文档分类：
在线文档经过高度压缩，下载原文更清晰。
淘豆网网友近日为您收集整理了关于对核电站应急柴油发电机组容量选择的探讨的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：对核电站应急柴油发电机组容量选择的探讨 第 30卷第 3期 2013年 6月 内燃机与动力装置 I.c.E& Powerplant
Vo1.30 No.3 Jun.2013 【综合评述】对核电站应急柴油发电机组容量选择的探讨郭桂林,王成国(北车(大连)柴油机有限公司,辽宁大连 116022) 摘要:本文通过分析核电站应急柴油发电机组在加载过程中电气参数的影响因素,提出了主要根据机组在加载中暂态电气指标来选择机组的容量,并且将现有容量选择的几种计算方法做了对比,对机组容量的初步选择给出了一定的建议。关键词:核电站;柴油发电机组;暂态分析;容量选择中图分类号￣TM623.8 文献标志码:A 文章编号:(52—04 Discussion on Selecting of Capacity of Em ergency Diesel Generator Set for Nuclear Power Plant GUO Gui—lin,W ANG Cheng—guo (CNR (Dalian)Diesel Engine Co.,Ltd.,Dalian 1(来源：淘豆网[/p-5712383.html]) 16022,China) Abstract:The paper discusses the influence of electric parameters while the emergency diesel generator sets applied in the nuclear power plant is being loaded,proposes that the capacity of gen— erator sets is selected according to the transient electric parameters during being loaded and tom— pares the calculation methods that are used to select capacity and gives some advices on selecting the capacity of generator sets. Key W ords:Nuc(来源：淘豆网[/p-5712383.html])lear Power PDiesel Generator STransient Analysis,Capacity Selec— tion 引 言在核电站设计中,应急柴油发电机组的容量是根据下列三种不同事故工况下所需供电的应急负荷计算的最大值确定: (1)失去外部电源; (2)失去外部电源同时,要求“安全注入”; (3)失去外部电源同时,要求“安全注入”及出现“安全壳高一高压”信号。 1 主要选择依据 1.1 加载顺序表在选择机组容量时,应根据机组的带载顺序表中所带各项负载进行简单相加,然后乘上一个安全系数,即为柴油发电机组的基本容量,这往往也是应急柴油发电机组技术规格书中对机组的基本参数要求。 1.2 电气指标由于机组是应急供电,技术规格书中对机组的供电质量也提出要求,主要是电压和频率的稳态、瞬态特性。国内外标准中,对机组加载过程也提出了具体的电气要求¨ ,见表 1。表 1
应急机组加载过程电气参数表参数 具体要求频率降 ≥额定值的95% 频率恢复时间 恢复到其额(来源：淘豆网[/p-5712383.html])定值的98%应小于该程序步骤时间间隔的40% 电压降 ≥额定值的75% 电压恢复时间 恢复到其额定值的90%应小于该程序步骤时间间隔的40% 作者简介:郭桂林(1985一),男,重庆忠县人,大学本科,工程师,主要从事柴油发电机组总体设计工作。收稿日期: 2013年第 3期 郭桂林,等:
对核电站应急柴油发电机组容量选择的探讨 2 主要影响因素在选择柴油发电机组容量时,最重要的是机组加载过程能否达到电气指标的要求,其电气指标随突加负载的变化与机组的很多因素有关,详细见表 2
。表 2 影响机组电气指标因素表序号 影响因素 1
柴油机的增压系统 2
柴油机在额定功率下的平均有效压力 3
发电机设计 5
励磁系统的特性 6
电压调整器 7
整个发电机组的转动惯量 8
机组现有负载和外加负载的型式 3 机组容量的选择计算首先,假定机组带载顺序表如表 3所示,机组带载过程中电压降为 22.5%。目前对应急柴油发电机组容量选择的计算主要有以下几种方式。 (来源：淘豆网[/p-5712383.html])3.1 行业标准的计算方式在行业标准《DIMT 火力发电厂厂用电设计技术规定》中提出了柴油发电机组的容量选择计算方式如下: (1)计算负荷 S =k∑P
(1) P =S。×COSEC
(2) 式中 s 一计算负荷,kVA; ∑ P一每个单元机组事故停机时,可能同时运行的保安负荷的额定功率之和,kW; 换算系数,取 K =0.8; P 一计算负荷的有功功率,kW; COSEC一计算负荷的功率因素,可取 0.86。表 3
机组模拟加载参数表步骤 时间(s)
负载名称 额定功率(kW)
额定功率因素 额定效率 启动电流倍数 额定电压(kV) 1
冷却水泵 500
给水泵 40o
输送泵 6o0
6.3 (2)发电机的容量选择 5。≥ (3) 式中 5 一发电机的额定容量,kVA; P。一最大电动机的额定功率,kW; (来源：淘豆网[/p-5712383.html])一最大电动机的起动电流倍数。(3)最大电动机起动时母线上的电压水平校验 S T
丽(4) 式中 一发电机暂态电抗(标幺值)。根据上面公式计算,取发电机暂态电抗为0.22, 最大电动机起动时电压降 0.225,此时发电机的额定容量 S 最小为 3980kVA。 3.2
设计手册上的计算方式在《工业与民用配电设计手册》 中对柴油发电机组容量选择提出了以下三种计算方式,结果选择其中最大者: (1)按稳定负荷计算发电机容量 P 5c- 7&/
C Oso (5) X 式中s。一按稳定负荷计算的发电机视在功率, kVA ; P 一发电机总负荷计算功率, 叼 一所带负荷的综合效率,一般取 77∑= 0.82 ~ 0.88; costb一发电机的额定功率因素,一般取 cos6 = 0.8。(2)按尖峰负荷计算发电机容量 s∞=
㈤ 式中.s∞一按尖峰负荷计算的发电机视在功率, kVA; K 一因尖峰负荷造成电压、频率降低而导致电动机功率下降的系数,一般取 K =0.9~ 0.95;(来源：淘豆网[/p-5712383.html]) 一发电机允许短时过载系数,一般取 K。= 1.4 ~ 1.6; 一最大的单台电动机或成组电动机的启动容量,kVA。(3)按发电机母线允许压降计算发电机容量。.sG3:
d×55I△ (7) —_
d× st△ (7) 式中∞一按母线允许压降计算的发电机视在功率, kVA; 内燃机与动力装置 2013年 6月△一发电机母线允许压降,取△U =0.225; d一发电机的瞬态电抗,取 X
=0.22; SstA一导致发电机最大电压降的电动机的最大起动容量,kVA; 根据上面公式计算,通过电压降方式得出的发电机的额定容量最大,其值为 3940kVA。 3.3
船舶经验公式在文献[4]中,提出了在异步电动机投人工作时,其最大电压降落可以利用下面的经验近似公式进行估算。 l/,min ·+e a 一o.95×X a×【1_
】(8) ≤ c0s × 打 eU
(9) e Pao,o一暂态电势起始值,按下式进行计算。 (来源：淘豆网[/p-5712383.html])1 + etduD≈/(“×cos￣b ) +(u×sin6 +
× d) (1O) cos￣b 棚一起始负载功率因数,假定为 0.8; P 一发电机额定总容量,kVA; P:印一起始负载功率,kVA; ki一电动机启动电流倍数; P
一电动机额定功率,kW; cos￣b 一电动机额定功率因数; 叼] 一电动机效率; 一发电机的瞬态电抗,取=0.22; u一电压标幺值,一般取 1; u…一在投入负载时,电压最低值。根据上面公式计算,在第三步加载的时候电压降落最大,电压最低值“ =0.775时(即△U : 0.225),计算出发电机的额定容量为 2940kVA。 3.4
电力软件计算利用电力分析软件,建立发电机供电电力系统模型,进行静态、动态的模拟计算,来验证柴油发电机组起动及加载过程中频率、电压的波动在一定范围内,目前国际上常用的电力分析计算软件有: ETAP、OMAC、EMTP、PSASP等。以 ETAP软件为例,需要输入的参数有机组的加载顺序表、单线图、(来源：淘豆网[/p-5712383.html])原动机参数、发电机参数、联轴器参数、励磁系统模型及参数、调速器模型及参数、负载的模型及参数等。其分析步骤为先在软件中建立单线图,接着输入各元器件参数,然后进行潮流分析,其中潮流分析的方法有:牛顿一拉夫逊法、快速解耦法、加速高斯一塞德尔法三种进行选择。在完成潮流分析后,最后进行暂态分析。对表 2中的带载顺序通过该软件分析在加载过程中发电机出口母线电压变化示意图如图 1。间/s 图 1
加载过程中发电机出口母线电压不意图在该软件分析中,其余参数根据软件系统推荐参数选择,结果电压降最大发生在第三步加载,其值△U = 0.225时,计算出发电机额定容量值为 2450kVA。 4
分 析根据表 3中的条件,总的负载功率为 1500kW, 额定容量为 1858 kVA,在加载过程中电压降皆为△U =0.225的相同情况下,以上四种方法的计算结果列出对比如表 4所示。表 4
各计算方法计算结果对比表计算方法 所需容量(kVA) DL/T 5153 — 工业与民用配电技术手册 394(来源：淘豆网[/p-5712383.html])0 船舶经验公式 2940 ETAP软件分析 2450 以上计算没有考虑柴油机及发电机的功率修正,在实际工程中若环境条件不同于标准时,应对柴油机及发电机的功率进行修正。将上述四种计算方式中各自对供电模型参数的考虑列表对比如表 5所示。 5
结 论根据以上分析,可以得出以下结论: (1)应急柴油发电机组选择容量时不能单纯的根据各所带负载相加而得,更多的应考虑机组在加载过程中的动态参数要求; (2)应急柴油发电机组电气指标随突加负载的变化与机组的很多因素有关,主要有柴油机及调速 2013年第 3期 郭桂林,等:
对核电站应急柴油发电机组容量选择的探讨器、发电机及励磁系统、负载类型等; 表 5
各计算方法考察因素对照表计算方法 考虑因素总的电动机功率、最大电动机启动电流倍数、 DL,T
最大电动机的额定功率、换算系数 K、发电机暂态电抗工业与民用配电 电动机最大启动容量(包括电动机功率、启动电流倍数、电动机效率、电动机功率因素)、发技术手册电机暂态电抗各电动机功率、电动机功(来源：淘豆网[/p-5712383.html])率因素、电动机效率、船舶经验公式 电动机启动电流倍数、起始负载功率、起始负载功率因素、发电机暂态电抗、电压标幺值电动机参数(包括功率、功率因素、效率、启动电流倍数等)、原动机及联轴节转动惯量、额定转速、发电机参数(包括转动惯量、额定转速、 ETAP软件分析极数等基本数据,以及暂态电抗、同步电抗、时间常数等电磁参数)、调速器的数学模型、励磁机的数学模型(3)在目前所了解影响机组动态稳定的所有因素中的主次关系还需进一步分析; (4)目前四种计算方法得到的结果差异较大, 这个问题在具体工程中必须引起高度关注。初步分析是由于在计算方法中对发电机组加载模型中各项影响因素考虑不同所致,因此在选择应急柴油发电机组容量时,如何合理计算有待深入研究。参考文献: [1]RCC—E Design and Conception Rules for Electrical Equip— ments of Nuclear Islands.2002. [2]ANSI/NEMA MG 1—2003 Motors and Generators.NEMA Standards Publication.2O04. [3]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册.北京:中国电力出版社,2005. [4]塔刚诺夫著,章以刚译.船舶电站暂态过程的工程计算. 北京:国防工业出版社,1976. [5]ETAP 7.5用户手册.2010. [6]J.J.Dai,Di Xiao,etc.Emergency generator start—up study for a nuclear generation facility .Industrial mercial Power Systems Technical Conference, Annual Meeting. 2002. (上接第 51页) 据气源 CH 浓度的变化自动调节空燃比,CH 浓度过大时容易引起排温过高,浓度过低时容易造成发动机负荷下降或停机。使用电控混合器时,计算机监控系统实时监控燃烧室内的燃烧状况,并将燃烧信号反馈到 ECU控制单元,ECU发出指令,使电控混合器的执行器带动操纵机构,改变燃料与空气的进气流道面积,达到实时调节空燃比的目的,实现稳定的稀薄燃烧,有效地控制了发动机的热负荷。 6.5 数字点火技术数字点火模块可以提高点火系统的可控性。电控单元根据发电机组工况的不同,用计算机软件调整点火能量和点火时间。这种点火技术尤其适合多缸机型,可分别调整每个缸的点火能量和点火时间, 使每个气缸都能在最佳状态下工作,发挥出机组的最佳性能。 6.6 预燃室技术 , 采用预燃室技术可以放大点火能量,实现缸内可燃气体的稀薄燃烧。使用中预燃室内通以容易点火的较浓混合气,主燃烧室内通以均匀的较稀混合气,依靠预燃室内较浓混合气点燃后喷出的火焰, 将主燃烧室内不易着火的较稀混合气引燃,既避免了爆震的发生,又降低了发动机的热负荷。 7
结束语气体燃料热值高、污染小,燃烧完全,清洁无灰。其燃烧所产生的污染物通常只有石油的 1/40,煤炭的 1/800。气体燃料发动机的推广使用,能够有效改善我国的能源结构,保护生态环境。气体燃料发动机增压技术是提高燃气发动机功率的最直接有效的措施,只要我们掌握了燃气发动机的技术规律,就一定能开发出满足不同气体成分使用要求的增压燃气发动机。参考文献: [1]吕佐周,王光辉.燃气工程[M].北京:冶金工业出版社, 2oo1. [2]陆家祥.柴油机涡轮增压技术[M].北京:***出版社,1999. [3]韩昭沧.燃料及燃烧[M].北京:冶金工业出版社,1984. [4]廖佩金.内燃机[M].北京:石油工业出版社,1987.播放器加载中，请稍候...
该用户其他文档
下载所得到的文件列表对核电站应急柴油发电机组容量选择的探讨.pdf
文档介绍：
对核电站应急柴油发电机组容量选择的探讨 第 30卷第 3期 2013年 6月 内燃机与动力装置 I.c.E& Powerplant
Vo1.30 No.3 Jun.2013 【综合评述】对核电站应急柴油发电机组容量选择的探讨郭桂林,王成国(北车(大连)柴油机有限公司,辽宁大连 116022) 摘要:本文通过分析核电站应急柴油发电机组在加载过程中电气参数的影响因素...
内容来自淘豆网转载请标明出处.测·控领域专业互动媒体平台
推动测试测量,检测诊断,传感物联,遥测自控智能化发展
当前位置: &
什么叫同步发电机的额定容量、额定电压、额定电流?
&什么叫同步发电机的额定容量、额定电压、额定电流?
共 653 次关注&&&&
同步发电机的额定容量是指该台发电机长期安全运行的最大输出功率。
额定电压是该台发电机长期安全工作的最高电压，发电机的额定电压指的是线电压。
额定电流是该台发电机正常连续运行时的最大工作电流。
等待您来回答
Copyright (C)
All Rights Reserved 版权所有发电机简介_什么是发电机_发电机指什么_发电机拼音、示例、用法、来源
&&&& 发电机
发电机拼音：fā diàn jī 目录简介 英文名称：Generators 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下： 发电机 ： 直流发电机、交流发电机 、 同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖.机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁感线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 汽轮发电机 与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。柴油发电机 由内燃机驱动的发电机。它起动迅速，操作方便。但内燃机发电成本较高，所以柴油发电机组主要用作应急备用电源，或在流动电站和一些大电网还没有到达的地区使用。柴油发电机转速通常在1000转/分以下,容量在几千瓦到几千千瓦之间，尤以200千瓦以下的机组应用较多。它制造比较简单。柴油机轴上输出的转矩呈周期性脉动，所以发电机是在剧烈振动的条件下工作。因此,柴油发电机的结构部件,特别是转轴要有足够的强度和刚度，以防止这些部件因振动而断裂。此外，为防止因转矩脉动而引起发电机旋转角速度不均匀，造成电压波动,引起灯光闪烁,柴油发电机的转子也要求有较大的转动惯量，而且应使轴系的固有扭振频率与柴油机的转矩脉动中任一交变分量的频率相差20％以上，以免发生共振，造成断轴事故。 主要由柴油机、发电机和控制系统组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前使用刚性连接比较多一些，柴油机和发电机连接好后安装在公共底架上，然后配上各种传感器，如水温传感器，通过这些传感器，把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器，就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值时控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是机组本身的控制系统。 柴油机发电机组是以柴油机作动力，驱动同步交流发电机而发电的电源设备。为了便于生产管理和使用，国家对柴油机发电机组的名称和型号编制方法做了统一规定，机组的型号排列和符号含义如下图 12345----67 柴油发电机组的型号 其中符号和数字代表的型号含义如下： 1---输出额定功率（KW），用数字表示。 2---输出电压种类G代表交流工频；P代表交流中频；S代表交流双频；Z代表直流。 3---发电机组类型；F代表陆用；FC代表船用；Q代表汽车用；T代表挂车用。 4---控制特征，缺位为手动（普通型）机组；Z代表自动化机组；S代表低噪声机组；SZ代表低噪音自动化机组。 5---设计序号，用数字表示。 6---变型代号，用数字表示。 7---环境特征，缺位普通型；TH代表湿热型。 （5）120GFSZ1代表输出额定功率120KW、交流工频、陆用、低噪声、设计序列号为1的自动化柴油发电机组。 （6）200GFC1代表输出额定功率200KW、交流工频、船用、设计序列号为1柴油发电机组。 （7）120GT6代表输出额定功率120KW、交流工频、挂车式（即拖车式）、设计序列号为1设计序列号为6的柴油发电机组。 （8）90GQ1代表输出额定功率为90KW、交流工频、汽车式、设计序列号为1的柴油发电机组。 （9）17ZQ1代表输出额定功率17KW、直流、汽车式、设计序列号为1的柴油发电机组。 有的国产柴油发电机组系列型号是由机组生产厂自行确定的，与上述型号含义不同。 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。 柴油发电机组是一种独立的发电设备，系指以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。 柴油发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过12h，其输出功率将低于额定功率约90%。 尽管柴油发电机组的功率较低，但由于其体积小、灵活、轻便、配套齐全，便于操作和维护，所以广泛应用于矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等部门，作为备用电源或临时电源。同时这种小型的发电机组也可以作为小型的移动电站使用，成为很多企业的后备电源使用。类型 由于一次能源形态的不同，可以制成不同的发电机。 利用水利资源和水轮机配合，可以制成水轮发电机；由于水库容量和水头落差高低不同，可以制成容量和转速各异的水轮发电机。 利用煤、石油等资源，和锅炉，涡轮蒸汽机配合，可以制成汽轮发电机，这种发电机多为高速电机(3000rpm)。 此外还有利用风能、原子能、地热、潮汐等能量的各类发电机。 此外，由于发电机工作原理不同又分作直流发电机，异步发电机和同步发电机。目前在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。滚筒直流发电机使用注意事项 1、购买和使用发电机，应当符合铭牌上的技术要求，如电压，功率和额定输出电流等。例如用于丰收―27型拖拉机，东方红―40型拖拉机等，常用150瓦发电机，额定输出电流为13安；用于铁牛―55型拖拉机常用220瓦发电机，额定输出电流为18安。 2、用于拖拉机上的发电机通常为并激式，也就是说发电机激磁线圈是并联的，所以，总要有一端通过机壳与电枢线圈是并联的，所以，总要有一端通过机壳与电枢线圈相接。若激磁线圈在发电机内通过机壳与电枢线圈相接叫内搭铁（图5―1），即叫“内搭铁发电机”；若激磁线圈在发电机外通过调节器搭铁（图5―2），即叫“外搭铁发电机”。国产拖拉机目前使用的直流发电机均为内搭铁。在接线时，一定要将激磁线圈的引出线与搭铁的碳刷架相接，激磁线圈便无电流通过，发电机不会发电。另外有些进口的拖拉机上使用外搭铁发电机，如果改为内搭铁发电机，只要调换发电机激磁线圈抽头接线即可。 3、发电机壳上两个接线柱，一般均有“电枢”“磁场”字样注明。如文字标注不清，可用下述方法识别。 1) 电枢接线柱：直径较粗；是接在绝缘的刷架上。 2) 磁场接线柱：直径较细；磁场线圈一个端头就按在上面。 4 、在拖拉机上的发电机是由发动机带动的，所以转动方向是一定的，在检修时若将发电机反向旋转就不发电，这是因为正转时电枢线圈在磁场的作用下感应出的电流经调节器与激磁线圈相通。激磁线圈通电后的磁场方向与铁芯剩磁方向相同，因而磁场不断增强，电压迅速升高。反转时电流方向与正转时相反，使激磁线圈通电后的磁场方向与铁芯剩磁方向相反，磁场越来越弱，使发电机不能发电。 5、当发电机电枢不经负载短路时，发电场是不会烧坏的。这是因为拖拉机上使用的直流发电机均为并激式。发电机于额定功率下工作时，电枢绕组产生的电流大部分输向外电路，小部分输入激磁绕组产生磁场。当电枢接线柱与机壳短路时，发电机电流迅速增大，此时在电机内产生很大的压降和强烈的电枢反应，使输出的电压急剧下降，激磁电流迅速消失，发电机电压趋近于零。因此，当电枢接线柱与机壳短路时不会烧坏发电机。 6、在使用中有时发现发电机极性突然改变的现象（即发出的电流方向改变）。这是因为输出电流骤然增大时，电机内部强烈的电枢反应使铁芯剩磁方向改变而引起。遇到这种情况必须将其改变过来，才能使充电电路正常工作。改变的方法是：将蓄电池正极与机壳连接，负极与磁场接线柱相触2―3秒，即能改变磁极铁芯的剩磁方向。（在正极搭铁的系统中）。有时，在检修中用蓄电池做电源，用跳火花法检查激磁线圈故障时，如不注意连接的极性，把蓄电池负极当成搭铁极，改变了激磁线圈的电流方向，从而使铁芯剩磁方向改变了。由于剩磁方向的改变，则发电机电压极性也随之改变。这是应当注意的。 7、一般的直流发电机整流子铜片间的云母片都低于铜片。这是因为铜片比云母片磨损速度快，使用一段时间云母片就会高出整流子铜片，使碳刷悬空。这样整流子和碳刷之间就会出现强烈火花。为避免此现象，整流子车光后应用锯片将云母割低于整流子铜片0.8毫米左右。但有的直流发电机如ZF―28型和ZF―33型，整流子铜片间采用人工云母，它与铜片磨损速度相近，故出厂时未将云母片割低，检修这种发电机就不需割低。同步发电机 作发电机运行的同步电机。是一种最常用的交流发电机。在现代电力工业中，它广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。由于同步发电机一般采用直流励磁，当其单机独立运行时，通过调节励磁电流，能方便地调节发电机的电压。若并入电网运行，因电压由电网决定，不能改变，此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。 同步发电机的定子、转子结构与同步电机相同，一般采用三相形式，只在某些小型同步发电机中电枢绕组采用单相。 表征同步发电机性能的主要是空载特性和负载运行特性。这些特性是用户选用发电机的重要依据。 发电机不接负载时，电枢电流为零，称为空载运行。此时电机定子的三相绕组只有励磁电流If感生出的空载电动势E0（三相对称），其大小随If的增大而增加。但是，由于电机磁路铁心有饱和现象，所以两者不成正比（图1）。反映空载电动势E0与励磁电流If关系的曲线称为同步发电机的空载特性。 当发电机接上对称负载后，电枢绕组中的三相电流会产生另一个旋转磁场，称电枢反应磁场。其转速正好与转子的转速相等，两者同步旋转。 同步发电机的电枢反应磁场与转子励磁磁场均可近似地认为都按正弦规律分布。它们之间的空间相位差取决于空载电动势E0与电枢电流I之间的时间相位差。电枢反应磁场还与负载情况有关。当发电机的负载为电感性时，电枢反应磁场起去磁作用，会导致发电机的电压降低；当负载呈电容性时,电枢反应磁场起助磁作用,会使发电机的输出电压升高。 主要指外特性和调整特性。外特性是当转速为额定值、励磁电流和负载功率因数为常数时，发电机端电压U与负载电流I之间的关系,如图2所示。调整特性是转速和端电压为额定值、负载功率因数为常数时,励磁电流If与负载电流I之间的关系，如图3所示。图2中还显示出电阻性、电容性和电感性3种负载的情况。由于电枢反应磁场影响的不同，三者的曲线也不一样。在外特性中，从空载到额定负载时电压的变化程度称为电压变化率△U，常用百分数表示为 同步发电机的电压变化率约为20～40％。一般工业和家用负载都要求电压保持基本不变。为此，随着负载电流的增大,必须相应地调整励磁电流。图3所示为 3种不同性质负载下的调整特性。虽然调整特性的变化趋势与外特性正好相反，对于感性和纯电阻性负载，它是上升的，而在容性负载下，一般是下降的。 同步发电机的结构按其转速分为高速和低（中）速两种。前者多用于火电厂和核电站；后者多与低速水轮机或柴油机联动。在结构上，高速同步发电机多用隐极式转子，低（中）速同步发电机多用凸极式转子。 因大多数发电机与原动机同轴联动，火电厂都用高速汽轮机作原动机，所以汽轮发电机通常用高转速的2极电机,其转速达3000转／分（在电网频率为60赫时,为3600转／分）。核电站多用4极电机，转速为1500转／分（当电网频率为60赫时，为1800转／分）。为适应高速、高功率要求，高速同步发电机在结构上一是采用隐极式转子，二是设置专门的冷却系统。 ①隐极式转子：外表呈圆柱形，在圆柱表面开槽以安放直流励磁绕组，并用金属槽楔固紧，使电机具有均匀的气隙。由于高速旋转时巨大的离心力，要求转子有很高的机械强度。隐极式转子一般由高强度合金钢整块锻成，槽形一般为开口形，以便安装励磁绕组。在每一个极距内约有1/3部分不开槽,形成大齿；其余部分的齿较窄，称做小齿。大齿中心即为转子磁极的中心。有时大齿也开一些较小的通风槽，但不嵌放绕组；有时还在嵌线槽底部铣出窄而浅的小槽作为通风槽。隐极式转子在转子本体轴向两端还装有金属的护环和中心环。护环是由高强度合金制成的厚壁圆筒，用以保护励磁绕组端部不至被巨大的离心力甩出；中心环用以防止绕组端部的轴向移动，并支撑护环。此外，为了把励磁电流通入励磁绕组，在电机轴上还装有集电环和电刷。 ②冷却系统：由于电机中能量损耗和电机的体积成正比，它的量级与电机线度量级的三次方成比例，而电机散热面的量级只是电机线度量级的二次方。因此，当电机尺寸增大时（受材料限制，增大电机容量就得加大其尺寸），电机每单位表面上需要散发的热量就会增加，电机的温升将会提高。在高速汽轮发电机中，离心力将使转子表面和转子中心孔表面产生巨大的切向应力，转子直径越大，这种应力也越大。因此，在锻件材料允许的应力极限范围内,2极汽轮发电机的转子本体直径不能超过1250毫米。大型汽轮发电机要增大单机容量，只有靠增加转子本体的长度（即用细长的转子）和提高电磁负荷来解决。目前,转子长度可达8米，已接近极限。要继续提高单机容量，只能是提高电机的电磁负荷。这使大型汽轮发电机的发热和冷却问题变得特别突出。为此，已研制出多种冷却系统。 对于50000千瓦以下的汽轮发电机，多采用闭路空气冷却系统，用电机内的风扇吹拂发热部件降温。对于容量为5～60万千瓦的发电机,广泛使用氢冷。氢气（纯度99％）的散热性能比空气好，用它来取代空气不仅散热效果好，而且可使电机的通风摩擦损耗大为降低，从而能显著提高发电机的效率。但是，采用氢冷必须有防爆和防漏措施，这使电机结构更为复杂，也增加了电极材料的消耗和成本。此外，还可采用液体介质冷却,例如水的相对冷却能力为空气的50倍,带走同样的热量，所需水的流量比空气小得多。因此，在线圈里采用一部分空心导线，导线中通水冷却，就可以大大降低电机温升,延缓绝缘老化,增长电机寿命。1956年,英国首创第一台12000千瓦定子线圈水内冷汽轮发电机。1958年，中国由浙江大学、上海电机厂首先研制成第一台定、转子线圈都采用水内冷的 12000千瓦双水内冷汽轮发电机，为这种冷却方式奠定了基础。世界一些国家在大容量电机中也广泛采用水内冷技术，并制造出了几十万到一百多万千瓦的巨型发电机。除了水冷外,液体冷却介质还可使用变压器油，其相对导热能力约为水的40％，绝缘性能好，可将发电机额定电压提高到几万伏，从而节约了升压变压器的投资。近年来，还在研究用氟利昂作为冷却介质的蒸发冷却技术。氟利昂绝缘好，很容易气化，利用其气化潜热来冷却电机，是一种有意义的探索方向。 多数由较低速度的水轮机或柴油机驱动。电机磁极数由4极到60极,甚至更多。对应的转速为转／分及以下。由于转速较低,一般都采用对材料和制造工艺要求较低的凸极式转子。 凸极式转子的每个磁极常由1～2毫米厚的钢板叠成，用铆钉装成整体,磁极上套有励磁绕组（图4）。励磁绕组通常用扁铜线绕制而成。磁极的极靴上还常装有阻尼绕组。它是一个由极靴阻尼槽中的裸铜条和焊在两端的铜环形成的一个短接回路。磁极固定在转子磁轭上，磁轭由铸钢铸成。凸极式转子可分为卧式和立式两类。大多数同步电动机、同步调相机和内燃机或冲击式水轮机拖动的发电机，都采用卧式结构；低速、大容量水轮发电机则采用立式结构。 卧式同步电机的转子主要由主磁极、磁轭、励磁绕组、集电环和转轴等组成。其定子结构与异步电机相似。立式结构必须用推力轴承承担机组转动部分的重力和水向下的压力。大容量水轮发电机中，此力可高达四、五十兆牛（约相当于四、五千吨物体的重力），所以这种推力轴承的结构复杂，加工工艺和安装要求都很高。按照推力轴承的安放位置，立式水轮发电机分为悬吊式和伞式两种。悬吊式的推力轴承放在上机架的上部或中部，在转速较高、转子直径与铁心长度的比值较小时，机械上运行较稳定。伞式的推力轴承放在转子下部的下机架上或水轮机顶盖上。负重机架是尺寸较小的下机架，可节约大量钢材，并能降低从机座基础算起的发电机和厂房高度。 同步发电机的并联运行 同步发电机绝大多数是并联运行，并网发电的。各并联运行的同步发电机必须频率、电压的大小和相位都保持一致。否则，并联合闸的瞬间，各发电机之间会产生内部环流，引起扰动，严重时甚至会使发电机遭受破坏。但是，两台发电机在投入并联运行以前，一般说来它们的频率与电压的大小和相位是不会完全相同的。为了使同步发电机能投入并联运行，首先必须有一个同步并列的过程。同步并列的方法可分为准同步和自同步两种。同步发电机在投入并联运行以后，各机负载的分配决定于发电机的转速特性。通过调节原动机的调速器，改变发电机组的转速特性，即可改变各发电机的负载分配，控制各发电机的发电功率。而通过调节各发电机的励磁电流，可以改变各发电机无功功率分配和调节电网的电压。 将已加励磁的待投运发电机通过调节其原动机的转速和改变该发电机的励磁，使其和运行中的发电机的频率差不超过0.1～0.5％。在两机电压相位差不超过10°的瞬间进行合闸并联，两者即可自动牵入同步运行。准同步并列的操作可以手动，也可以借自动装置完成。 把待投入并联的发电机转速调到接近电网的同步转速，在未加励磁的条件下就合闸并联，然后再加入励磁，依靠发电机和电网之间出现的环流及相应产生的电磁转矩把发电机迅速牵入同步。采用自同步并列时，由于减少了调节发电机转速、电压和选择合闸瞬间所需的时间，所以并列的过程较快，特别适宜于电力系统事故情况下机组的紧急投入。但是此法在并列合闸瞬间的电流冲击比较大，会使电网电压短时下降，电机绕组端部承受较大的电磁力。交流发电机的输出电压精度差的解决 在日常生活中我们用交流发电机来供用电设备使用时,常发生用电设备不能正常工作的情况,其原因是发电机输出的交流电不够稳定,这时候需要电力稳压器来稳定电压,也就是我们日常生活中常用到的交流稳压电源，交流稳压电源能使发电机的输出电压精度稳定到我们用电设备正常工作所允许的范围。异步发电机 异步发电机又称“感应发电机”。利用定子与转子间气隙旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用的一种交流发电机。其转子的转向和旋转磁场的转向相同，但转速略高于旋转磁场的同步转速。常用作小功率水轮发电机。 交流励磁发电机又被人们称之为双馈发电机 三相异步电动机 .交流励磁发电机由于转子方采用交流电压励磁,使其具有灵活的运行方式,在解决电站持续工频过电压、变速恒频发电、抽水蓄能电站电动-发电机组的调速等问题方面有着传统同步发电机无法比拟的优越性。交流励磁发电机主要的运行方式有以下三种:1) 运行于变速恒频方式;2) 运行于无功大范围调节的方式;3) 运行于发电-电动方式。 随着电力系统输电电压的提高,线路的增长, 当线路的传输功率低于自然功率时,线路和电站将出现持续的工频过电压.为改善系统的运行特性, 不少技术先进的国家,在6&世纪A&年代初开始研究异步发电机在大电力系统中的应用问题,并认为大系统采用异步发电机后,可提高系统的稳定性, 可靠性和运行的经济性. 异步发电机由于维护方便，稳定性好，常用作并网运行的小功率水轮发电机。当用原动机将异步电机的转子顺着磁场旋转方向拖动，并使其转速超过同步转速时，电机就进入发电机运行，并把原动机输入的机械能转变成电能送至电网。这时电机的励磁电流取自电网。 异步发电机也可以并联电容，靠本身剩磁自行励磁，独立发电（见图），这时发电机的电压与频率由电容值、原动机转速和负载大小等因素决定。当负载改变，一般要相应地调节并联的电容值，以维持电压稳定。由于异步电机并联电容时，不需外加励磁电源就可独立发电，故在负荷比较稳定的场合，有可取之处。例如可用作农村简易电站的照明电源或作为备用电源等。发电机的发展前景 全国水电供应因多方原因出现了严重紧缺，用电受到一定程度限制，而近几年，正是我国工业经济快速发展的时期，众多企业都纷纷加足马力投入大规模生产;其次是前两年众多厂家购买发电机是为了应急，在购买时没有长远打算，而事过境迁所购的小型发电机已适应不了新需求，在此情况下，更新换代的发电机也占了很大一部分;再者就是机电产品每年的出口量都在递增，水泵和发电机的市场空间在近几年内还会很大。正是在三方因素的促进下，五金城水泵和发电机市场又一次迎来了新的发展机遇。 目前最具发展前景的是风力发电机。 风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴藏量巨大，全球风能资源总量约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约3.53亿千瓦，开发利用潜力巨大。 随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。2007年全球风能装机总量为9万兆瓦，2008年全球风电增长28.8%，2008年底全球累计风电装机容量已超过了12.08万兆瓦，相当于减排1.58亿吨二氧化碳。随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。 “十五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。2006年，中国风电累计装机容量已经达到260万千瓦，成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。2007年以来，中国风电产业规模延续暴发式增长态势。2008年中国新增风电装机容量达到719.02万千瓦，新增装机容量增长率达到108.4%，累计装机容量跃过1300万千瓦大关，达到1324.22万千瓦。内蒙古、新疆、辽宁、山东、广东等地风能资源丰富，风电产业发展较快。 进入2008年下半年以来，受国际宏观形势影响，中国经济发展速度趋缓。为有力拉动内需，保持经济社会平稳较快发展，政府加大了对交通、能源领域的固定资产投资力度，支持和鼓励可再生能源发展。作为节能环保的新能源，风电产业赢得历史性发展机遇，在金融危机肆虐的不利环境中逆市上扬，发展势头迅猛，截止到2009年初，全国已有25个省份、直辖市、自治区具有风电装机。 中国风力等新能源的发展前景十分广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。风电场建设、并网发电、风电设备制造等领域成为投资热点，市场前景看好。2009年风电行业的利润总额仍将保持高速增长，经过2009年的高速增长，预计年增速会稍有回落，但增长速度也将达到60%以上。2010年全国累计风电装机容量有望突破2000万千瓦，提前实现2020年的规划目标。发电机术语 能把机械能转变为电能的设备的总称。所产生的电能可以是直流电（DC）也可以是交流电（AC）。 是指电路与大地之间或与某些和大地相通的导电物体之间（有意或意外）的连接。 一种可直接根据电气负载对发动机的怠速进行控制的系统。 为火花塞提供直流电压的器件。 一种带有永久磁铁的交流发电机，用于产生内燃机点火所需要的电流。 电阻的单位。1 伏特电压可以使 1 安培电流流过 1 欧姆电阻。 交流电的振幅或量值均匀、周期性的变化。三相交流电由三个不同的正弦波电流组成，相互之间的相位差均为 120 度。 该系统可以把您的发电机安全地接入到您的家庭用电系统中。 机组的设计工作速度（每分钟转数）。 一套引擎发电机组的额定电压是其设计的工作电压值。 一种铸件，用作转子轴承外罩。转子轴承支持转子轴。 将交流电转换为直流电的器件。 是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220v50HZ正弦或方波）。 一种电动开关，通常用在控制电路中。与电流接触器相比，其触点只能通过较小的电流。 对电流的阻力。 发电机的转动元件。 一个交流负载或电源，通常情况下，如果是一个负载，则只有两个输入端子，如果是一个电源，则只有两个输出端子。 电机的静止部分。 位于发动机或发电机与机架之间的橡胶器件，可以最大限度地减轻振动。 电动势的单位。把单位电动势恒定地作用在电阻为 1 欧姆的导体上，将产生 1 安培电流。 电位差，单位用伏特表示。 该设备通过控制激励转子的直流电量，自动地使发电机电压保持在一个正确值上。 电源功率的单位。对于直流电，它等于伏特乘以安培。对于交流电，它等于电压有效值（伏特）乘以电流有效值（安培）乘以功率因数乘以一个常数（其值取决于相数）。1 千瓦 － 1000 瓦特。 发电机的所有线圈。定子绕组由若干个定子线圈及其互联线路组成。转子绕组由转子磁极上的所有绕组及接线组成。发电机的种类 发电机的种类有很多种。从原理上分为同步发电机、异步发电机、单相发电机、三相发电机。从产生方式上分为汽轮发电机、水轮发电机、柴油发电机、汽油发电机等。从能源上分为火力发电机、水力发电机等。发电机的类型 由于一次能源形态的不同，可以制成不同的发电机。 利用水利资源和水轮机配合，可以制成水轮发电机；由于水库容量和水头落差高低不同，可以制成容量和转速各异的水轮发电机。利用煤、石油等资源，和锅炉，涡轮蒸汽机配合，可以制成汽轮发电机，这种发电机多为高速电机(3000rpm)。此外还有利用风能、原子能、地热、潮汐等能量的各类发电机。利用柴油、汽油等资源作为能源的柴油、汽油发电机用得比较广泛。此外，由于发电机工作原理不同又分作直流发电机，异步发电机和同步发电机。目前在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。发电机发展历史 1832年，法国人毕克西发明了手摇式直流发电机，其原理是通过转动永磁体使磁通发生变化而在线圈中产生感应电动势，并把这种电动势以直流电压形式输出。 1866年，德国的西门子发明了自励式直流发电机。 1869年，比利时的格拉姆制成了环形电枢，发明了环形电枢发电机。这种发电机是用水力来转动发电机转子的，经过反复改进，于1847年得到了3。2KW的输出功率。 1882年，美国的戈登制造出了输出功率447KW，高3米，重22吨的两相式巨型发电机。 美国的特斯拉在爱迪生公司的时候就决心开发交流电机，但由于爱迪生坚持只搞直流方式，因此他就把两相交流发电机和电动机的专利权卖给了西屋公司。 1896年，特斯拉的两相交流发电机在尼亚拉发电厂开始劳动营运，3750KW，5000V的交流电一直送到40公里外的布法罗市。 1889年，西屋公司在俄勒冈州建设了发电厂，1892年成功地将15000伏电压送到了皮茨菲尔德。 在公元1831年，法拉第将一个封闭电路中的导线通过电磁场，导线转动有电流流过电线，法拉第因此了解到电和磁场之间有某种紧密的关连，他建造了第一座发电机原型，其中包括了在磁场中迥转的铜盘，此发电机产生了电力。在此之前，所有的电皆由静电机器和电池所产生，而这二者均无法产生巨大力量。但是，法拉第的发电机终于改变了一切。 发电机包括一个能在二个或二个以上的磁场间迅速旋转的电磁铁，当二个磁场相互交错，就产生了电，由电线从发电机中导出。电子工程师依发电机线绕的方式和磁铁的安排，而获得交流电（AC）或直流电（DC），大部分发电机都是产生交流电，它比直流电更易由传输线作长距离的传送。 学过物理课的人都会记得，英国科学家法拉第于1831 年发现了电磁感应原理。这一在人类社会发展过程中起到重要作用的原理是说：“当磁场的磁力线发生变化时，在其周围的导线中就会感应产生电流。” 法拉第曾煞费苦心，通过研究和反复实验，终于发现了这一影响巨大的科学原理，而且他确信，利用此原理肯定能制造出可以实际发电的发电机。 就在法拉第发现电磁感应原理的第二年，受法拉第发现的启示，法国人皮克希应用电磁感应原理制成了最初的发电机。 皮克希的发电机是在靠近可以旋转的U 形磁铁（通过手轮和齿轮使其旋转）的地方，用两根铁芯绕上导线线圈，使其分别对准磁铁的N 极和S 极，并将线圈导线引出。这样，摇动手轮使磁铁旋转时，由于磁力线发生了变化，结果在线圈导线中就产生了电流。 由这种发电机的装置可以知道，每当磁铁旋转半圈时，线圈所对应的磁铁的磁极就改变一次，从而使电流的方向也跟着改变一次。为了改变这种情况，使电流方向保持不变，皮克希想出了一个巧妙的办法：在磁铁的旋转轴上加装两片相互隔开成圆筒状的金属片，由线圈引出的两条线头，经弹簧片分别与两个金属片相接触。另外，再用两根导线与两个金属片接触，以引出电流。这个装置，就叫做整流子，在后来的发电机上仍得到应用。 整流子为什么能保持电流方向不变呢？这是因为电流从线圈流入整流子，而整流子是和磁铁一起旋转的。当磁铁转过半圈，线圈中电流方向倒逆过来，整流子也正好转过半周来而掉转了方向，因而输出的电流方向始终是不变的。 皮克希发明的这种发电机在世界上是首创，当然也有其不足之处。需要对它进行改进的地方，一是转动磁铁不如转动线圈更为方便灵活；二是通过整流子可以得到定向的电流，但是电流强弱还是不断变化的。为改变这种情况，人们采用增加一些磁铁和线圈数量，并稍微错开地将变化的电流一起引出的办法，使输出电流的强度变化控制在一定的范围内。 从皮克希发明发电机后的30 多年间，虽然有所改进，并出现了一些新发明，但成果不大，始终未能研制出能输出像电池那样大的电流，而且可供实用的发电机。 1867 年，德国发明家韦纳?冯?西门子对发电机提出了重大改进。他认为，在发电机上不用磁铁（即永久磁铁），而用电磁铁，这样可使磁力增强，产生强大的电流。 西门子用电磁铁代替永久磁铁发电的原理是，电磁铁的铁芯在不通电流时，也还残存有微弱的磁性。当转动线圈时，利用这一微弱的剩磁发出电流，再反回给电磁铁，促使其磁力增强，于是电磁铁也能产生出强磁性。 接着，西门子着手研究电磁铁式发电机。很快就制成了这种新型的发电机，它能产生皮克发电机所远不能相比的强大电流。同时，这种发电机比连接一大堆电池来通电要方便得多，因而它作为实用发电机被广泛应用起来。 西门子的新型发电机问世后不久，意大利物理学家帕其努悌于1865 年发明了环状发电机电枢。这种电枢是以在铁环上绕线圈代替在铁芯棒上绕制的线圈，从而提高了发电机的效率。 实际上，帕斯努悌早在1860 年就提出了发电机电枢的设想，但未能引起的人们的注意。1865 年，他又在一本杂志上发表了这一独创性的见解，仍未得到社会的公认。 到了1869 年，比利时学者古拉姆在法国巴黎研究电学时，看到了帕其努悌发表的文章，认为这一发明有其优越性。于是，他就根据帕其努悌的设计方案，兼采纳了西门子的电磁铁式发电机原理进行研制，于1870 年制成了性能优良的发电机。 在帕其努悌的发明中，对发电机的整流子部分进行了重要改进，使发电机发出的电流强度变化极小。而采用帕其努悌设计方案制成的古拉姆式发电机，其发出的电流强度变化也很小。这是古拉姆发电机的优良性能的表现之一。 古拉姆发电机的性能好，所以销路很广，他不仅发了财，而且被人们誉为“发电机之父”。 有些人看到古拉姆发明发电机获得成功，也想对发电机进行改进从而制造出更先进的发电机。在这些人中，就有德国的西门子公司研究发电机的工程师阿特涅。他发明了古拉姆发电机不同的线圈绕线方式，制成了性能良好的发电机。 古拉姆发电机的电枢是将铁丝绕成环状，在环与环之间夹上纸进行绝缘，然后将环捆在一起作为铁芯，在其上面绕上导线线圈，再由线圈的不同部位引出一些导线，接向带整流子。而阿特涅发电机的电枢，是用许多薄圆铁板以纸绝缘后重叠起来，制成铁芯，然后在上面绕上导线线圈。人们把这种方法叫做“鼓卷”，意思是像鼓一样的形状。经过这种改进后，发电机无论是外观或是性能，都比原来有了很大起色。 西门子公司由于阿特涅的这项发明而益发驰名。于是，德国以西门子公司为核心，大力研制各种发电机，从而使电力工业得到了迅速的发展。 随着发电机的逐渐大型化，转动发电机的动力也发生了变化。其中以水力作动力更使人们感兴趣。这是因为用水力转动大型发电机较方便，而且不消耗燃料，成本低。因此，西门子公司又投入水力发电的研究工作。 利用水力发电与水力发电不同，前者必须将发电机安装在水流湍急的地方，也就是水流落差大的地方。这样，就必须在山中河川的上游发电，然后再输送到远方的城市。 为了远距离输送电，就要架设很长的输电线。但是，在输电线中通过很强的电流时，电线就要发热，这样，好不容易发出的电能在送向远方的途中，却因为电线发热而损耗掉了。 为了减少电能在长距离输送中的发热损耗，可以采用的办法有两个：一是增加电压的截面积，即将电线加粗，减小电阻；二是提高电压而减小电流。 前一个措施因需要大量的金属导线，而且架设很粗的导线有很多困难，因而很难得到采用。比较起来，还是后一个措施有实用价值。然而，对于当时使用的直流电来说，使其电压提高或降低都是难以实现的。于是，人们只得开始考虑利用电压很容易改变的交流电。 看来，将直流发电机改为交流电发电机比较容易，主要是取掉整流子就行了。所以，西门子公司的阿特涅便于1873 年发明了交流发电机。此后，对交流发电机的研究工作便盛行起来，从而使这种发电机得到了迅速的发展变频器在发电机上的节能改造应用 发电机在启动时，电机的电流会比额定高5-6倍的，不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量.系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量，电机的速度是固定不变，但在实际使用过程中，有时要以较低或者较高的速度运行，因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。进口变频器ABB西门子比较好，但贵得离谱，国内变频器做得较好的有三晶、汇川和英威腾等。发电机之容量选择 发电机容量选择的基本原理及相关要素；建立容量计算的数学模型；介绍计算容量所用的QBASIC源程序及其操作要点；最后给出了若干结论及计算实例。 关键字： 柴油发电机 消防负荷 保证负荷 容许电压降 启动 校验 1 引言 现代高层建筑中，选择柴油发电机组作为备用电源，已属司空见惯；关于其容量确定的理论文章，也屡见于报刊。但在实际工程应用中，许多设计人员仍有茫然无序、颇费周折之感。到底如何快而准地计算发电机容量，一直都是值得探讨的重要课题。本文将着重以一段QBASIC电脑编程，较简便地解决这一问题。 2 基本原理 2．1发电机容量首先要满足稳定计算负荷需要，这包括消防负荷和保证负荷两部分。在民用建筑中，设置柴油发电机组，通常首先是作为消防用电设备的备用电源。市电停电，即联锁开启发电机组。但市电停电概率远大于火灾概率，开启机组并不就意味着火灾发生。非消防时，开启的发电机组仅仅负担应急照明等小部分负荷，若对其他非消防的重要负荷（属三类负荷时的生活泵、客梯、裙房照明等，称为保证负荷）无法顾及，则必将造成机组空置、资源浪费。为此，进行低压配电系统图设计时，在满足火灾时消防负荷需要的前提下，还必须考虑停电而非火灾时，发电机对保证负荷的供电。一种做法是，将保证负荷集中挂接在发电机应急母线段上，消防时，由火灾信号将保证负荷的总开关分励脱扣。总之，应分别计算消防负荷和保证负荷，以二者较大值作为确定发电机组容量的依据，从而同时满足消防部门及建设方的相应要求。 消防负荷如何正确计算应引起重视。大中型民用建筑，往往由地下室、裙房及数个塔楼组成，包含了多个防火分区。确定发电机容量、进行消防负荷计算时，显然不能盲目地将所有消防用电设备同时计入。推荐的计算原则是，只考虑一个防火分区发生火灾（正如水消防一样），亦即，不认为两个及以上的防火分区同时发生火灾。通常，消防泵作为固定负荷必须计入，而消防电梯、防排烟风机、应急照明等负荷计入多少，则要视其在某防火分区火灾时投入服务的负荷大小而定。显然，确定发电机容量，应以最不利的一个防火分区发生火灾时，同时投入运行的消防负荷为准。 2．2柴油发电机组的容量大小，除要满足上述稳定计算负荷需要外，还必须进行电动机启动时的电压降校验，即启动任一电动机时，其端子容许电压降应在规定范围之内。编程中，取值20%。进行电压降校验及发电机组容量选择时，以下要素不可忽视。 a。发电机母线上的已接负荷的影响。也就是说，发电机母线上的启动负荷应该等于已接负荷与电动机启动容量之和，单单考虑电动机的启动容量是错误的。具体工程实践中，这一点最容易被一些设计人员所忽略，许多文献对于已接负荷的影响，常常也避而不谈或是涉及较浅。 b。发电机不同的励磁及调压方式，对机组容量选择也将产生重大影响。 c。发电机至电动机之间配电线路电压降的影响。亦即，发电机端子电压等于电动机端子电压与线路压降之和。 d。许多文献认为，电动机应按容量大小而顺次启动，以此减小发电机容量。但在国家标准图集和工程图纸中，这种电动机顺次启动的二次电路图又极少见到。更何况，顺次启动也往往与一些消防控制要求相矛盾。因此建议，减小发电机容量，不宜依靠电动机顺次启动这种方法。 e。电动机启动容量达最大值是瞬间的，因此，可以不考虑两台及以上电动机的同时启动，对发电机造成冲击的问题。 3 数学模型 （建立以下数学模型，仅以消防负荷计算为例。为便于编程，多处进行了适当的简化和假设，不另说明。） 3.1 发电机容量大小须满足稳定计算负荷需要 Pjs=Kc?Pe=Pe Prg=K?Pjs=1.2Pe 式中：Prg----待求发电机持续功率（kW）。编程中考虑为单台机。 Pjs----消防设备稳定计算负荷（kW）。 Pe----建筑物内任一防火分区发生火灾时，最大可能开启消防设备之总安装功率（kW）。为已知量，运行程序时直接键入。编程中Pe≤800kW。 Kc----消防设备总需用系数，取Kc=1。 K----可靠系数，取K=1.2。 3.2发电机容量大小须满足电动机端子容许电压降 3.2.1简化计算电路从略 3.2.2发电机母线上的启动负荷等于已接负荷与单台电动机启动容量之和，即 Sqg=Sfh+Sq 此时，考虑最极端的情况，即认为除待启电动机外，其它负荷已全部投入，则有 Pfh+Prm=Pe，从而Sfh=Pfh/COSΦ’=(Pe-Prm)/COSΦ’ =(Pe-Prm)/0.8=1.25(Pe-Prm) 此外，Sq=1/[1/(kp?Sqm)+XL/(Urg2)& Sqm=C?Srm= C?Prm/0.8, XL=(0.07+6.3/S)?L/1000 3.2.3 电动机端子电压Uwm与发电机母线电压（Uwg）存在关联，即 Uwg=kp?Sqm?Uwm/Sq 3.2.4如前所述，对于不同励磁及调压方式的发电机，其允许启动负荷亦不同，进而对机组容量选择产生影响。若认为所选发电机带自动调整励磁装置，则对应于不同启动负荷相对值，发电机母线上稳态电压相对值满足表1： 表1 Sqg/Srg 0.8 1.0 1.2 1.5 2.0 Uwg 1.00 0.95 0.85 0.75 0.60 以表1数据拟合方程，则当Uwg=0.75~0.95时，近似存在： Sqg/Srg=5Uwg2-11Uwg+6.9375 或Srg=Sqg/(5Uwg2-11Uwg+6.9375) 而Prg=Srg?COSΦ=0.8Srg=0.8Sqg/(5Uwg2-11Uwg+6.9375)；又因上述推导均为临界值，故实际工程中取： Prg≥0.8Sqg/(5Uwg2-11Uwg+6.9375) 编程中以此作为发电机容量校验公式。 3.2.5符号说明 Sqg----发电机启动时发电机母线上的起动负荷（kVA）； Srg----发电机的额定容量（kVA），为待求量； Sq----电动机启动时，启动回路的额定输入容量（kVA）； Sfh----电动机启动时，发电机母线上已接负荷（kVA）; Urg----发电机的额定电压（kV），取Urg=0.4kV; Uwg----电动机启动时，发电机母线上的稳态电压相对值； Uwm----电动机启动时，其端子上所要求的稳态电压相对值, 程序中取Uwm=0.8; C----电动机全压启动之电流倍数。程序中取C=7; kp----电动机的启动系数，见表2： 表2 启动方式 全压启动 Y-△启动 自耦变压器65%抽头启动 kp 1.0 0.3333 0.4225 Sqm----电动机额定启动容量（kVA）； Srm----电动机额定容量（kVA）； Prm----电动机额定功率（kW）。编程中，取Prm=0.8Srm, 且0 XL----电动机至发电机配线线路（铜芯）之阻抗（千欧）； L----电动机至发电机配线线路（铜芯）之长度（千米）。编程中，0 S----电动机至发电机配线线路（铜芯）之导线截面(mm2)。编程中，S值按表3自动取值。 表3 0 5.5 7.5 15 S≥2.5（取等号，下同） S=4 S=6 S=10 18.5 22 30 37 S=16 S=25 S=35 S=50 45 55 90 110 S=70 S=95 S=120 S=185 4 源程序及操作要点 4．1源程序 10 PRINT PRINT“*********备用柴油发电机组之容量校验及确定************” PRINT INPUT“1。请输入：最不利防火分区消防设备总安装功率Pe=千瓦”，Pe IF Pe&800 THEN 20 PRINT INPUT“2。请输入：启动方式最不利之单台电动机有功功率Prm=千瓦”，Prm IF Prm&150 OR Prm&=0 OR Pe PRINT INPUT“3。请输入：启动方式最不利之单台电动机至发电机之配线长度L=米”，L L=L/1000 IF L&0.1 OR 0&L THEN 20 PRINT PRINT“4。（全压启动k=1;星三角k=2;自耦65%抽头k=3）” PRINT“请输入：启动方式最不利之单台电动机的启动方式k=”，k IF k=1 OR k=2 OR k=3 THEN 30 ELSE 20 30 PRINT IF k=1 THEN kp=1 IF k=2 THEN kp=1/3 IF k=3 THEN kp=0.4225 IF Prm&=5.5 THEN S=2.5 ELSEIF Prm&=7.5 THEN S=4 ELSEIF Prm&=15 THEN S=6 ELSEIF Prm&=18.5 THEN S=10 ELSEIF Prm&=22 THEN S=16 ELSEIF Prm&=30 THEN S=25 ELSEIF Prm&=37 THEN S=35 ELSEIF Prm&=45 THEN S=50 ELSEIF Prm&=55 THEN S=70 ELSEIF Prm&=90 THEN S=95 ELSEIF Prm&=110 THEN S=120 ELSEIF Prm&=150 THEN S=185 ENDIF GOTO 40 20 PRINT“输入数据超出范围！！！请重新输入！” GOTO 10 40 Sfh=1.25*(Pe-Prm) XL=（0.07+6.3/S）*L/1000 XU=XL/(0.4*0.4) C=7 Sqm=C*Prm/0.8 Sq=1/(1/(kp*Sqm)+XU) Sqg=Sfh+Sq Uwm=0.8 Uwg=Uwm*(kp*Sqm)/Sq Srg=Sqg/(5*Uwg*Uwg-11*Uwg+6.9375) Prg=Srg*0.8 IF Prg&=1.2*Pe THEN PPrg=1.2*Pe ELSE PPrg=Prg PRINT PRINT“――――――――――――计算结果――――――――――――” PRINT“为满足启动条件，所选发电机持续功率不应小于”，Prg，“千瓦” PRINT“为满足工程应用，实选发电机持续功率不应小于”，INT（PPrg+1），“千瓦” PRINT“――――――――――――――――――――――――――――” END 4．2程序操作要点 a.在Windows的DOS环境下，运行pdos95.bat，从而进入DOS中文平台；再运行QBASIC.EXE，并把上述源程序输入到电脑中，存盘。 b. 在QBASIC环境下，按F5键，则可运行程序、进行计算了。从原始数据输入，到计算结果输出，前后一般不超过一分钟，非常简捷实用。 5简化的数学公式 在忽略电动机线路电压降影响之后（即XL=0），更简化的数学公式推导如下： Sq=kp(C?Srm)=kp?C?Prm/0.8=8.75kp?Prm 而Sfh=1.25(Pe-Prm)，所以， Sqg=Sfh+Sq=1.25(Pe-Prm)+ 8.75kp?Prm =1.25Pe+(8.75kp-1.25)Prm 又因XL=0，故Uwg=Uwm=0.8 所以，Srg=Sqg/(5Uwg2-11Uwg+6.9375) =Sqg/(5×0.82-11×0.8+6.9375) =Sqg/1.3375 故有，Prg=0.8Srg =0.8Sqg/1.3375 =0.8[1.25Pe+(8.75kp-1.25)Prm&/1.3375 ⑴全压启动时，kp=1，Prg=0.748Pe+4.486Prm； ⑵星三角启动时，kp=1/3，Prg=0.748Pe+0.996Prm； ⑶自耦65%抽头启动时，kp=0.4225，Prg=0.748Pe+1.464Prm； 稳定负荷计算中，Prg=1.2Pe，将此式与上述⑴、⑵、⑶式分别比较，并结合关系式Pe ≥Prm，可得出下面第6.1~6.3条重要结论。 6几点结论 6．1同时满足以下三种启动条件的任意工程（假设电动机启动方式仅限于全压、星三角、自耦三种），其发电机组容量为最小，且其值仅取决于稳定计算负荷的大小（即Prg=1.2Pe），无须再考虑启动负荷的影响，即无须用程序进行容许电压降的校验。 a。当最不利防火分区消防设备总安装功率Pe，不小于某单台电动机功率Prm的11倍时，即Pe≥11Prm时，该单台电动机的启动方式不受限制，采用全压或降压启动均可。 b。当11Prm&Pe≥3.5Prm时，该单台电动机应采用降压启动（星三角或自耦65%抽头启动）。 c。当3.5Prm&Pe≥2.5Prm时，该单台电动机只应采用星三角启动。 6．2当2.5Prm&Pe时，必须用程序进行容许电压降的校验，且此时发电机组容量Prg& 1.2Pe。 6．3当Prm=Pe时（且允许压降为0.2），很容易由前述简化数学公式得出表4： 表4不同启动方式下，发电机功率是被启电动机功率的最小倍数 启动方式 全压启动 Y-△启动 自耦变压器65%抽头启动 最小倍数 5.3 1.8 2.3 6．4若仅以启动容量最大的单台电动机来校验发电机容量，是不严密、不周全的，因为电动机启动容量不仅与其额定容量有联系，更与启动方式密切相关。换言之，对于校验发电机容量而言，直接启动较小容量的电动机，可能比降压启动较大容量的电动机更为不利。所以，计算时，应分别输入若干台影响较大的电动机的相关数据，择其最不利者，作为选定发电机容量的依据。 6．5为缩小发电机组容量、降低造价，条件允许时，较大容量的电动机尽量采用降压启动。 7 计算实例 某二类高层商住楼，拟设一台容量最小的柴油发电机组，消防时作消防负荷备用电源，平时作保证负荷备用电源。其中保证负荷计算值为250KW。而其最不利防火分区被认定为地下室。因为，若地下室火灾，则投入服务的消防设备总安装功率为最大，其值为285KW。其中消防水泵共2台（距发电机10米，不计备用泵），每台45KW；消防风机共4台，功率分别为15KW、15KW、30KW、30KW，其它为应急照明等负荷105KW。 解题过程：因285KW&250KW，故机组容量选择以消防负荷计算为准。另根据上述第6。1条结论，因285KW&11×15KW，故功率为15KW的消防风机可采用全压启动（降压启动当然亦可）。又因11×45KW&285KW&3.5×45KW，所以功率为45KW的消防水泵应采用自耦65%抽头启动或星三角启动（而不能采用全压启动）。同理，功率为30KW的消防风机仍须采用降压启动。此时，选定的柴油发电机组容量为最小，且无须用前述电脑编程来校验，其值为1.2×285KW=342KW。 仍就上例而言。假设45KW的消防水泵采用自耦65%抽头降压启动，而30KW的消防风机（距发电机10米）拟采用全压启动。将消防水泵及消防风机的相关数据分别输入电脑程序，进行运算、校验。可以发现，按消防水泵校验计算出的发电机持续功率为343 kW，而按消防风机校验计算出的结果却达351kW。所以，此时只有取351kW作为实选结果。由此可看出，不遵循上述第6。1条结论的，必将造成机组容量偏大；此外也证明，30kW消防风机的全压启动，比45kW消防水泵降压启动更为不利。发电机 - 汽车发电机 随汽车技术的进步，越来越多的高能耗的机动车辆。 20年前，中级轿车发电机的输出功率一般只有约500瓦，现在一般中级车大约1000瓦的发电机。发电机的功率增加是由于汽车电气设备的增加。现在，汽车的发电机是空气后对案件进行冷却风扇吹冷发电机皮带轮。在空气冷却发电机现有结构，功率增加将导致增加了发电机的容量。相关词条
Copyright&&()
