励磁机转子电枢输出电压??旋转整流器输出电流??主发电机转子磁场??使主发电机电枢电压?
若主发电机电压升高,则其反馈调控使以上各环节作用降低,导致电压回到额定值。
可见通过励磁机实时调控主发电机转子磁场的大小,就可以稳住输出电压。这其中起重要作用的是负反馈调节单元,通常称其为恒压励磁装置和自动电压调节器。
(3)自动电压调节器
现代交流同步发电机常用自动电压调节器AVR这种电子部件调节励磁机定子磁场的强
弱。虽然AVR的种类很多,但性能大同小异;都是实时采样主发电机的输出电压值与预先设定的值相比较,用比较的结果去调节脉冲宽度调制器PWM;输出电压值高则调制器输出脉冲宽度窄,反之则宽。然后再用这些脉冲去调控大功率开关器件即三极管或场效应管控制送入励磁机定子线圈的电流的时间。从而使它的磁场强弱随着主发电机输出电压的变化而相反变化;即输出电压升高则励磁机定子磁场减小,输出电压降低励磁机定子磁场增强。从而达到负反馈调控的目的。
图2 自动电压调节器电路原理方框图
图2是常用的一种AVR类型。取样自主发电机输出电压的信号从8、9两端输入到电压测量比较单元,与内部预先设定的电压值(例如380V)相比
较。比较结果以输出电压UA送入脉冲宽度调制单元PWM,输出电压UC送入低频保护单元。电压测量比较单元的L、S、H是连接主发电机输出电压幅值调节电位器的三个端子。
脉冲宽度调制器由稳压器输出的直流电压UCC作为工作电源,以确保其性能稳定。它的输出电压UB控制调制管VT3。若由电压测量比较单元送来的UA大,表明主发电机输出电压升高,则大的UA就会使脉冲宽度调制器输出的脉冲UB的宽度变窄。窄的脉冲就会使VT3导通时间短,通过的电流少。反之,主发电机电压降低UA变小,脉冲宽度调制器输出的脉冲UB的宽度随之变宽,从而使VT3导通时间变长,通过的电流增多。
励磁机定子线圈一端接在端子X1上,另一端接在XX1端子上。由主发电机电枢送来的EA、EB、Ec三相电压,经过三个二极管VD10、VD11、VD12整流后,电流从X1端流入励磁机的定子线圈,由XX1流出,再经过调制管VT3和XN端子流回主发电机电枢,形成励磁机定子线圈的励磁电流通路。VT3是这个通路上的开关,它导通时间长,则定子线圈流过电流时间长,定子磁场强度大;VT3导通时间短,定子线圈电流少,定子磁场强度小。
AVR就是这样调控主发电机的电压的;主发电机由于负荷原因输出电压升高,电压测量比较单元输出的UA随着升高,受UA控制的脉宽调制器输出脉冲UB宽度变窄,开关管VT3导通时间短,励磁机定子磁场减弱,转子电枢电压及旋转整流器输出电流随之减小,导致供给主发电机转子的励磁电流变小,则主发电机因其转子磁场的减小而使输出电压降低。反之,AVR的负反馈调控功能就会使主发电机的输出电压升高。
在主发电机因负荷超出额定值而输出极大电流时,柴油发动机也需随
之输出巨大的动力以致导致其转速低于额定值。低频保护单元的作用就是在这种情况下限制励磁机定子线圈里电流的超额增大。它以电阻和电容构成的充放电支路预先设定一个低频保护点,当主发电机负荷正常时,从电压测量单元来的UC小于低频保护点,则低频保护单元输出的电压Ud高,二极管VD8被截止,Ud到不了脉宽调制器,起不了作用。若主发电机超载则Ud变低,VD8导通,Ud和UA就可同时作用于脉宽调制器,使其输出的脉冲UB随Ud的下降而变窄,调制管VT3导通时间随之变短,励磁电流减小励磁机定子磁场变弱,从而导致主发电机转子磁场减小。发电机输出电压下降、电流减小。低频保护单元起到了保护励磁机和主发电机的作用。
3 同步发电机的维护
同步发电机是柴油发电机组的关键部分。为柴油发电机组建立一个合适的工作环境,做好日常维护是十分必要的。
发电机房内的高温、潮湿和空气污染物是引起发电机故障的最常见因素。粉尘、灰尘和其它空气污染物的积累会引起绝缘层的性能变坏,不仅易形成对地的导电通路,还会使转子轴承部分的摩擦力增大而发热。湿气以及空气污染物中的湿气极易在发电机内形成对地的漏电通路,引起发电机故障。机房内温度过高会使发电机组工作时产生的热量难以散出,造成其输出功率下降、机组过热。所以机房的防尘、防潮湿、通风降温就必须引起足够的重视。
无论是单轴承发电机还是双轴承发电机,它们的转子轴与柴油发动机主轴之间连接的同轴度要求很高。长时期运行后的机组有时同轴度可能降低,导致发电机燥声增大,温度过高。应定期检查、维护以保持同轴度良好。
1FC5、1FC6系列无刷三相同步发电机(184,804机座)主要技术数据
详细介绍:
发布时间:2006-12-25 10:48:45
表1 1FC5、1FC6(450V/260V,60Hz)
注:适用的环境环境为40?。
三相四线的发电机
说明是三相四线的发电机,三条是火线一条是零线。
汽车发电机是瓜型发电机,有 4条线接住,其中三条是三相线,其中一条是公共线(负极或 地线)
B 是发电机的输出端,接电瓶的正极或者是电源火线, E 是搭铁端,接电瓶的负极或者是公 共搭铁。 F 是磁场输入端,接调节器的 F 接柱,是控制磁场电流,稳定输出电压的。 N 是中 心头输出, 这根接柱是一些车上控制充电指示灯, 启动保护继电器, 预热控制器等设备的信 号输出端 .有的还有一个 W 接柱,使发动机转速信号输出
两个碳刷线,一根接通过点火开关的火线,一根接调节器上的 F 接柱,还有一根蓝色的线 是发电机中心头输出, 有的车型用来控制充电指示灯或者是启动保护控制器, 有的没有使用, 还有一根黑色的是搭铁线
一条接地
一条接起动机
一条到 ECU
一条到仪表
三相交流发电机的原理
三相交流发电机的原理 三相交流发电机的主要组成部分是电枢和磁极。
电枢是固定的,亦称定子。定子铁心的内圆周表面冲有槽,用以放置三相电枢绕组。每相绕组是同样的,它们的始端(头)标以A,B,C,末端(尾)标以X,Y,Z。每个绕组的两边放置再相应的定子铁心的槽内。但要求绕组的始端之间或末端之间都彼此相隔120度。
磁极是转动的,亦称转子。转子铁心上绕有励磁绕组,有直流励磁。选择合适的极面形状和励磁绕组的布置情况,可使空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布。
当转子由原动机带动,并以匀速按顺时针方向转动时,则每相绕组依次切割磁力线,其中产生频率相同,幅值相等的正弦电动势。电动势的参考方向选定为自绕组的末端指向始端。
以A相为参考,则可得出:
也可以用相量表示为:
三相交流电出现正幅值(或相应零值)的顺序为相序。在此,相序是ABC。
三相电动势的幅值相等,频率相同,彼此间的相位差也相等。这种电动势称为对称电动势。
三相发电机的并联运行
三相发电机的并联运行 [转贴]
三相发电机的并联运行 ,为使 发电机并网所构成的回路中不产生冲击电流,必须满足以下条件,即,
(1)发电机电势与另一台发电机的大小 和相位要相同;
(2)频率相同;
(3)相序严格相同。
为了验证是否满足这些条件, 可用电压表检查电势,是直接接法或交叉接法女并联的方法叫“准整步法”。此时还有用“自准步法”进行并联,分述如下。
1.用准整步表将被试发电机并联
(1)直接接法,
(2)交叉接法,
(3)用整步表将被试发电机并联于电网,实 际发电机里的并联装置,一般是在相序预先正确 的情况下,然后再考虑并联方法,有的采用操作 简单而装置复杂的自动控制装置,只属操作按钮 即可;有的则采用习惯上叫,“同期小盘“上的 准步表(又叫同步指示器)来寻找合闸时机进行并联运“同期小盘“上还装有两只电压表合两只频率表,用来监测同
1步发电机和电网的电压和频率,用整步表将 同步发电机投入并联运行的原理,其实质与灯光法相同, 也即用整步表指示出同步发电机与电网的频率差与相位差,但相序必须正确,生产实际中一般是在 安装时就
已考 虑其相序的问 题了,实验室 不用灯光法时,可用相序表来测量发电机的相序使之和电网的相序一致. 通常用的 整步表根据其 原理的不同可 分为电动式和 磁电式两种。 其接线和使用 方法稍有不同。
2.用自整步表将同步发电机并联 ,用上述方法并联的优点是能使新投入的发电机和另一台发电仙不受或受轻微的冲击,但手工操作较费时,当然
采用自动控制装置时新发电机并网运行,情况尚为好些,但其装置比较复杂,而当电网某机组出现事故,突
然退出运行而要求起动另外一台机组并联与电网时,由于此电网的电压和频率都在不断的变化,要具备准整
步条件比较困难,情况又比较紧急,于是就采用“自整步法”来实现发电机的并联运行。其方法是:“
先将发电机的励磁组,经过约等于励磁若组电阻10倍的电阻短路,当发电机的转速升至同步速时(电继和电
网的频率差在5%),先合上并联开关,接着加上励磁,即可利用电机的“自整步作用“使它迅速牵入同步。
3. 发电机并网后的功率调节
同步发电机并网后,常常属要改变它的有功功率和无功功率。如希望增加发电机输出的有功功率,根据
功率平衡的观点,只要增加原电机的输入功率。根据直流电动机的理论,若转速不变,要提高直流电动机的
输出功率则应减少直流电动机的励磁电流或升高直流电动机的电枢电压。
当有功功率一定时,要改变并网同步发电机的无功功率,根据公式
P2=mUIaCOSΦ=常数
以及 P2=m(UE0)/Xs*sinδ=常数
二式中均为必然满足
IaCOSΦ=常数 E0sinδ=常数
由相量图分析知,有功功率保持不变时,调节发电机的无功功率的方法,就是改变发电机的励磁电流。
【精品】三相同步发电机的组成及工作原理
三相同步发电机的组成及工作原理 2009 年 04 月 17 日 12:29 不详 作者:佚名 用户评论(0)三相同步发电机由原动机拖动直流励磁的同步发电机转子,以转速 nrpm旋转,根据电磁应原理,三相定子绕阻便感应交流电势。定子绕阻若接入用电负载,电机就有交流电能输出。若认为磁路不饱和,则电枢磁势与磁极磁势各自产生相应的磁通,并在定子绕阻 内感因电势。对于 极电机,电枢磁势所感应的电势可以表示为 Ea-jIaXa. Xa 被称为电枢反应电抗。 XaXσXs 隐极同步发电机的同步电抗。对于凸极电机,因直轴.交轴处磁阻不同,可将电枢磁势分解成 Fad 和 Faq 分别研究。它们所感应的电势分别写成 Ead-jIdXad 和 Eaq-jIqXaq,式中 Xad.Xaq 分别是直轴及交轴电枢反应电抗。XadXσXd.XaqXσXqXd 和 Xq 分别为直轴同步电抗和交交轴同步电抗。Xσ为漏磁通引起的电抗 。同步电抗是决定同步电机性能的一个重要参数,通个开路实验和稳态实验就可求取。同步发电机的空载特性是一个很重要的特性,它直接影响着电机的其它特性,通个开路实验还可以发现励磁系统的故障。态短路特性和零功率因数特性也都属于同步电机的重要特性,和空载特性配合,可以求出同步发电机的态参数及确定出补偿电枢的励磁电流。同步发电机的外特性曲线用来求取电机运行时的重要指标之一及电压调整率。同步发电机的调整特性可使运行人员知道在功率因数一定时,不改变端电压值.负载电流到多小而不使励磁电流超过规定值。国家标准quotGB1029quot 对三相同步电机的实验方法作了具体规定,适用于普通三相同步发电机的型式实验或检查实验。通过实验可以确定该电机各性 能指标。各种电机的效率和电压调整率均在部颁标准的相应技术条件中有具体规定,将实验结果与标准规定数据比较即可确定某同步发电机的质量和性能了。若求取额定励磁电流和电压变化率,一般用做图法,跟国家标准 GB1029 介绍,其具体步骤如下:(1) 如图 1 上绘制开路特性曲线,并沿纵轴额定相电压相量 UN.(2)自原点 O 作额定电枢电流相量 IN,与纵轴成ΦN 角(cosΦN 为额定功率因数)。(3)从相量 UN 终端作出电枢绕组电阻压降 INRa 平行与相量 ,INRa 为基准工作温度时的绕组电阻(对大型电机的 Ra 可忽略不计,对小型电机可进可行实际测量),从 INRa 终端作一垂直于相量 IN 的保梯电抗压降相量 INXp(Xp 的保梯电抗压降相量 INXp(Xp 的求法见下(5),UN 和 INRa 及和 INRa 及 INXp 的相量和为相量 EpEp 和 UN 的夹角δ。(4)由开路特性确定的对应于 Ep 的励磁电流为 Ifp 在相量终端上与纵与纵轴成δΦN 角做相量 Ifa(5)额定电枢电流时电枢反应的励磁电流 Ifa 和保梯电抗 Xp 的确定:如右下图上的开路特性曲线,并在图上作 F 点,F 点的纵坐标为额定电压,横坐标为零功率因数特性上对应于于额定电枢电压.额定电枢电流的励磁电流通过通过 F 点作平行于横轴的直线 CF,取 CF 的长度等于三相稳态短特性曲线上对应于额定枢电流的励磁电流 Ifk,自点 C 作直线平行于开路特性的直线部分于开路特性交于 H,自 CF 作的垂线 HK 交 CF 于 K,线段HK 的长度即为额定电枢电流时在保梯电流电抗 Xp 上的压降?Up,则保梯电抗 Xp,可按下式计算。Xp,?Up,IN若用标么值绘制开路特性曲线时则即可直接得出.线段的长度代表对应于时的励磁电流.6与的向量和即为额定励磁电流。(7)由开路特性曲线求出对应与开路电压。电压变化率按下式机算?U(U0-UN/UN100注:实验室里为教学实验用的同步电机通常是小型的。 lt一gt 发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转
化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产,国防,科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:?檬实钡牡即藕偷嫉绮牧瞎钩苫ハ嘟 械绱鸥杏Φ拇怕泛偷缏罚 圆 绱殴β剩 锏侥芰孔 坏哪康摹?发电机已实施出口产品质量许可制度,未取得出口质量许可证的产品不准出口。 lt二gt发电机的分类可归纳如下: 发电机分:直流发电机和交流发电机 交流发电机分:同步发电机和异步发电机很少采用 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 lt三gt发电机结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯或磁极、磁扼绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。 柴油发电机工作原理 柴油机驱动发电机运转,将柴油的能量转化为电能。 在柴油机汽缸内,经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合,在活塞上行的挤压下,体积缩小,温度迅速升高,达到柴油的燃点。柴油被点燃,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行,称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功,作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装,就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子,利用‘电磁感应’原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。 这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出,还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。 详细请进gtgtgt 汽油发电机原理 汽油机驱动发电机运转,将汽油的能量转化为电能。 在汽油机汽缸内,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行作功。各汽缸按一定顺序依次作功,作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装,就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子,利用‘电磁感应’原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。同步发电机的工作原理调控及维护柴油发电机组是常用的备用电源由于它以柴油发动机燃烧柴油为动力带动发电机发出与市电同样性质的电力所以用在市电断电后需要后备电源供电几小时以上的场合。从性能价格比、对工作环境的要求、带非线性负载能力方面考虑采用柴油发电机组比使用很多大容量蓄电池的长延时 UPS 往往具有一定的优势。但是柴油发电机组在市电断电后需要十秒钟左右才能发出稳定的电力这就大不如 UPS 可不间断供电的特点。因此柴油发电机组和 UPS 通常是取其各自的优势构成一个完善的、可靠的电源系统以确保重要设备的不间断供电。 柴油发电机组一般是采用同步发电机也俗称电球将柴油发动机的旋转机械能转为电能。各种用电设备要依靠它发出的电力工作因此对同步发电机的工作性能要求是很高的。 1 同步发电机的工作原理 同步发电机是根据电磁感应原理制造的。主要组成部分如图 1。现代交流发电机通常由两部分线圈构成为了提高磁场的强度一部分线圈绕在一个导磁性能良好的金属片叠成的圆筒内壁的凹槽内这个圆筒固定在机座上称为定子。定子内的线圈可输出感应电动势和感应电流所以又称其为电枢。发电机的另一部分线圈则绕在定子圆筒内的一导磁率强的金属片叠成的圆柱体的凹槽内称为转子。一根轴穿过转子中心并将其紧
固在一起轴两端与机座构成轴承支撑。转子与定子内壁之间保持小而均匀的间隙且可灵活转动。这叫做旋转磁场式结构的无刷同步发电机。 工作时转子线圈通以直流电形成直流恒定磁场在柴油机的带动下转子快速旋转恒定磁场也随之旋转定子的线圈被磁场磁力线切割产生感应电动势发电机就发出电来。 1—前端盖2—出风盖板3—轴承4—定子5—端子箱侧板6—电压调节器7—调节器支架8—端子箱顶盖9—端子箱前后板10—接线板11—接线板支架12—端子箱侧板13—吊攀14—轴承盖15—进风盖板16—后端盖17—励磁定子18—励磁定子固定螺栓19—轴承20—旋转整流器21—励磁电枢22—接地牌23—转子24—风扇25—永磁机机壳26—永磁机转轴27—永磁机转子28—永磁机定子29—永磁机定子固定螺栓30—永磁机转子固定螺栓31—垫圈32—永磁机盖板图 1 双轴承发电机剖视图 转子及其恒定磁场被柴油机带动快速旋转时在转子与定子之间小而均匀的间隙中形成一个旋转的磁场称为转子磁场或主磁场。平常工作时发电机的定子线圈即电枢都接有负载定子线圈被磁场磁力线切割后产生的感应电动势通过负载形成感应电流此电流流过定子线圈也会在间隙中产生一个磁场称为定子磁场或电枢磁场。这样在转子、定子之间小而均匀的间隙中出现了转子磁场和定子磁场这两个磁场相互作用构成一个合成磁场。发电机就是由合成磁场的磁力线切割定子线圈而发电的。由于定子磁场是由转子磁场引起的且它们之间总是保持着一先一后并且同速的同步关系所以称这种发电机为同步发电机。同步发电机在机械结构和电器性能上都具有许多优点。 2 同步发电机的调控 同步发电机在其额定负载范围内允许带各种用电负荷。这些负荷的输入特性会直接影响发电机的输出电压当负载为纯电阻性时因为同步发电机的定子端电压——电枢端电压与负载电流是同相的所以使得转子磁场的前一半被定子磁场削弱而后一半又被定子磁场加强一周内合成磁场平均值不变发电机输出电压不变。负载呈现为纯电感性时则因负载电流滞后电枢端电压 90?而使得定子磁场削弱了转子磁场合成磁场降低造成发电机输出电压下降。若负载是纯电容性的负载电流就会超前电枢端电压 90?从而使定子磁场加强了转子磁场合成磁场增大发电机输出电压上升。可见合成磁场是使发电机性能变化的一个重要因素。而合成磁场中起主要作用的是转子磁场即主磁场因此调控转子磁场就可以调节同步发电机的输出电压改善其带负载能力从而达到在额定负荷范围内稳住发电机输出电压的目的。 1同步发电机转子的励磁 所谓励磁即是向同步发电机转子提供直流电使其产生直流电磁场的过程。同步发电机转子凹槽内的线圈就是由称做励磁机的一个专门的设备为其供以直流电形成直流磁场的。早期的发电机是采用单独的励磁机给转子线圈提供直流电的系统庞大而复杂。随着技术的进步现代同步发电机都是将发电机与励磁机组装在一起构成一个完整的发电机。 励磁机其实就是个小发电机它的工作原理与同步发电机一样。所不同的是它的定子线圈和转子线圈所起的作用与同步发电机——主发电机正好相反固定在主发电机定子旁的励磁机的定子线圈通以直流电形成直流磁场而安装在主发电机转子轴上的励磁机的转子线圈成为输出电动势的电枢。励磁机的转子与定子内壁之间也是保持着小而均匀的间隙。这也称为旋转电枢式结构的无刷同步发电机。安装在主发电机定子旁的励磁机定子线圈的直流电是由主发电机定子线圈即电枢的部分输出电压经整流后而得到的。与主发电机转子同轴安装的励磁机转子线圈在其定子线圈产生的磁场内旋转、切割磁力线所产生的感应电动势经同轴安装在它旁边的整流器也就是旋转整流器变成直流电流输到主发电机的转子线圈使其产生直流转子磁场。从而
达到了对主发电机转子线圈励磁的要求。 2同步发电机输出电压的调控 调控的目的就是实现在同步发电机额定负荷范围内稳住输出电压。调控技术的理念是实时地从主发电机电枢取得电压和电流经整流和负反馈调理后供给励磁机的定子线圈使其产生变化规律与主发电机输出电压变化规律相反的直流电磁场这个磁场也必然使励磁机转子电枢的输出电压及旋转整流器供给主发电机转子线圈的直流电流按同样的规律而变化。从而起到实时调节主发电机转子磁场大小使主发电机在额定负荷范围内保持良好输出特性的作用。 对发电机输出电压的调节过程可以用以下的流程表示 由于负荷增加使主发电机电枢电压?降 ? 经负反馈调理后励磁机定子电流及磁场??励磁机转子电枢输出电压??旋转整流器输出电流??主发电机转子磁场??使主发电机电枢电压? 若主发电机电压升高则其反馈调控使以上各环节作用降低导致电压回到额定值。 可见通过励磁机实时调控主发电机转子磁场的大小就可以稳住输出电压。这其中起重要作用的是负反馈调节单元通常称其为恒压励磁装置和自动电压调节器。 3自动电压调节器 现代交流同步发电机常用自动电压调节器 AVR 这种电子部件调节励磁机定子磁场的强弱。虽然 AVR 的种类很多但性能大同小异都是实时采样主发电机的输出电压值与预先设定的值相比较用比较的结果去调节脉冲宽度调制器 PWM输出电压值高则调制器输出脉冲宽度窄反之则宽。然后再用这些脉冲去调控大功率开关器件即三极管或场效应管控制送入励磁机定子线圈的电流的时间。从而使它的磁场强弱随着主发电机输出电压的变化而相反变化即输出电压升高则励磁机定子磁场减小输出电压降低励磁机定子磁场增强。从而达到负反馈调控的目的。图 2 自动电压调节器电路原理方框图 图 2 是常用的一种 AVR 类型。取样自主发电机输出电压的信号从 8、9 两端输入到电压测量比较单元与内部预先设定的电压值例如 380V相比较。比较结果以输出电压 UA 送入脉冲宽度调制单元 PWM输出电压 UC 送入低频保护单元。电压测量比较单元的 L、S、H 是连接主发电机输出电压幅值调节电位器的三个端子。 脉冲宽度调制器由稳压器输出的直流电压 UCC 作为工作电源以确保其性能稳定。它的输出电压 UB 控制调制管 VT3。若由电压测量比较单元送来的 UA 大表明主发电机输出电 窄的脉冲就会使 VT3压升高则大的 UA 就会使脉冲宽度调制器输出的脉冲 UB 的宽度变窄。导通时间短通过的电流少。反之主发电机电压降低 UA 变小脉冲宽度调制器输出的脉冲UB 的宽度随之变宽从而使 VT3 导通时间变长通过的电流增多。 励磁机定子线圈一端接在端子 X1 上另一端接在 XX1 端子上。由主发电机电枢送来的EA、EB、Ec 三相电压经过三个二极管 VD10、VD11、VD12 整流后电流从 X1 端流入励磁机的定子线圈由 XX1 流出再经过调制管 VT3 和 XN 端子流回主发电机电枢形成励磁机定子线圈的励磁电流通路。VT3 是这个通路上的开关它导通时间长则定子线圈流过电流时间长定子磁场强度大VT3 导通时间短定子线圈电流少定子磁场强度小。 AVR 就是这样调控主发电机的电压的主发电机由于负荷原因输出电压升高电压测量比较单元输出的 UA 随着升高受 UA 控制的脉宽调制器输出脉冲 UB 宽度变窄开关管 VT3导通时间短励磁机定子磁场减弱转子电枢电压及旋转整流器输出电流随之减小导致供给主发电机转子的励磁电流变小则主发电机因其转子磁场的减小而使输出电压降低。反之AVR 的负反馈调控功能就会使主发电机的输出电压升高。 在主发电机因负荷超出额定值而输出极大电流时柴油发动机也需随之输出巨大的动力以致导致其转速低于额定值。低频保护单元的作用就是在这种情况下限制励磁机
定子线圈里电流的超额增大。它以电阻和电容构成的充放电支路预先设定一个低频
保护点当主发电机负荷正常时从电压测量单元来的 UC 小于低频保护点则低频保
护单元输出的电压 Ud 高二极管 VD8 被截止Ud 到不了脉宽调制器起不了作用。
若主发电机超载则 Ud 变低VD8 导通Ud 和 UA 就可同时作用于脉宽调制器使其
输出的脉冲 UB 随 Ud 的下降而变窄调制管VT3 导通时间随之变短励磁电流减小
励磁机定子磁场变弱从而导致主发电机转子磁场减小。发电机输出电压下降、电流
减小。低频保护单元起到了保护励磁机和主发电机的作用。 3 同步发电机的维护 同
步发电机是柴油发电机组的关键部分。为柴油发电机组建立一个合适的工作环境做
好日常维护是十分必要的。 发电机房内的高温、潮湿和空气污染物是引起发电机故
障的最常见因素。粉尘、灰尘和其它空气污染物的积累会引起绝缘层的性能变坏不
仅易形成对地的导电通路还会使转子轴承部分的摩擦力增大而发热。湿气以及空气
污染物中的湿气极易在发电机内形成对地的漏电通路引起发电机故障。机房内温度
过高会使发电机组工作时产生的热量难以散出造成其输出功率下降、机组过热。所
以机房的防尘、防潮湿、通风降温就必须引起足够的重视。 无论是单轴承发电机还
是双轴承发电机它们的转子轴与柴油发动机主轴之间连接的同轴度要求很高。长时
期运行后的机组有时同轴度可能降低导致发电机燥声增大温度过高。应定期检查、
维护以保持同轴度良好。 1FC5、1FC6 系列无刷三相同步发电机(184,804 机座)
主要技术数据 详细介绍: 发布时间:2006-12-25 10:48:45 表 1 1FC5、1FC6
额定输出/kVA 同步转速(/r/min) 功率因数 1FC6 184-4 (450V/260V,60Hz) 型号
31 185-4 35 1800 0(8(滞后) 185-4 42 1FC6 223-4 55 224-4 68 1800 0(8(滞后)
225-4 80 226-4 95IFC6 283-4 125 284-4 160 1800 0(8(滞后) 285-4 200 286-4 240IFC6 350-4 290 352-4 330 353-4 370 1800 0(8(滞后) 354-4 420 355-4 450 356-4 525IFC6 403-4 560 404-4 610 1800 0(8(滞后) 405-4 650 406-4 7001FC6 453-4 830 454-4 950 1800 0(8(滞后) 455-4 1040 456-4 11501FC6 502-4 1300 504-4 1520 1800
0(8(滞后) 506-4 16601FC6 562-4 2000 564-4 2110 1800 0(8(滞后) 566-4 23001FC5 632-4 3650 634-4 3100 1800 0(8(滞后) 636-4 35001FC5 710-4 3700 0(8(滞后)
1FC6 354-6 280 1200 0(8(滞后) 356-6 3701FC6 404-6 460 1200 0(8(滞后) 406-6
5601FC6 454-6 740 1200 0(8(滞后) 456-6 8601FC6 502-6 1200 504-6 1320 1200 0(8
(滞后) 506-6 15301FC6 562-6 1570 564-6 1830 1200 0(8(滞后) 566-6 19001FC5 630-6 2100 632-6 2300 1200 0(8(滞后) 634-6 2550 636-6 3900 1FC5 712-6 3300 714-6 3700 1200 0(8(滞后) 716-6 4200 1FC6 502-8 820 504-8 880 900 0(8(滞后)
506-8 950 1FC6 562-8 1130 564-8 1280 900 0(8(滞后) 566-8 1410 1FC5 632-8 1560 634-8 1800 900 0(8(滞后) 636-8 2200 638-8 2450 1FC5 712-8 2800 714-8 3200 900
0(8(滞后) 716-8 3600 1FC5 802-8 4200 900 0(8(滞后) 804-8 4900 1FC6 502-10 670 504-10 740 720 0(8(滞后) 506-10 810 1FC6 562-10 950 564-10 1080 .
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