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發(fā)電機(jī)(英文名稱:Generators)是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。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。
目錄
由于每一次能源形態(tài)的不同,可以制成不同的發(fā)電機(jī)。
利用水利資源和水輪機(jī)配合,可以制成水輪發(fā)電機(jī);由于水庫容量和水頭落差高低不同,可以制成容量和轉(zhuǎn)速各異的水輪發(fā)電機(jī)。
利用煤、石油等資源,和鍋爐,渦輪蒸汽機(jī)配合,可以制成汽輪發(fā)電機(jī),這種發(fā)電機(jī)多為高速電機(jī)(3000rpm)。
此外還有利用風(fēng)能、原子能、地?zé)?、潮汐等能量的各類發(fā)電機(jī)。
此外,由于發(fā)電機(jī)工作原理不同又分作直流發(fā)電機(jī),異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)。目前在廣泛使用的大型發(fā)電機(jī)都是同步發(fā)電機(jī)。
由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)。它起動迅速,操作方便。但內(nèi)燃機(jī)發(fā)電成本較高,所以柴油發(fā)電機(jī)組主要用作應(yīng)急備用電源,或在流動電站和一些大電網(wǎng)還沒有到達(dá)的地區(qū)使用。柴油發(fā)電機(jī)通常在1000轉(zhuǎn)/分以上,容量在幾千瓦到幾千千瓦之間,尤以200千瓦以下的機(jī)組應(yīng)用較多。它制造比較簡單。柴油機(jī)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩呈周期性脈動,所以發(fā)電機(jī)是在劇烈振動的條件下工作。因此,柴油發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)部件,特別是轉(zhuǎn)軸要有足夠的強(qiáng)度和剛度,以防止這些部件因振動而斷裂。此外,為防止因轉(zhuǎn)矩脈動而引起發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角速度不均勻,造成電壓波動,引起燈光閃爍,柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子也要求有較大的轉(zhuǎn)動慣量,而且應(yīng)使軸系的固有扭振頻率與柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動中任一交變分量的頻率相差20%以上,以免發(fā)生共振,造成斷軸事故。
主要由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)組成,柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)有兩種連接方式,一為柔性連接,即用連軸器把兩部分對接起來,二為剛性連接,用高強(qiáng)度螺栓將發(fā)電機(jī)鋼性連接片和柴油機(jī)飛輪盤連接而成,目前使用剛性連接比較多一些,柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)連接好后安裝在公共底架上,然后配上各種傳感器,如水溫傳感器,通過這些傳感器,把柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)顯示給操作員,而且有了這些傳感器,就可以設(shè)定一個(gè)上限,當(dāng)達(dá)到或超過這個(gè)限定值時(shí)控制系統(tǒng)會預(yù)先報(bào)警,這個(gè)時(shí)候如果操作員沒有采取措施,控制系統(tǒng)會自動將機(jī)組停掉,柴油發(fā)電機(jī)組就是采取這種方式起自我保護(hù)作用的。傳感器起接收和反饋各種信息的作用,真正顯示這些數(shù)據(jù)和執(zhí)行保護(hù)功能的是機(jī)組本身的控制系統(tǒng)。
柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組是以柴油機(jī)作動力,驅(qū)動同步交流發(fā)電機(jī)而發(fā)電的電源設(shè)備。為了便于生產(chǎn)管理和使用,國家對柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的名稱和型號編制方法做了統(tǒng)一規(guī)定,機(jī)組的型號排列和符號含義如下圖
其中符號和數(shù)字代表的型號含義如下:
1---輸出額定功率(KW),用數(shù)字表示。
2---輸出電壓種類G代表交流工頻;P代表交流中頻;S代表交流雙頻;Z代表直流。
3---發(fā)電機(jī)組類型;F代表陸用;FC代表船用;Q代表汽車用;T代表掛車用。
4---控制特征,缺位為手動(普通型)機(jī)組;Z代表自動化機(jī)組;S代表低噪聲機(jī)組;SZ代表低噪音自動化機(jī)組。
5---設(shè)計(jì)序號,用數(shù)字表示。
6---變型代號,用數(shù)字表示。
7---環(huán)境特征,缺位普通型;TH代表濕熱型。
柴油發(fā)電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)包括柴油發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)、水箱、控制系統(tǒng)、底架?!、?20GFSZ1代表輸出額定功率120KW、交流工頻、陸用、低噪聲、設(shè)計(jì)序列號為1的自動化柴油發(fā)電機(jī)組。
⑹200GFC1代表輸出額定功率200KW、交流工頻、船用、設(shè)計(jì)序列號為1柴油發(fā)電機(jī)組。
?、?20GT6代表輸出額定功率120KW、交流工頻、掛車式(即拖車式)、設(shè)計(jì)序列號為6的柴油發(fā)電機(jī)組。
?、?0GQ1代表輸出額定功率為90KW、交流工頻、汽車式、設(shè)計(jì)序列號為1的柴油發(fā)電機(jī)組。
?、?7ZQ1代表輸出額定功率17KW、直流、汽車式、設(shè)計(jì)序列號為1的柴油發(fā)電機(jī)組。
有的國產(chǎn)柴油發(fā)電機(jī)組系列型號是由機(jī)組生產(chǎn)廠自行確定的,與上述型號含義不同。
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’。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)與柴油機(jī)曲軸同軸安裝,就可以利用柴油機(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。
這里只描述發(fā)電機(jī)組基本的工作原理。要想得到可使用的、穩(wěn)定的電力輸出,還需要一系列的柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)控制、保護(hù)器件和回路。
柴油發(fā)電機(jī)組是一種獨(dú)立的發(fā)電設(shè)備,系指以柴油等為燃料,以柴油機(jī)為原動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的動力機(jī)械。整套機(jī)組一般由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制箱、燃油箱、起動和控制用蓄電瓶、保護(hù)裝置、應(yīng)急柜等部件組成。整體可以固定在基礎(chǔ)上,定位使用,亦可裝在拖車上,供移動使用。柴油發(fā)電機(jī)組屬非連續(xù)運(yùn)行發(fā)電設(shè)備,若連續(xù)運(yùn)行超過12h,其輸出功率將低于額定功率約90%。盡管柴油發(fā)電機(jī)組的功率較低,但由于其體積小、靈活、輕便、配套齊全,便于操作和維護(hù),所以廣泛應(yīng)用于礦山、鐵路、野外工地、道路交通維護(hù)、以及工廠、企業(yè)、醫(yī)院等部門,作為備用電源或臨時(shí)電源。同時(shí)這種小型的發(fā)電機(jī)組也可以作為小型的移動電站使用,成為很多企業(yè)的后備電源使用。
柴油發(fā)電機(jī)的品牌是以柴油機(jī)的品牌來定義的,也就是配的什么柴油發(fā)動機(jī),那么也就叫什么柴油發(fā)電機(jī)?,F(xiàn)在市場上主要的品牌有康明斯、上柴、玉柴、濰柴、勞斯萊斯、三菱、卡特、沃爾沃、MTU、道依茨等國內(nèi)外*。
一、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(gè)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(shí),須在散熱器內(nèi)添加一定比例的防凍劑。
5、柴油發(fā)電機(jī)組次啟動或停機(jī)較長時(shí)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。
二、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(shí)應(yīng)觀察幾油壓力,若油壓無顯示或很低時(shí),應(yīng)立即停車檢查
三、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(shí)間一般為3~5min,怠速時(shí)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(shí)嚴(yán)禁超載。
四、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)。
五、緊急停機(jī)
1、發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)異常情況時(shí),必須立即停機(jī)。
2、緊急停機(jī)時(shí),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。
六、保養(yǎng)事項(xiàng)
1、柴油機(jī)濾芯更換時(shí)間為300H;空氣濾芯更換時(shí)間為每400H;機(jī)油濾芯次更換時(shí)間為50H,以后為250H。
2、機(jī)油次更換時(shí)間為50H,以后機(jī)油正常更換時(shí)間為每250H。
1、購買和使用發(fā)電機(jī),應(yīng)當(dāng)符合銘牌上的技術(shù)要求,如電壓,功率和額定輸出電流等。例如用于豐收—27型拖拉機(jī),東方紅—40型拖拉機(jī)等,常用150瓦發(fā)電機(jī),額定輸出電流為13安;用于鐵?!?5型拖拉機(jī)常用220瓦發(fā)電機(jī),額定輸出電流為18安。
2、用于拖拉機(jī)上的發(fā)電機(jī)通常為并激式,也就是說發(fā)電機(jī)激磁線圈是并聯(lián)的,所以,總要有一端通過機(jī)殼與電樞線圈是并聯(lián)的,所以,總要有一端通過機(jī)殼與電樞線圈相接。若激磁
線圈在發(fā)電機(jī)內(nèi)通過機(jī)殼與電樞線圈相接叫內(nèi)搭鐵(圖5—1),即叫“內(nèi)搭鐵發(fā)電機(jī)”;若激磁線圈在發(fā)電機(jī)外通過調(diào)節(jié)器搭鐵(圖5—2),即叫“外搭鐵發(fā)電機(jī)”。國產(chǎn)拖拉機(jī)目前使用的直流發(fā)電機(jī)均為內(nèi)搭鐵。在接線時(shí),一定要將激磁線圈的引出線與搭鐵的碳刷架相接,激磁線圈便無電流通過,發(fā)電機(jī)不會發(fā)電。另外有些進(jìn)口的拖拉機(jī)上使用外搭鐵發(fā)電機(jī),如果改為內(nèi)搭鐵發(fā)電機(jī),只要調(diào)換發(fā)電機(jī)激磁線圈抽頭接線即可。
3、發(fā)電機(jī)殼上兩個(gè)接線柱,一般均有“電樞”“磁場”字樣注明。如文字標(biāo)注不清,可用下述方法識別。
1) 電樞接線柱:直徑較粗;是接在絕緣的刷架上。
2) 磁場接線柱:直徑較細(xì);磁場線圈一個(gè)端頭就按在上面。
4 、在拖拉機(jī)上的發(fā)電機(jī)是由發(fā)動機(jī)帶動的,所以轉(zhuǎn)動方向是一定的,在檢修時(shí)若將發(fā)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)就不發(fā)電,這是因?yàn)檎D(zhuǎn)時(shí)電樞線圈在磁場的作用下感應(yīng)出的電流經(jīng)調(diào)節(jié)器與激磁線圈相通。激磁線圈通電后的磁場方向與鐵芯剩磁方向相同,因而磁場不斷增強(qiáng),電壓迅速升高。反轉(zhuǎn)時(shí)電流方向與正轉(zhuǎn)時(shí)相反,使激磁線圈通電后的磁場方向與鐵芯剩磁方向相反,磁場越來越弱,使發(fā)電機(jī)不能發(fā)電。
5、當(dāng)發(fā)電機(jī)電樞不經(jīng)負(fù)載短路時(shí),發(fā)電場是不會燒壞的。這是因?yàn)橥侠瓩C(jī)上使用的直流發(fā)電機(jī)均為并激式。發(fā)電機(jī)于額定功率下工作時(shí),電樞繞組產(chǎn)生的電流大部分輸向外電路,小部分輸入激磁繞組產(chǎn)生磁場。當(dāng)電樞接線柱與機(jī)殼短路時(shí),發(fā)電機(jī)電流迅速增大,此時(shí)在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生很大的壓降和強(qiáng)烈的電樞反應(yīng),使輸出的電壓急劇下降,激磁電流迅速消失,發(fā)電機(jī)電壓趨近于零。因此,當(dāng)電樞接線柱與機(jī)殼短路時(shí)不會燒壞發(fā)電機(jī)。
6、在使用中有時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)極性突然改變的現(xiàn)象(即發(fā)出的電流方向改變)。這是因?yàn)檩敵鲭娏黧E然增大時(shí),電機(jī)內(nèi)部強(qiáng)烈的電樞反應(yīng)使鐵芯剩磁方向改變而引起。遇到這種情況必須將其改變過來,才能使充電電路正常工作。改變的方法是:將蓄電池正極與機(jī)殼連接,負(fù)極與磁場接線柱相觸2—3秒,即能改變磁極鐵芯的剩磁方向。(在正極搭鐵的系統(tǒng)中)。有時(shí),在檢修中用蓄電池做電源,用跳火花法檢查激磁線圈故障時(shí),如不注意連接的極性,把蓄電池負(fù)極當(dāng)成搭鐵極,改變了激磁線圈的電流方向,從而使鐵芯剩磁方向改變了。由于剩磁方向的改變,則發(fā)電機(jī)電壓極性也隨之改變。這是應(yīng)當(dāng)注意的。
7、一般的直流發(fā)電機(jī)整流子銅片間的云母片都低于銅片。這是因?yàn)殂~片比云母片磨損速度快,使用一段時(shí)間云母片就會高出整流子銅片,使碳刷懸空。這樣整流子和碳刷之間就會出現(xiàn)強(qiáng)烈火花。為避免此現(xiàn)象,整流子車光后應(yīng)用鋸片將云母割低于整流子銅片0.8毫米左右。但有的直流發(fā)電機(jī)如ZF—28型和ZF—33型,整流子銅片間采用人工云母,它與銅片磨損速度相近,故出廠時(shí)未將云母片割低,檢修這種發(fā)電機(jī)就不需割低。
是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動力機(jī)械,又稱風(fēng)車。廣義地說,它是一種以太陽為熱源,以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)動機(jī)。風(fēng)力發(fā)電利用的是自然能源。相對柴油發(fā)電要好的多。但是若應(yīng)急來用的話,還是不如柴油發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電不可視為備用電源,但是卻可以長期利用。
水利發(fā)電機(jī)是將水的動能和重力勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動力機(jī)械。中國的三峽就是很好的例子。在發(fā)電這一塊好要數(shù)核能發(fā)電了,不過相對核能污染較大。所以中國現(xiàn)在廣泛還是用煤炭發(fā)電。目前中國煤炭資源吃緊,煤炭價(jià)格一直在漲,這也是為什么現(xiàn)在會有電荒的出現(xiàn)的主要原因。
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