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發(fā)電機(jī)的分類、原理、結(jié)構(gòu)、使用方法,告別小白,一文全明白
發(fā)電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科技及日常生活中有廣泛的用途。發(fā)電機(jī)的形式很多,但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此,其構(gòu)造的一般原則是:用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路,以產(chǎn)生電磁功率,達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。
發(fā)電機(jī)是指將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備,它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動力機(jī)械驅(qū)動,將水流,氣流,燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī),再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。
一、發(fā)電機(jī)的分類
廣西百色柴油發(fā)電機(jī)組中的發(fā)電機(jī)是將柴油機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,是電力的輸出部分。廣西百色柴油發(fā)電機(jī)組的種類較多,通??砂匆韵路椒ㄟM(jìn)行分類:
?、侔词褂脳l件不同,廣西百色柴油發(fā)電機(jī)組可分為陸用和船用兩大類,陸用機(jī)組又可分為固定式和移動式(拖車式)兩類。
?、诎搓懹脵C(jī)組使用要求的不同,廣西百色柴油發(fā)電機(jī)組可分為普通型、自動化型、低噪聲型和低噪聲自動化型。
?、郯窗l(fā)電機(jī)輸出電流性質(zhì)的不同,廣西百色柴油發(fā)電機(jī)組可分為交流發(fā)電機(jī)組和直流發(fā)電機(jī)組。
?、馨唇涣魍桨l(fā)電機(jī)勵磁方式的不同,廣西百色柴油發(fā)電機(jī)組可分為裝備旋轉(zhuǎn)交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)的機(jī)組和裝備靜止勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)的機(jī)組;
?、莅磸V西百色柴油發(fā)電機(jī)組用途的不同,廣西百色柴油發(fā)電機(jī)組可分為常用發(fā)電機(jī)組、備用發(fā)電機(jī)組、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組。
二、發(fā)電機(jī)的工作原理
1、廣西百色柴油發(fā)電機(jī)
柴油機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),將柴油的能量轉(zhuǎn)化為電能。在柴油機(jī)汽缸內(nèi),經(jīng)過空氣濾清器過濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油 充分混合,在活塞上行的擠壓下,體積縮小,溫度迅速升高,達(dá)到柴油的燃點(diǎn)。柴油被點(diǎn)燃,混合氣體劇烈燃燒,體積迅速膨脹,推動活塞下行,稱為‘作功’。
2、汽油發(fā)電機(jī)
汽油機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),將汽油的能量轉(zhuǎn)化為電能。在汽油機(jī)汽缸內(nèi),混合氣體劇烈燃燒,體積迅速膨脹,推動活塞下行作功。
無論是廣西百色柴油發(fā)電機(jī)還是汽油發(fā)電機(jī),都是各汽缸按一定順序依次作功,作用在活塞上的推力經(jīng)過連桿變成了推動曲軸轉(zhuǎn)動的力量,從而帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。將無刷同步交流發(fā)電機(jī)與動力機(jī)曲軸同軸安裝,就可以利用動力機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子,利用‘電磁感應(yīng)’原理,發(fā)電機(jī)就會輸出感應(yīng)電動勢,經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。
三、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)
發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機(jī)座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子,轉(zhuǎn)子連接組裝起來,使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn),做切割磁力線的運(yùn)動,從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢,通過接線端子引出,接在回路中,便產(chǎn)生了電流。
四、發(fā)電機(jī)的使用方法
發(fā)電機(jī)組的電壓變化率約為20~40%。一般工業(yè)和家用負(fù)載都要求電壓保持基本不變。為此,隨著負(fù)載電流的增大,必須相應(yīng)地調(diào)整勵磁電流。雖然調(diào)整特性的變化趨勢與外特性正好相反,對于感性和純電阻性負(fù)載,它是上升的,而在容性負(fù)載下,一般是下降的。
(1)機(jī)組啟動前的準(zhǔn)備:
1.檢查潤滑油的油位、冷卻液液位、燃油量;
2.檢查柴油機(jī)的供油、潤滑、冷卻等系統(tǒng)各個管路及接頭有無漏油漏水現(xiàn)象;
3.檢查電氣線路有無破皮等漏電隱患,接地線電氣線路是否松動,機(jī)組與基礎(chǔ)的連接是否牢固;
4.若環(huán)境溫度低于零度時,須在散熱器內(nèi)添加一定比例的防凍劑;
5.廣西百色柴油發(fā)電機(jī)組 次啟動或停機(jī)較長時間后再次啟動,應(yīng)先用手壓泵排盡燃油系統(tǒng)內(nèi)的空氣。
(2)啟動:
1.合上控制箱內(nèi)的保險(xiǎn)后,按啟動按鈕,按下按鈕3~5s,若啟動不成功,應(yīng)等20s左右再次啟動。若多次啟動不成功,應(yīng)停止啟動操作,排除電瓶電壓或油路等故障因數(shù)后,再次啟動;
2.啟動時應(yīng)觀察幾油壓力,若油壓無顯示或很低時,應(yīng)立即停車檢查。
(3)運(yùn)行:
1.機(jī)組啟動后,檢查控制箱模塊各項(xiàng)參數(shù);機(jī)油壓力、水溫、電壓、頻率等;
2.通常情況下,機(jī)組啟動后轉(zhuǎn)速直接達(dá)到額定轉(zhuǎn)速;有怠速要求的機(jī)組,怠速時間一般為3~5min,怠速時間不易過長,否則可能燒壞發(fā)電機(jī)相關(guān)元器件;
3.檢查機(jī)組油路、水路及電器的滲漏情況;
4.檢查機(jī)組各連接處的緊固情況,看有無松動和劇烈振動;
5.觀察機(jī)組各種保護(hù)和監(jiān)視裝置是否正常;
6.當(dāng)轉(zhuǎn)素達(dá)到額定轉(zhuǎn)速,起空載運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定后,合閘供電;
7.檢查確認(rèn)控制屏各項(xiàng)參數(shù)是否在允許的范圍內(nèi),再次檢查機(jī)組的振動,有無三漏及其他故障;
8.機(jī)組運(yùn)行時嚴(yán)禁超載。
(4)正常停機(jī):
停機(jī)前必須先分閘,一般情況卸載后需運(yùn)行3~5min停機(jī)。
(5)緊急停機(jī):
1.發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)異常情況時,必須立即停機(jī);
2.緊急停機(jī)時,按下急停按鈕或?qū)娪捅猛C(jī)控制手柄迅速推倒停車位置。
(6)保養(yǎng)事項(xiàng):
1.柴油機(jī)濾芯更換時間為300H;空氣濾芯更換時間為每400H;機(jī)油濾芯 次更換時間為50H,以后為250H。
2.機(jī)油 次更換時間為50H,以后機(jī)油正常更換時間為每250H。
發(fā)電機(jī)多種異常狀態(tài)及危害
隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展,發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的不斷增加,大型發(fā)電機(jī)組在電力系統(tǒng)中越來越重要。人們對發(fā)電機(jī)的可靠性、性要求越來越高。發(fā)電機(jī)的運(yùn)行對保證廣西百色柴油發(fā)電機(jī)組的正常工作和電能質(zhì)量起著極其重要的作用。但是較之故障,異常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生的機(jī)率更大,比如定子繞組過負(fù)荷、發(fā)電機(jī)失磁、失步,發(fā)電機(jī)逆功率運(yùn)行,非全相運(yùn)行等。這些威脅同樣不容忽視,所以研究大型發(fā)電機(jī)的異常運(yùn)行及保護(hù)是很有必要的。由于大型發(fā)電機(jī)多采用三相分相操作主開關(guān),非全相運(yùn)行已成為發(fā)電廠電氣運(yùn)行的重點(diǎn)防止對象。本文針對大型發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行進(jìn)行了分析研究,采用對稱分量法得出了各相電流、各序電流及相序電流間的關(guān)系,并用KATLAB軟件進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果。同時,就發(fā)電機(jī)組非全相保護(hù)存在的問題提出了改進(jìn)方案,并給出了發(fā)電廠發(fā)生非全相運(yùn)行故障時的一些處理方法:
1、低勵磁或失磁對于容量在100KW以下不允許失磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī),當(dāng)采用直流勵磁機(jī)時,應(yīng)在滅磁開關(guān)斷開時同時斷開發(fā)電機(jī)斷路器。容量在100KW以上的發(fā)電機(jī)也應(yīng)裝設(shè)失磁保護(hù)。對于水輪發(fā)電機(jī),保護(hù)動作于解列滅磁;對于廣西百色柴油發(fā)電機(jī),保護(hù)動作于減出力,以便縮短異步運(yùn)行時間盡快恢復(fù)同步運(yùn)行,在不允許繼續(xù)異步運(yùn)行或失磁后母線電壓低于允許值時,保護(hù)動作于解列滅磁。
2、定子過電流或過負(fù)荷保護(hù)
在定子繞組、勵磁繞組上應(yīng)裝設(shè)定時限和反時限過負(fù)荷保護(hù)。定時限過負(fù)荷保護(hù)動作于信號或自動減負(fù)荷、降低勵磁電流。反時限過負(fù)荷保護(hù)動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。
3、逆功率保護(hù)
對于容量在200KW及以上的廣西百色柴油發(fā)電機(jī),宜裝設(shè)逆功率保護(hù)。保護(hù)帶時限動作于信號,經(jīng)長時限動作于解列。 以上所述的解列滅磁,是指斷開發(fā)電機(jī)斷路器,汽輪機(jī)甩負(fù)荷。減出力,是指將原動機(jī)出力減到給定值。程序跳閘,對廣西百色柴油發(fā)電機(jī)來說,是指首先關(guān)閉主汽門,待逆功率繼電器動作后,再跳開發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁。對水輪發(fā)電機(jī),是指首先將導(dǎo)水翼關(guān)到空載位置,再跳開發(fā)電機(jī)斷路器滅磁。
4、發(fā)電機(jī)失步保護(hù)對于容量在300KW及以上的發(fā)電機(jī),需裝設(shè)失步保護(hù),保護(hù)動作于信號或解列。若發(fā)生失步現(xiàn)象,應(yīng)盡快創(chuàng)造恢復(fù)同期的條件,一般可采取增加發(fā)電機(jī)的勵磁,或減少該失步電機(jī)的有功出力,進(jìn)而將其牽入同步。動減負(fù)荷、降低勵磁電流。反時限過負(fù)荷保護(hù)動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。
5、非全相運(yùn)行保護(hù)
發(fā)電機(jī)變壓器組的非全相運(yùn)行故障,大多數(shù)發(fā)生在機(jī)組解列、并列的操作過程中,正確地進(jìn)行機(jī)組解列或并列的操作是大幅度地減少因負(fù)序電流燒損發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的簡單而有效的措施。因此只要遵循保持發(fā)電機(jī)勵磁、穩(wěn)定機(jī)組轉(zhuǎn)速、減少機(jī)組出力、控制定子電流的原則,嚴(yán)格按照合理順序進(jìn)行操作和調(diào)整,完全可以把負(fù)序電流控制在允許的范圍之內(nèi)。 由于現(xiàn)在大型發(fā)電機(jī)多采用三相分相操作主開關(guān),非全相運(yùn)行已成為發(fā)電廠電氣運(yùn)行的重點(diǎn)防止對象。所以在下面的章節(jié)中我將重點(diǎn)分析發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行及其相應(yīng)的保護(hù)措施。
非全相運(yùn)行時,由于發(fā)電機(jī)組接線方式、主變接地方式、斷相形式、導(dǎo)致原因不同,非全相運(yùn)行時的故障特征是不同的,所以對非全相運(yùn)行進(jìn)行合理有效的分類是分析研究的前提。非全相運(yùn)行一般采用對稱分量法來分析計(jì)算。對稱分量法是一種線性變換,利用它可將任意一組不對稱的三相電流(或電壓)分解成正序、負(fù)序和零序三組三相對稱的電流(或電壓),這三組各自獨(dú)立的對稱電流(或電壓)就稱為不對稱電流(或電壓)的對稱分量,每組對稱分量的三相之間都有大小相等、彼此間相位差相等的關(guān)系。電流或電壓的相序、大小關(guān)系是機(jī)組非全相運(yùn)行時的重要故障信息,這些量的提取與判斷,對于保護(hù)機(jī)組與系統(tǒng)的運(yùn)行有著非常重要的意義。
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