同步發(fā)電機(jī)的工作原理調(diào)控及維護(hù)

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1、同步發(fā)電機(jī)的工作原理調(diào)控及維護(hù)·航天科技集團(tuán)公司710所?????張振毅????柴油發(fā)電機(jī)組是常用的備用電源,由于它以柴油發(fā)動機(jī)燃燒柴油為動力,帶動發(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)以上的場合。從性能價(jià)格比、對工作環(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延時(shí)UPS往往具有一定的優(yōu)勢。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)勢構(gòu)成一個(gè)完善

2、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)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)為電能。各種用電設(shè)備要依靠它發(fā)出的電力工作,因此對同步發(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)電動勢和感應(yīng)電流,所以又稱其為電樞。發(fā)電機(jī)的

3、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。這叫做旋轉(zhuǎn)磁場式結(jié)構(gòu)的無刷同步發(fā)電機(jī)。????工作時(shí),轉(zhuǎn)子線圈通以直流電形成直流恒定磁場,在柴油機(jī)的帶動下轉(zhuǎn)子快速旋轉(zhuǎn),恒定磁場也隨之旋轉(zhuǎn),定子的線圈被磁場磁力線切割產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,發(fā)電機(jī)就發(fā)出電來。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

4、；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—勵磁定子；18—勵磁定子固定螺栓；19—軸承；20—旋轉(zhuǎn)整流器；21—勵磁電樞；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)子及其恒定磁場被柴油機(jī)帶動快速旋轉(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,稱為轉(zhuǎn)子磁

5、場或主磁場。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,定子線圈被磁場磁力線切割后產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢通過負(fù)載形成感應(yīng)電流,此電流流過定子線圈也會在間隙中產(chǎn)生一個(gè)磁場,稱為定子磁場或電樞磁場。這樣在轉(zhuǎn)子、定子之間小而均勻的間隙中出現(xiàn)了轉(zhuǎn)子磁場和定子磁場,這兩個(gè)磁場相互作用構(gòu)成一個(gè)合成磁場。發(fā)電機(jī)就是由合成磁場的磁力線切割定子線圈而發(fā)電的。由于定子磁場是由轉(zhuǎn)子磁場引起的,且它們之間總是保持著一先一后并且同速的同步關(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

6、????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——電樞端電壓與負(fù)載電流是同相的,所以使得轉(zhuǎn)子磁場的前一半被定子磁場削弱,而后一半又被定子磁場加強(qiáng),一周內(nèi)合成磁場平均值不變,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°而使得定子磁場削弱了轉(zhuǎn)子磁場,合成磁場降低,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)載電流就會超前電樞端電壓90°,從而使定子磁場加強(qiáng)了轉(zhuǎn)子磁場,合成磁場增大,發(fā)電

7、機(jī)輸出電壓上升?？梢?合成磁場是使發(fā)電機(jī)性能變化的一個(gè)重要因素。而合成磁場中起主要作用的是轉(zhuǎn)子磁場即主磁場,因此,調(diào)控轉(zhuǎn)子磁場就可以調(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)子的勵磁????所謂勵磁即是向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供直流電使其產(chǎn)生直流電磁場的過程。同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子凹槽內(nèi)的線圈就是由稱做勵磁機(jī)的一個(gè)專門的設(shè)備為其供以直流電形成直流磁場的。早期的發(fā)電機(jī)是采用單獨(dú)的勵磁機(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)

8、電機(jī)與勵磁機(jī)組裝在一起構(gòu)成一個(gè)完整的發(fā)電機(jī)。????勵磁機(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)——主發(fā)電機(jī)正好相反;固定在主發(fā)電機(jī)定子旁的勵磁機(jī)的定子線圈通以直流電形成直流磁場,而安裝在主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的勵磁機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈成為輸出電動勢的電樞。勵磁機(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)