玉樹(shù)200KW發(fā)電機(jī)出租
維曼機(jī)電設(shè)備有限公司
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幾種易損壞柴油發(fā)電機(jī)組的錯(cuò)誤操作
常見(jiàn)的柴油發(fā)電機(jī)組錯(cuò)誤的操作方法有以下幾種:
1.冷啟動(dòng)后未暖機(jī)就帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)
柴油機(jī)冷機(jī)啟動(dòng)時(shí),由于機(jī)油黏度大、流動(dòng)性差,是機(jī)油泵供油不足,機(jī)器摩擦面因缺油潤(rùn)滑不良,造成急劇磨損,甚至發(fā)生拉缸、燒瓦等故障。因此,燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組冷卻啟動(dòng)后應(yīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)升溫,待機(jī)油溫度達(dá)到40℃以上時(shí)再帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn);機(jī)器起步應(yīng)掛低速擋,并循序在每一擋位行駛一段里程,直到油溫正常、供油充分后,方可正常運(yùn)行。
2.柴油機(jī)在機(jī)油不足時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)
因機(jī)油供給不足而造成各摩擦副表面供油不足,導(dǎo)致異常磨損或燒傷。因此,機(jī)器起步前和柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中要保證機(jī)油充足,防止由于缺油而引起拉缸、燒瓦故障。
3.帶負(fù)荷急停機(jī)或突然卸除負(fù)荷后立刻停機(jī)
柴油發(fā)電機(jī)組熄火后冷卻系水的循環(huán)停止,散熱能力急劇降低,受熱件失去冷卻,易造成氣缸蓋、氣缸套、氣缸體等機(jī)件過(guò)熱,產(chǎn)生裂紋,或使活塞過(guò)度膨脹卡死在缸套內(nèi)。另一方面,柴油發(fā)電機(jī)組停機(jī)時(shí)未經(jīng)怠速降溫,會(huì)使摩擦面含油不足,當(dāng)柴油機(jī)再次啟動(dòng)時(shí)會(huì)因潤(rùn)滑不良而加劇磨損。因此,燃?xì)鈾C(jī)熄火前應(yīng)卸除負(fù)荷,并逐漸降低轉(zhuǎn)速、空載運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘。
發(fā)電機(jī)組租賃品牌:
租賃機(jī)組全部為進(jìn)口機(jī)組,品牌有美國(guó)卡特、康明斯、瑞典沃爾沃、日本三菱等。根據(jù)中國(guó)當(dāng)前的形式及租賃客戶(hù)需求,目前千伏安的主打品牌以美國(guó)康明斯為主,其特點(diǎn):性能穩(wěn)定、油耗低、噪音小、頻率穩(wěn)、過(guò)載能力強(qiáng)、故障率低,重要的一點(diǎn)是其配件代理商比較多,配件相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易采購(gòu)。針對(duì)目前發(fā)電機(jī)組大多在偏遠(yuǎn)地區(qū)使用這一情況,為了能夠在機(jī)組出問(wèn)題后能夠更迅捷的解決問(wèn)題,我們終選用了配件更易采購(gòu)的康明斯作為租賃主打品牌,這也是出于對(duì)用戶(hù)負(fù)責(zé)的考慮。
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介紹柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速方法
1面向Simulink數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)框圖
在建立了柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的各模型后,就可用MATLAB的Simulink工具建立基于常規(guī)PID控制,變速積分PID控制,不完全微分PID控制和模糊PID控制的調(diào)速系統(tǒng)框圖。
1.1常規(guī)PID控制
首先看常規(guī)PID控制,下面是它的系統(tǒng)仿真框圖,這是常規(guī)采用的PID控制系統(tǒng)圖,通過(guò)對(duì)真實(shí)控制系統(tǒng)繪制仿真框圖,觀察采用常規(guī)PID控制效果。
1.2不完全微分PID控制
下面是不完全微分PID控制系統(tǒng)仿真框圖圖2不完全微分PID控制系統(tǒng)仿真框圖這是在常規(guī)PID基礎(chǔ)上進(jìn)行了不完全微分,這是用來(lái)改善它的控制功能,取得更好的控制效果。
1.3變速度積分PID控制
下面是變速度積分PID控制系統(tǒng)仿真框圖。
1.4模糊PID控制
自適應(yīng)模糊PID控制是將自適應(yīng)控制的思想和常規(guī)PID控制器結(jié)合,吸收了自適應(yīng)控制和常規(guī)PID控制的優(yōu)點(diǎn)。首先它具備自適應(yīng)能力,能夠自動(dòng)識(shí)辨被控過(guò)程參數(shù)、自動(dòng)整定控制參數(shù),能夠適應(yīng)被控過(guò)程模型參數(shù)的變化;其次它又具有常規(guī)PID控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。這使得自適應(yīng)PID控制成為過(guò)程控制中一種較為理想的控制方法。
如果用模糊控制箱設(shè)計(jì)出模糊控制器,再在Simulink中建立系統(tǒng)仿真模型,把模糊控制器模塊和我們?cè)O(shè)計(jì)的FIS結(jié)構(gòu)連接起來(lái),就可以對(duì)它進(jìn)行仿真研究了,系統(tǒng)仿真框圖的建立關(guān)鍵是對(duì)PID三個(gè)參數(shù)Kp,Ki,Kd的整定,這必須考慮到不同時(shí)刻三個(gè)參數(shù)的相互作用和它們之間的關(guān)系。
下面從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面來(lái)考慮Kp,Ki,Kd的作用,建立模糊規(guī)則表。
(1)比例系數(shù)Kp的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度,提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。Kp越大,系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快,系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高,但容易產(chǎn)生超調(diào),可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。Kp取值過(guò)小,會(huì)降低調(diào)節(jié)精度,使響應(yīng)速度變慢,延長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間,使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特征變壞。
(2)積分作用系數(shù)Ki的作用是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。Ki越大,系統(tǒng)的靜態(tài)誤差越快,但Ki過(guò)大,在響應(yīng)過(guò)程的初期會(huì)產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象,從而引起響應(yīng)過(guò)程的較大超調(diào)。但Ki過(guò)小會(huì)使系統(tǒng)的靜態(tài)誤差難以,影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。
(3)微分的作用系數(shù)Kd的作用是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征,其主要作用是在響應(yīng)過(guò)程中抑制偏差向任何方向的變化,對(duì)偏差變化進(jìn)行提前預(yù)報(bào)。但Kd過(guò)大,會(huì)使響應(yīng)過(guò)程提前制動(dòng),延長(zhǎng)了調(diào)節(jié)時(shí)間,而且會(huì)降低系統(tǒng)的抗干擾性能。下面是進(jìn)行模糊控制PID控制的系統(tǒng)仿真框圖。
2對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究
建立了系統(tǒng)的仿真框圖后,就可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究,就可以比較采用常規(guī)PID控制和變積分PID控制,不完全微分PID控制,模糊自適應(yīng)PID控制的比較,并具體分析我們采用的模糊控制系統(tǒng)仿真框圖自適應(yīng)控制時(shí)的仿真效果。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真有助于我們對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的快速理解,并初步地分析出我們需要的控制參數(shù),對(duì)系統(tǒng)的研究有積極作用。
系統(tǒng)仿真圖通過(guò)MATLAB中的模糊控制箱實(shí)現(xiàn),同時(shí)根據(jù)自己控制系統(tǒng)的具體特點(diǎn)和要求來(lái)建立的,基本可以反應(yīng)控制系統(tǒng)的基本情況,可以起到很好的仿真模擬作用。
首先,比較常規(guī)PID控制和變積分PID控制,變速積分PID通過(guò)改變積分項(xiàng)的累加速度,使得它和偏差大小相適應(yīng),偏差大的時(shí)候,積分慢;偏差小時(shí),積分快,這就可以減少超調(diào),同時(shí)更好地靜差。
下面比較一下常規(guī)PID控制和不完全微分PID控制的區(qū)別。不完全微分就是在PID算法中引入了一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié),使得系統(tǒng)性能得到改善,在改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的時(shí)候又盡量減少高頻干擾。
介紹模糊自適應(yīng)控制和常規(guī)PID的比較,并對(duì)模糊自適應(yīng)控制的仿真進(jìn)行分析。這些都是基于前面建立的柴油發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)模型的
可見(jiàn)模糊PID控制器和常規(guī)PID控制相比,它使得系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)時(shí)間減小,曲線更平整,反應(yīng)時(shí)間加快了,控制效果明顯更好了。同時(shí)模糊PID控制器在控制過(guò)程前期具有模糊控制器的特點(diǎn),而在控制過(guò)程后期具有PID調(diào)節(jié)器的所有優(yōu)勢(shì),是一種性能優(yōu)良的控制器,所以在實(shí)際使用中可以選用模糊自適應(yīng)控制方法。
一起回望柴油發(fā)電機(jī)組的發(fā)展史
現(xiàn)代柴油機(jī)是在德國(guó)機(jī)械工程師狄塞爾發(fā)明的柴油機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,1892年,德國(guó)機(jī)械工程師狄塞爾取得了柴油發(fā)電機(jī)壓縮點(diǎn)火的 。他的做法是以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比來(lái)提高熱效率,利用壓縮氣體的高溫來(lái)點(diǎn)燃進(jìn)入汽缸的燃料,這樣做的好處是不但省去了點(diǎn)火裝置和汽化器,而且可以使用比柴油價(jià)格更低的柴油做燃料。
狄塞爾經(jīng)過(guò)了5年的實(shí)驗(yàn),在1897年制成了 臺(tái)具有實(shí)用價(jià)值的壓縮點(diǎn)火柴油發(fā)電機(jī),即壓燃式柴油機(jī)。與以前的柴油發(fā)電機(jī)相比,它延長(zhǎng)了汽缸內(nèi)氣體的壓縮過(guò)程,大大提高了壓縮終了時(shí)氣體的壓力和溫度,實(shí)現(xiàn)了不用點(diǎn)火系統(tǒng)而使柴油自動(dòng)點(diǎn)火燃燒的功能。狄塞爾發(fā)明的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)能將35%的燃料潛能轉(zhuǎn)變成動(dòng)力而當(dāng)時(shí)有效的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也只能將28%的燃料潛能轉(zhuǎn)變成動(dòng)力,這是柴油發(fā)電機(jī)技術(shù)第二次革命性的突破。但是,當(dāng)時(shí)狄塞爾發(fā)明的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)存在著很多的缺點(diǎn),比如重量重、噪聲大、冒黑煙,排出的大量廢氣會(huì)對(duì)環(huán)境影響很大,而且噴油泵還不完善,從而嚴(yán)重限制和影響了柴油機(jī)的衄。可以說(shuō),狄塞爾先生生前只看到發(fā)動(dòng)機(jī)的成功的開(kāi)端,卻沒(méi)有看到柴油機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展,沒(méi)有看到柴油機(jī)的廣泛應(yīng)用。
據(jù)資料記載,柴油機(jī)技術(shù)在1914年以前發(fā)展比緩慢,在 次世界期間,由于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要柴油發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始大量生產(chǎn),用于軍事目的。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)柴油發(fā)電的發(fā)展史真正得到廣泛應(yīng)用是在1950年左右。早期的柴油機(jī)都是四沖程的,1899年德國(guó)工程師雨果.古爾德納制造出了二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī),他把當(dāng)時(shí)采用相同缸徑的四沖程柴油機(jī)的功率提高了60%~80%。二沖程柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低廉,但其燃油和潤(rùn)滑油的消耗量較高、冷卻比較困難、耐用性較差,而且很難制造出功率較大的發(fā)動(dòng)機(jī),所以至今實(shí)際使用的功率比較大的柴油機(jī)都是四沖程的。
世界上 臺(tái)發(fā)電機(jī)是1831年由英國(guó)的物理學(xué)家邁克爾·法拉第發(fā)明的。當(dāng)時(shí)法拉第在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)磁鐵在線圈中移動(dòng)時(shí),線圈會(huì)產(chǎn)生電流,即今天我們大家所熟知的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后不久,便利用電磁感應(yīng)原理發(fā)明了世界上 臺(tái)發(fā)電機(jī),即法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)。這臺(tái)發(fā)電機(jī)的構(gòu)造與現(xiàn)代的發(fā)電機(jī)不同,在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的不是線圈,而是一個(gè)用紫銅做的圓盤(pán)。圓心處固定一個(gè)搖柄,圓盤(pán)的邊緣和圓心處各與一個(gè)黃銅電刷緊貼,用導(dǎo)線把電刷與電流表連接起來(lái);紫銅圓盤(pán)放置在馬蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中。當(dāng)法拉第轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄使紫銅圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)起來(lái)的時(shí)候,電流表的指針偏向一邊,這說(shuō)明電路中產(chǎn)生了持續(xù)的電流。這就是法拉第試制出的世界上 臺(tái)發(fā)電機(jī)。當(dāng)年法拉第曾在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)上表演他的發(fā)電機(jī)。當(dāng)時(shí),有一位貴夫人問(wèn)法拉第:“這玩藝兒有什么用呢?”法拉第非常有禮貌地回答道:“夫人,新生的嬰兒又有什么用處呢?”這一絕妙的回答受到大家的交口稱(chēng)贊。
當(dāng)拉第發(fā)明的圓盤(pán)發(fā)電機(jī)雖然非常簡(jiǎn)單,它產(chǎn)生的電流甚至不能讓一只小燈泡發(fā)光,但是,這是世界上 臺(tái)發(fā)電機(jī),是它首先向人類(lèi)揭開(kāi)了機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的序幕。后來(lái),人們?cè)诖嘶A(chǔ)上將馬蹄形 磁鐵改為能產(chǎn)生強(qiáng)大磁場(chǎng)的電磁鐵,用多股導(dǎo)線繞制的線框代替紫銅圓盤(pán),對(duì)電刷也進(jìn)行了改進(jìn),終于制成了功率的可供實(shí)用的發(fā)電機(jī)。目前,即使功率為IGW、10GW的特大型發(fā)電機(jī),也是根據(jù)法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的基本原理一電磁感應(yīng)原理制成的。
1866年,德國(guó)的電工學(xué)家、實(shí)業(yè)家恩斯脫.韋爾納·馮·西門(mén)子在法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上研制出自激勵(lì)式發(fā)電機(jī),1870年,比利時(shí)的Z·T·克拉姆又研制出了自激勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)。在經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)之后,電機(jī)技術(shù)已經(jīng)走向成熟,1877年真正實(shí)用的發(fā)電機(jī)開(kāi)始進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)階段。
100多年過(guò)去了,正是這簡(jiǎn)陋、不成熟、像初生嬰兒一樣的圓盤(pán)發(fā)電機(jī)人類(lèi)帶入了電氣時(shí)代,為人類(lèi)利用電能做出了重大貢獻(xiàn)。
21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛躍發(fā)展的時(shí)代,特別是電腦技術(shù)等高科技成果在柴發(fā)電機(jī)組上的應(yīng)用,使柴油發(fā)電機(jī)組有了更廣闊的發(fā)展前景。以柴油機(jī)為動(dòng)力用的柴油發(fā)電機(jī)組己經(jīng)是通信等企業(yè)必不可少的重要設(shè)備。
柴油發(fā)電機(jī)的工作原理
工作原理
一、柴油發(fā)電機(jī)組生成機(jī)理:
柴油發(fā)電機(jī)組中常用的發(fā)電機(jī)為同步交流發(fā)電機(jī),是以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式兩種。
在柴油機(jī)汽缸內(nèi),經(jīng)過(guò)空氣濾清器過(guò)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(dòng)活塞下行,稱(chēng)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(guò)連桿變成了推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量,從而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。
將無(wú)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(dòng)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(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。
柴油發(fā)電機(jī)組工作結(jié)構(gòu)圖
二、交流發(fā)電機(jī)生成機(jī)理
以旋轉(zhuǎn)電樞式同步發(fā)電機(jī)為例介紹柴油機(jī)組中發(fā)電機(jī)的工作原理。
旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的原理與旋轉(zhuǎn)電樞式相同,都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。而主要區(qū)別有兩點(diǎn):
(1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的方式:旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)通過(guò)電樞的旋轉(zhuǎn)使閉合線圈的磁通量變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流;旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)則通過(guò)磁極的旋轉(zhuǎn)使定子線圈切割磁力線,從而在定子線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。
(2)電力輸出方式:旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)通過(guò)電刷和集電環(huán)向外接電路供電;而旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)則直接將電力送往外接電路,因此相對(duì)于旋轉(zhuǎn)電樞式、旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)可提供電高的電壓,適用于大型發(fā)電機(jī)。
1、電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生
● 當(dāng)導(dǎo)體切割磁場(chǎng)的磁力線時(shí),會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
● 線圈abcd代表整個(gè)電傴繞組、其兩端分別固定在同一轉(zhuǎn)軸上的滑環(huán)1和2上,兩者同軸旋轉(zhuǎn),且相對(duì)位置和連接關(guān)系不隨轉(zhuǎn)子位置的變化而變化。電刷A和B通過(guò)刷架固定在發(fā)電機(jī)的端蓋上、且與滑環(huán)1、2的滑動(dòng)接觸關(guān)系不變。
● 當(dāng)電樞沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),ab邊處于N極下時(shí)、山邊的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)橛蒫至d,并設(shè)此時(shí)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)檎较?當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)180。后、ab邊處于S極下,cd邊處于N極下,此時(shí)ab和cd邊中的電動(dòng)勢(shì)均改變方向,顯然此時(shí)電動(dòng)勢(shì)為負(fù)值。
由上述過(guò)程可知,對(duì)于一對(duì)磁極的單向同步交流發(fā)電機(jī)、其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周,在電樞繞組中產(chǎn)生一個(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì)。若磁通密度B按正弦規(guī)律分布,則可產(chǎn)生正弦交流電動(dòng)勢(shì)。而對(duì)于三相同步交流發(fā)電機(jī)、其各項(xiàng)繞組產(chǎn)生交流電動(dòng)勢(shì)的原理與單項(xiàng)同步交流發(fā)電機(jī)完全相同。
2、電動(dòng)勢(shì)的大小
根據(jù)電磁感應(yīng)定律當(dāng)導(dǎo)體與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e可由式求得:
E=BLV
● B——磁通密度;
● L——導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度;
● V——導(dǎo)體垂直于磁場(chǎng)方向的運(yùn)動(dòng)速度。
而正弦交流電動(dòng)勢(shì)的有效值E計(jì)算:
E=Kn
● 式中n——發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速;
● K——發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)。
同步交流發(fā)電機(jī)制成后,其結(jié)構(gòu)常數(shù)K已成定值。因此,可通過(guò)改變發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n或每極磁通來(lái)調(diào)整其輸出電壓的高傲。但是,通常情況下要求電動(dòng)勢(shì)的頻率f恒定,而頻率f與轉(zhuǎn)速n成正比,所以發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是不能隨便調(diào)整的。因此,主要通過(guò)調(diào)節(jié)同步交流發(fā)電機(jī)磁通量的大小,達(dá)到調(diào)整其輸出電壓的目的。
3、電動(dòng)勢(shì)的頻率
● 當(dāng)發(fā)電機(jī)磁極對(duì)數(shù)一定時(shí)(如P=1),其轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周,電樞繞組可產(chǎn)生一個(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)兩周,產(chǎn)生兩個(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì),苦轉(zhuǎn)子每秒旋轉(zhuǎn)n/60周,則產(chǎn)生n/60周/s的交流電動(dòng)勢(shì)。由此可知,交流電動(dòng)勢(shì)的頻率f與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n成正比。
● 當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一定時(shí)(如n=1周/s),磁極對(duì)數(shù)P=1,轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì)。磁極對(duì)數(shù)P=2,轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生兩個(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì)。若為P對(duì)磁極,轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生P個(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì)。由此可知,交流電動(dòng)勢(shì)的頻率f還與磁極對(duì)數(shù)P成正比。
綜上所述,同步交流發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的頻率f與其轉(zhuǎn)速n 和磁極對(duì)數(shù)P成正比,因此f的計(jì)算公式為:
F=P*n/60 (周/s)
改變同步交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n或磁極對(duì)數(shù)P均可改變其頻率f。但是,發(fā)電機(jī)制成后,其磁極對(duì)數(shù)P是不能改變的因此只能通過(guò)改變轉(zhuǎn)速n來(lái)調(diào)整頻率f。一旦頻率f達(dá)到額定值后,就不能再隨便改變轉(zhuǎn)速n。
4、改善電動(dòng)勢(shì)波形的措施
根據(jù)要求,同步交流發(fā)電機(jī)輸出電壓應(yīng)為正弦波。但是,由于發(fā)電機(jī)定子鐵芯結(jié)構(gòu)、磁極結(jié)構(gòu)、電樞繞組結(jié)構(gòu)、三相發(fā)電機(jī)電樞繞組的連接形式等因素的影響,電動(dòng)勢(shì)的波形會(huì)產(chǎn)生畸變,形成非正弦交流電動(dòng)勢(shì)。
非正弦交流電動(dòng)勢(shì)中除含有基波分量外,還含有頻率不同的許多高次諧波分量。不僅嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的性能和工況,還影響用電設(shè)備的正常工作。因此,在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)同步交流發(fā)電機(jī)時(shí),采取了諸多方法,改善電動(dòng)勢(shì)波形,使其成為正弦波。其具體方法有:改善磁極形狀、采用斜槽定子、改善定子繞組結(jié)構(gòu)和三相發(fā)電機(jī)采用星形接法。
(1)改善磁極形狀:磁極的分布規(guī)律由磁極的形狀決定,將磁極尖削尖或采用扭斜磁極,使磁通密度B近似按正弦規(guī)律分布,進(jìn)而使電動(dòng)勢(shì)成為正弦波;
(2)采用斜槽定子:將定子鐵芯扭斜一個(gè)槽距的位置,使其成為斜糟定子,無(wú)論轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至何種位置,磁極端畫(huà)所覆蓋的鐵芯齒面積始終保持不變,這樣可齒諧波的影響;
(3)改善定子繞組結(jié)構(gòu):同步交流發(fā)電機(jī)通常采用短距分布式繞組結(jié)構(gòu),可或削弱許多高次諧波分量,使電動(dòng)勢(shì)接近于正弦波;
(4)三相發(fā)電機(jī)采用星形接法:三相同步發(fā)電機(jī)的三相電樞繞組采用星形接法,其線電壓中將不再含有三次及三的整倍數(shù)次諧波分量·改善線電壓的波形。
5、同步交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式
發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功率的產(chǎn)生方式,稱(chēng)為其勵(lì)磁方式。同步交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式有他勵(lì)式和自勵(lì)式兩種。
(1)他勵(lì)式:勵(lì)磁功率由本身以外的其他電源供給,這種發(fā)電機(jī)稱(chēng)為:他勵(lì)式發(fā)電機(jī)。根據(jù)獲得勵(lì)磁功率形式的不同,他勵(lì)式交流發(fā)電機(jī)又有采用血流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁和采用無(wú)刷交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁之分。其中、采用直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁是靠同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)供給勵(lì)磁功率的;采用無(wú)刷交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁是由同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)供給勵(lì)磁功率的。
(2)自勵(lì)式:勵(lì)磁功率由本身供給的發(fā)電機(jī)稱(chēng)為自勵(lì)式發(fā)電機(jī)。其勵(lì)磁功率一般由以下三種方法獲得:直接從同步交流發(fā)電機(jī)輸出端取得,由安裝在同步交流發(fā)電機(jī)的定子槽中的副繞組供給;發(fā)電機(jī)電樞繞組為帶抽頭式的,由抽頭處引出部分電樞繞組供給。
綜上所述,無(wú)論是他勵(lì)式同步交流發(fā)電機(jī),還是自勵(lì)式同步交流發(fā)電機(jī),改變勵(lì)磁電流的大小,均可調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出電壓。