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發(fā)電機的分類、原理、結構、使用方法，告別小白，一文全明白
發(fā)電機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科技及日常生活中有廣泛的用途。發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構造的一般原則是：用適當?shù)膶Т藕蛯щ姴牧蠘嫵苫ハ噙M行電磁感應的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達到能量轉換的目的。
發(fā)電機是指將其他形式的能源轉換成電能的機械設備，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉換為電能。
一、發(fā)電機的分類
湖南湘西柴油發(fā)電機組中的發(fā)電機是將柴油機的機械能轉變?yōu)殡娔艿难b置，是電力的輸出部分。湖南湘西柴油發(fā)電機組的種類較多，通?？砂匆韵路椒ㄟM行分類:
①按使用條件不同，湖南湘西柴油發(fā)電機組可分為陸用和船用兩大類，陸用機組又可分為固定式和移動式(拖車式)兩類。
②按陸用機組使用要求的不同，湖南湘西柴油發(fā)電機組可分為普通型、自動化型、低噪聲型和低噪聲自動化型。
③按發(fā)電機輸出電流性質的不同，湖南湘西柴油發(fā)電機組可分為交流發(fā)電機組和直流發(fā)電機組。
?、馨唇涣魍桨l(fā)電機勵磁方式的不同，湖南湘西柴油發(fā)電機組可分為裝備旋轉交流勵磁機勵磁系統(tǒng)的機組和裝備靜止勵磁機勵磁系統(tǒng)的機組;
⑤按湖南湘西柴油發(fā)電機組用途的不同，湖南湘西柴油發(fā)電機組可分為常用發(fā)電機組、備用發(fā)電機組、應急發(fā)電機組。
二、發(fā)電機的工作原理
1、湖南湘西柴油發(fā)電機
柴油機驅動發(fā)電機運轉，將柴油的能量轉化為電能。在柴油機汽缸內，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，達到柴油的燃點。柴油被點燃，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
汽油機驅動發(fā)電機運轉，將汽油的能量轉化為電能。在汽油機汽缸內，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動活塞下行作功。
無論是湖南湘西柴油發(fā)電機還是汽油發(fā)電機，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動的力量，從而帶動曲軸旋轉。將無刷同步交流發(fā)電機與動力機曲軸同軸安裝，就可以利用動力機的旋轉帶動發(fā)電機的轉子，利用‘電磁感應’原理，發(fā)電機就會輸出感應電動勢，經(jīng)閉合的負載回路就能產(chǎn)生電流。
三、發(fā)電機的結構
發(fā)電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結構件組成。轉子由轉子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風扇及轉軸等部件組成。由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子，轉子連接組裝起來，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產(chǎn)生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。
四、發(fā)電機的使用方法
發(fā)電機組的電壓變化率約為20～40%。一般工業(yè)和家用負載都要求電壓保持基本不變。為此，隨著負載電流的增大,必須相應地調整勵磁電流。雖然調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載，它是上升的，而在容性負載下，一般是下降的。
(1)機組啟動前的準備：
1.檢查潤滑油的油位、冷卻液液位、燃油量;
2.檢查柴油機的供油、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，機組與基礎的連接是否牢固;
4.若環(huán)境溫度低于零度時，須在散熱器內添加一定比例的防凍劑;
5.湖南湘西柴油發(fā)電機組 次啟動或停機較長時間后再次啟動，應先用手壓泵排盡燃油系統(tǒng)內的空氣。
(2)啟動：
1.合上控制箱內的保險后，按啟動按鈕，按下按鈕3~5s，若啟動不成功，應等20s左右再次啟動。若多次啟動不成功，應停止啟動操作，排除電瓶電壓或油路等故障因數(shù)后，再次啟動;
2.啟動時應觀察幾油壓力，若油壓無顯示或很低時，應立即停車檢查。
(3)運行：
1.機組啟動后，檢查控制箱模塊各項參數(shù);機油壓力、水溫、電壓、頻率等;
2.通常情況下，機組啟動后轉速直接達到額定轉速;有怠速要求的機組，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)電機相關元器件;
3.檢查機組油路、水路及電器的滲漏情況;
4.檢查機組各連接處的緊固情況，看有無松動和劇烈振動;
5.觀察機組各種保護和監(jiān)視裝置是否正常;
6.當轉素達到額定轉速，起空載運行的各項參數(shù)穩(wěn)定后，合閘供電;
7.檢查確認控制屏各項參數(shù)是否在允許的范圍內，再次檢查機組的振動，有無三漏及其他故障;
8.機組運行時嚴禁超載。
(4)正常停機：
停機前必須先分閘，一般情況卸載后需運行3~5min停機。
(5)緊急停機：
1.發(fā)電機組運轉出現(xiàn)異常情況時，必須立即停機;
2.緊急停機時，按下急停按鈕或將噴油泵停機控制手柄迅速推倒停車位置。
(6)保養(yǎng)事項：
1.柴油機濾芯更換時間為300H;空氣濾芯更換時間為每400H;機油濾芯 次更換時間為50H，以后為250H。
2.機油 次更換時間為50H，以后機油正常更換時間為每250H。
湖南湘西柴油發(fā)電機的控制系統(tǒng)原理如何分析
6BT型柴油機中冷型采用的是水對空中冷類型。它由中冷器殼及中冷器芯等組成。中冷器殼由鋁板模壓而成。中冷器殼分為中冷器蓋和中冷器體兩部分。中冷器蓋通過進氣岐管與空氣壓縮機相連，中冷器還進氣岐管與氣缸蓋進氣口相連。中冷卻芯由銅合金管子組成。發(fā)電機冷卻液從中冷器后端的進水街頭進入中冷器芯中，然后由前端出口流向節(jié)溫器?？諝庥稍鰤浩鲏核偷街欣淦?，流過中冷器受到冷卻液的冷卻，降溫后而進入氣缸。現(xiàn)在智能控制系統(tǒng)的使用已經(jīng)大大提高了湖南湘西柴油發(fā)電機組的運行，保障了湖南湘西柴油發(fā)電機組的穩(wěn)定工作，湖南湘西柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)就像發(fā)電機組的心臟，那么控制系統(tǒng)是通過何種原理和算法來實現(xiàn)的呢？
一、數(shù)字勵磁控制器軟件實現(xiàn)與算法研究
主要是對數(shù)字式勵磁控制器的軟件和所采用的控制算法進行論述。首先對數(shù)字勵磁控制器的主程序進行設計，然后對電量參數(shù)采集算法和智能勵磁控制算法進行研究，并在CPU上進行實現(xiàn)。為了實現(xiàn)的數(shù)字勵磁控制，需要得到實時、的電量數(shù)據(jù)，而要獲得實時、的電量數(shù)據(jù)，則需要采用交流采樣方法，并推導出交流采樣下各個電量的計算公式，終編寫計算出電量數(shù)據(jù)的算法程序。交流采樣是按一定的規(guī)律對被測信號的瞬時值進行采樣，再按照一定的數(shù)學算法求出被測電量參數(shù)的測量方法。下面給出交流電壓，交流電流，有功功率，無功功率，功率因素的各種算法中的離散公式。
二、數(shù)字式勵磁控制器總體設計方案
工作電源：由于微處理器的工作電源要求，我們需要一個5V的穩(wěn)定直流電源，信號調理電路的運算電路的供電需要一組±12V的直流電源，另外，開關量輸出需要驅動繼電器，所以需要一個+24V的直流電源，為此我們需要設計一個電源轉化模塊得到系統(tǒng)正常工作所需的三組DC電源。
三、交流采樣鎖相環(huán)電路
要進行交流采樣，通常需要進行同步采樣，目前交流采樣方式主要有硬件同步采樣、軟件同步采樣和異步采樣三種。硬件同步由硬件同步電路向CPU提出中斷實現(xiàn)同步。硬件同步電路有多種形式，常見的如鎖相環(huán)同步電路等。硬件同步采樣法是由專門的硬件電路產(chǎn)生同步于被測信號的采樣脈沖。它能克服軟件同步采樣法存在截斷誤差等缺點，測量精度高。利用鎖相頻率跟蹤原理實現(xiàn)同步等間隔采樣的原理圖，在相位比較器PD、低通濾波器LP、壓控振蕩器VCO構成的鎖相環(huán)內加入n分頻器，輸入為被測信號的頻率，作為鎖相環(huán)的基準頻率，輸出 為采樣頻率。經(jīng)n分頻后與相比較，根據(jù)鎖相環(huán)工作原理，鎖定時/n=，即：=n。由于鎖相環(huán)的時跟蹤性，當被測信號頻率變化時，電路能自動快速跟蹤并鎖定，始終滿足=n的關系，即采樣頻率為被測信號頻率的整數(shù)n倍，從而實現(xiàn)一周內等間隔采樣n點。此外，還可將分頻系數(shù)n為程序控制，則可根據(jù)不同頻率的被測信號及CPU、A/D轉換器的速度，動態(tài)改變n值，以達到 的效果。
湖南湘西柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)的工作原理和算法很復雜，每個電路的設計都有其特定的算法來實現(xiàn)。湖南湘西柴油發(fā)電機組的控制部分，數(shù)字式勵磁控制器較傳統(tǒng)的模擬電路，勵磁控制器具有精度高，反應快，控制算法適應性強，對于不同特性的電機只要通過調整程序參數(shù)就能適應，甚至可以實現(xiàn)更高端的自適應智能控制算法等優(yōu)點。
四、對繼電保護裝置的要求
繼電保護裝置是確保供電，保護電氣設備而裝設的，因此，對它的要求是：動作要迅速當供電系統(tǒng)或電氣設備發(fā)生故障時，繼電保護裝置動作時限應短，迅速切除故障，以減輕被保護設備的損壞程度，阻止故障的蔓延。對于電氣元件，如果短路電流通過時，產(chǎn)生的熱量與短路電流的平方和電流通過的時間成正比，因此，保護裝置切除得越快，產(chǎn)生的熱量就越小，設備就不易損壞。靈敏度要高靈敏度是指保護裝置對其保護范圍內的故障或工作狀態(tài)不正常的反應能力。靈敏度越高，故障發(fā)覺和切除就越早，從而對系統(tǒng)和設備的破壞就越小?？煽啃砸呖煽啃允侵秆b置本身應能可靠地工作。在正常運行或不屬于它保護范圍的故障，不應誤動作，而屬于它保護范圍內的故障，不應拒絕動作。因此，保護裝置的可靠性很重要，否則，它本身就可能是產(chǎn)生和擴大事故的根源。
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湖南湘西柴油發(fā)電機組自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢
1、市電自動檢測功能：在自動狀態(tài)，通過外開關信號，對市電狀態(tài)自動長期檢測、判別。一旦市電有故障、失電時，機組隨即進入自動啟動狀態(tài)；
2、湖南湘西柴油發(fā)電機組自動控制功能：當機組在自動狀態(tài)下，市電故障失電經(jīng)系統(tǒng)3S確認，自動啟動機組并合閘投網(wǎng)、供電。
3、 自啟動投網(wǎng)供電時間≤12S.當市電恢復正常后，經(jīng)系統(tǒng)3S確認，機組自動跳閘退網(wǎng)，延時3分鐘，自動卸載停機，并進入下一個自動啟動的準備狀態(tài)。
4、自動保護功能：具有過載、短路、高水溫、低油壓、欠電壓、油高溫、超速保護、自動跳閘、停機功能；
5、市電、機組自動切換系統(tǒng)功能：該系統(tǒng)具有市電、機組兩路電源自動切換供電的功能，主要實現(xiàn)市電與發(fā)電機組電源的自動切換。市電正常狀態(tài)下，系統(tǒng)具有市電優(yōu)先供電的功能，當市電失電時，系統(tǒng)能自動倒換之機組側，由機組向負載自動供電；當市電恢復正常時，系統(tǒng)能自動倒換至市電側，由市電向負載自動供電，具有市電優(yōu)先供電功能。
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