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一文帶你了解發(fā)電機
一、發(fā)電機的種類和功能特點
發(fā)電機是指受到機械動力的作用時產生電的設備。在這種轉換過程中,機械動力來自于各種各樣的其他形式的能源,如風能、水能、熱能、太陽能等。
根據產生電的類型不同,發(fā)電機主要分為直流發(fā)電機和交流發(fā)電機兩大類。
1.直流發(fā)電機的功能特點
直流發(fā)電機是指受外部機械力作用產生直流電的發(fā)電機。
一文帶你了解發(fā)電機
直流發(fā)電機具有使用方便、運行可靠等特點,可以直接為各種需要直流電源的用電設備提供電能。但是直流發(fā)電機內部有換向器,易產生電火花,發(fā)電效率較低。直流發(fā)電機一般可作為直流電動機、電解、電鍍、充電及交流發(fā)電機的勵磁等所需的直流電源。
2.交流發(fā)電機的功能特點
交流發(fā)電機是指受外部機械力作用產生交流電的發(fā)電機,該類發(fā)電機又可分為同步交流發(fā)電機和異步交流發(fā)電機。其實物外形如圖2所示。
在交流發(fā)電機中同步發(fā)電機為常見,該類發(fā)電機由直流電流勵磁,既能提供有功功率,也能提供無功功率,可用于為各種需要交流電源的負載設備供電。另外,同步發(fā)電機按所用原動機的不同又可分為汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機、柴油發(fā)電機、風力發(fā)電機4種。
交流發(fā)電機的應用十分廣泛,例如各種發(fā)電站、企業(yè)、商鋪及家庭備用電源、汽車等均使用發(fā)電機供電,其應用實例如圖3所示。
二、發(fā)電機的型號與技術參數
為了便于對發(fā)電機的生產管理和使用, 對發(fā)電機的型號進行了編制方法的統(tǒng)一,并在其外殼比較明顯的位置貼有發(fā)電機的銘牌,其中包含的參數主要有發(fā)電機的型號、額定電壓、額定電源、額定功率、絕緣等級、頻率、功率因數以及轉速等。
1.發(fā)電機的型號含義
發(fā)電機的型號通常是對機組的型號進行的說明,其中包含的信息有發(fā)電機輸出的電壓的種類、發(fā)電機機組的類型、控制特征、設計序號以及環(huán)境特征等,如圖5所示。
除此之外,有些發(fā)電機的型號較為直觀簡單,識別時較為方便,如圖6所示,其中包含有產品編號、額定電壓及額定電流等。
例如,圖7所示典型發(fā)電機的銘牌標識,從中可以了解其型號為“200GF6,參照上述命名方法可了解其型號所標識的含義?!?
2.發(fā)電機的主要技術參數
發(fā)電機的技術參數通常與型號一樣通過銘牌標簽粘貼或直接標識在發(fā)電機的外殼上,以供選用和檢修時參考,如圖8所示。
發(fā)電機的主要技術參數包括:額定電壓、額定電流、轉速、頻率、功率因數、定子接法和絕緣等級等。
(1)額定電壓
額定電壓指發(fā)電機在正常運行時輸出的額定電壓,單位是kV。
(2)額定電流
額定電流是指發(fā)電機正常并連續(xù)工作時的 工作電流,單位是kA。當發(fā)電機其他各參數都在額定的情況下,發(fā)電機以該電流運行,其定子繞組的溫升不會超過允許的范圍。
(3)轉速
發(fā)電機的轉速是指發(fā)電機主軸在1min內的 旋轉速度。該參數是判斷發(fā)電機性能好壞的重要參數之一。
(4)頻率
頻率是指發(fā)電機中交流電正弦波周期的倒數,其單位為赫茲(Hz)。例如一臺發(fā)電機的頻率為50Hz,則表明其交變電流的方向等參數1s改變50次。
(5)功率因數
發(fā)電機是靠電磁轉換進行發(fā)電的,其輸出的功率可以分為兩種,即無功功率和有功功率。無功功率主要是用來產生磁場,進行電與磁的轉換;而有功功率則是為用戶提供的。在發(fā)電機輸出的總功率中,有功功率所占的比例就是功率因數。
(6)定子接法
發(fā)電機的定子接法主要可以分為兩種,即三角形(△形)聯(lián)結和星形(Y形)聯(lián)結,如圖9所示。在發(fā)電機中,通常發(fā)電機定子的3個繞組一般都聯(lián)結成星形。
(7)絕緣等級
發(fā)電機的絕緣等級主要是指其絕緣材料耐高溫的等級。在發(fā)電機中絕緣材料是較為薄弱的環(huán)節(jié),該材料在過高的溫度中很容易加速老化甚至損壞,所以不同的絕緣材料其耐熱等級
也有所區(qū)別。該參數通常是用字母表示的,其中Y 表示耐熱溫度為90℃,A 表示耐熱溫度為105℃,E 表示耐熱溫度為120℃,B 表示耐熱溫度為130℃,F 表示耐熱溫度為155℃,H 表示耐熱溫度為180℃,C 表示耐熱溫度為180℃以上。
(8)其他
在發(fā)電機中,除上述技術參數外,還有發(fā)電機的相數、機組總重量和制造日期等參數。這些參數在識讀時比較直觀易懂,主要供使用者在使用時或是購買時參考。
三、發(fā)電機在線路中的符號標識
發(fā)電機是電力拖動、機床等控制線路中必不可少的部件之一。在繪制各控制線路對應的原理圖時,發(fā)電機并不是用其實際外形體現,而是由代表其功能的圖樣或簡圖、字母等符號進行標識的。發(fā)電機的符號與電動機符號相似,一般用字母“G”文字符號標識。其中G表示發(fā)電機,GD表示直流發(fā)電機,GA表示交流發(fā)電機(異步發(fā)電機),GS表示同步發(fā)電機,GH表示永磁發(fā)電機。根據這些不同的字母標識,可以快速識別出該線路中使用的發(fā)電機的類型。




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從4個方面來分析并比較發(fā)電機的風冷和水冷系統(tǒng)
柴油發(fā)電機過冷或者過熱(即發(fā)電機冷卻能力過強或者過弱)都會對其動力性,經濟性,工作可靠性帶來不利的影響。因此設計良好的冷卻系統(tǒng),能夠保證發(fā)電機始終處于適宜的溫度下工作,以獲得較高的發(fā)電機經濟性能,動力性能,工作可靠性指標等。冷卻系統(tǒng)的功用就是使發(fā)電機在各種工況下都保持在適當的溫度范圍內,冷卻系統(tǒng)既要防止發(fā)電機過熱,又要防止冬季發(fā)電機過冷,在冷態(tài)下的發(fā)電機啟動之后,冷卻系統(tǒng)還要保證發(fā)電機迅速升溫,盡快達到正常的工作溫度。
冷卻系統(tǒng),顧名思義,其主要作用就是對柴油發(fā)電機進行冷卻,保證柴油發(fā)電機在一定的溫度范圍內可靠的工作,根據冷卻介質的不同,分為風冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)兩種。下面康明斯發(fā)電機公司結合風冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)的系統(tǒng)構造、振動噪聲、冷卻效果、低溫性能、使用壽命,進行分析比較。
1.系統(tǒng)構造:水冷柴油發(fā)電機的氣缸套分為干式氣缸套(不直接與水接觸)和濕式氣缸套(直接與水接觸),活塞在缸套內往復運動時,將熱量傳給缸套,缸套又將熱量傳遞給冷卻液來實施冷卻,需要有水泵、水管、節(jié)溫器等專用零部件,構造復雜;風冷柴油發(fā)電機則省去許多部件和環(huán)節(jié),結構相對簡單,但風冷系統(tǒng)對材料的耐熱,耐磨,膨脹系數要求更高,制造起來技術工藝要求也比水冷要高。
2.振動噪聲:水冷系統(tǒng)由于在缸套外側配備水套,噪音經過水后變小,從而大大降低了發(fā)電機內部噪音,相對來說水冷柴油發(fā)電機的噪聲更小、震動較小,擁有更高的壓縮比,爆發(fā)力更強,功率更高,風冷系統(tǒng)需要風扇高速運轉來進行抽風與排風,風燥比較大,震動較為明顯。
3.冷卻效果:水冷系統(tǒng)的缸體和缸蓋剛度好,冷卻強度高,發(fā)電機內部和外部冷卻均勻,冷卻水路設計自由度大,工作可靠,循環(huán)性好,降溫迅速,不容易過熱,不受環(huán)境影響;風冷系統(tǒng)的冷卻介質為空氣,空氣的比熱容大約為水的比熱容的1/4左右,空氣的傳熱系數大概為水的傳熱系數的1/20—1/30左右,空氣的降溫效果不如水明顯,尤其在夏季使用中,水冷系統(tǒng)的優(yōu)勢更為明顯。
4.低溫性能:風冷系統(tǒng)啟動方便、運行經濟,啟動后氣缸的溫度上升較快,在短時間內即可進入大負荷工作狀態(tài),沒有凍裂和過熱沸騰的危險,其低溫性能優(yōu)良;水冷系統(tǒng)啟動后,溫升比較緩慢,而且冷卻液更換不及時容易凍壞發(fā)電機,需要定期檢查冷卻液的質量,低溫環(huán)境下風冷系統(tǒng)的優(yōu)勢更大。使用壽命風冷系統(tǒng)中于氣缸壁溫度高,升溫速度快,酸性腐蝕和磨損在很大程度上降低了,柴油發(fā)電機在露點以下的工作時間也大大縮短了,因而風冷系統(tǒng)機件腐蝕、銹蝕程度小,而且缸體、缸蓋、散熱器、冷卻部件上也不會像水冷系統(tǒng)一樣存有水垢;水冷系統(tǒng)時間久了,冷卻管道容易受到腐蝕和損壞,相關部件容易老化、開裂,水箱容易產生水垢反而影響冷卻效果,風冷系統(tǒng)使用壽命更長。


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