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發電機無觸點點火系統之所以應用較廣是因為這個原因
無觸點磁電機點火系統
無觸點磁電機點火系統是通過觸發線圈(傳感器)獲取觸發電流的,通過控制晶體管或晶閘管來控制點火線圈初級電流的通斷,使次級線圈產生高電壓。無觸點磁電機點火系統又稱為磁電機半導體點火系統,簡稱PEI。無觸點點火系統無需保養,成本不高,技術上也不復雜,所以應用較廣。現在的小型柴油機幾乎全部都使用這種無觸點磁電機點火系統。
無觸點磁電機點火系統按照點火能量儲存方式的不同,可分為電感式和電容式兩種。目前,在小型柴油機(摩托車和柴油發電機組)上廣泛使用的是電容式。電容式點火系統是以磁電機為電源,將點火能量儲存在電容器中的點火系統,簡稱CDT點火系統。根據觸發線圈結構形式的不同,CDT點火系統又分為帶觸發線圈的CDI點火系統和不帶觸發線圈的CDI點火系統。下面以帶觸發線圈的CDT點火系統為例講解無觸點磁電機點火系統的工作原理。
電容放電無觸點磁電機點火系統主要由磁電機、電子點火器、點火線圈和火花塞等組成。
(1)電機
磁電機是永磁交流發電機的簡稱,它是點火系統和其他用電設備的電源。磁電機是借 磁鐵轉子繞定子旋轉時,使固定在定子上的線圈切割磁力線而發電。根據轉子和定子的相互位置,磁電機可分為如下兩種類型:內轉子式磁電機和外轉子電機。
摩托車和機組等用的磁電機轉子常與飛輪做成一體。常用的四極外轉子裝在飛輪內,在飛輪上固定四塊尺寸、形狀相同,用鐵氧體材料制成的磁鐵,并沿徑向充磁,相鄰磁鐵的極性相反。飛輪體為導磁良好的低碳鋼,是磁路的組成部分。
在作為定子的底板上固定著充電線圈、觸發線圈和信號、照明線圈等。充電線圈向點火系統電子點火器中儲能電容器充電。觸發線圈輸出觸發脈沖送出點火信號。信號、照明線圈分別向摩托車信號系統和照明系統供電。
四極外轉子磁電機,轉子旋轉180°,穿過定子線圈鐵芯的磁通和產生的感應電動勢變化一個周期。也就是說,轉子每轉一周,線圈上的磁通和感應電動勢變化兩個周期。
(2)電子點火器
電子點火器的全部電子元件通常都封裝在一起。其工作過程可分三個階段:充電、觸發和放電。
①充電 充電線圈的感應電動勢是正、負交變的。當其電動勢在圖示的上端為正時,經二極管向儲能電容器充電到所需的點火電能。在充電回路中,點火線圈的匝數少,電感不大,它對電容器充電沒有明顯的影響。
磁電機在低速段,隨著轉速的升高,充電線圈的電動勢增大,電容器上的端電壓迅速上升。在高速段,雖充電線圈電動勢繼續增大,但由于充電時間縮短和充電線圈中的自感電動勢增加,電容器上的端電壓反而下降,這對點火系統的高速性能不利。
采用小容量的電容器可提高點火系統的高速性能。因為電容器的充電時間常數與電容器的容量成正比。減小電容量,可以減小充電時間常數,加快電容器的充電,電容器端電壓得以。當點火開關閉合時,則充電線圈搭鐵,電容器不能充電,點火系統停止工作。
②觸發 來自觸發線圈上的電子點火器的觸發信號通過由觸發線圈電動勢的正端一二極管VD2一限流電阻R1—R2、C2組成的高通濾波器(使觸發電流更陡一些)一曰日日閘管SCR控制極(和R3)一觸發線圈電動勢的負端的觸發電流,使晶閘管SCR導通。限流電阻R1的作用是限制觸發電流,使其不超過晶閘管的允許值。分流電阻R3用以調整并穩定觸發電流。二極管VD2阻止觸發線圈L4的負脈沖加于晶閘管SCR控制極上。為滿足柴油機在啟動等低速時的點火要求,觸發線圈L4的匝數較多。
③放電 晶閘管SCR觸發導通時,電容器上的電能經晶閘管SCR陽極、陰極向點火線圈初級繞組Ll迅速放電,點火線圈鐵芯磁通迅速變化,在次級繞組上感應出使火花塞產生電火花的高壓。
點火提前角由飛輪、曲軸及充電線圈、觸發線圈的相互安裝位置決定。對四極外轉子式磁電機而言,飛輪旋轉一周,充電線圈、觸發線圈產生兩次正脈沖,電容完成充、放電兩個循環,晶閘管導通兩次,火花塞跳火兩次。對于二沖程柴油機來說,有一次是多余的,但沒有壞處,因為它是發生在排氣沖程。但對四沖程柴油機來說,則產生4次點火,有3次是多余的,這些多余的跳火會影響柴油機的正常工作。為此,常在飛輪外邊緣安裝單獨的觸發線圈的磁鐵,使觸發線圈在飛輪旋轉一圈中產生一個脈沖,火花塞只跳火一次。
電容放電式點火系統能產生快速上升的高電壓;能有效地抑制高壓點火電路中諸如火花塞積炭污染出現的電氣故障;在高轉速,觸發脈沖電壓升高,晶閘管控制極觸發電壓提前到達,晶閘管提前導通,點火可自動提前,這使電容放電式點火系統在高速范圍能產生一個穩儲能量,增大點火電壓和點火能量。其主要缺點是電壓上升快產生過大的無線電干擾;放電時間短,火花持續僅0.1~0.3ms,不能保證混合氣特別是稀混合氣的完全燃燒,不但增加了有害氣體的排放量,而且惡化了燃油經濟性,所以其使用范圍受到較大限制。
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發電機與勵磁電流的有關特性
一、直流發電機供電的勵磁方法;
這種勵磁方法的發電機具有專用的直流發電機,這種專用的直流發電機稱為直流勵磁機,勵磁機一般與發電機同軸,發電機的勵磁繞組經過裝在大軸上的滑環及固定電刷從勵磁機取得直流電流。這種勵磁方法具有勵磁電流獨立,作業比較牢靠和削減自用電消耗量等長處,是曩昔幾十年間發電機首要勵磁方法,具有較老練的運轉經歷。缺陷是勵磁調理速度較慢,保護作業量大,故在10MW以上的機組中很少選用。
二、溝通勵磁機供電的勵磁方法:
現代大容量發電機有的選用溝通勵磁機供應勵磁電流。溝通勵磁機也裝在發電機大軸上,它輸出的溝通電流經整流后供應發電機轉子勵磁,此刻,發電機的勵磁方法屬他勵磁方法,又因為選用停止的整流設備,故又稱為他勵停止勵磁,溝通副勵磁機供應勵磁電流。溝通副勵磁機可所以永磁機或是具有自勵恒壓設備的溝通發電機。為了更好的進步勵磁調理速度,溝通勵磁機一般選用100——200HZ的中頻發電機,而溝通副勵磁機則選用400——500HZ的中頻發電機。這種發電機的直流勵磁繞組和三相溝通繞組都繞在定子槽內,轉子只要齒與槽而沒有繞組,像個齒輪,因而,它沒有電刷,滑環等滾動觸摸部件,具有作業牢靠,結構相對比較簡略,制作工藝便利等長處。缺陷是噪音較大,溝通電勢的諧波重量也較大。
三、無勵磁機的勵磁方法:
在勵磁方法中不設置專門的勵磁機,而從發電機自身取得勵磁電源,經整流后再供應發電機自身勵磁,稱自勵式停止勵磁。自勵式停止勵磁可分為自并勵和自復勵兩種方法。自并勵方法它經過接在發電機出口的整流變壓器取得勵磁電流,經整流后供應發電機勵磁,這種勵磁方法具有結簡略,設備少,出資省和保護作業量少等長處。自復勵磁方法除沒有整流變壓外,還設有串聯在發電機定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發作短路時,給發電機供應較大的勵磁電流,以補償整流變壓器輸出的缺乏。這種勵磁方法具有兩種勵磁電源,經過整流變壓器取得的電壓電源和經過串聯變壓器取得的電流源。
發電機與勵磁電流的有關特性
1、電壓的調理:
主動調理勵磁體系可以看成為一個以電壓為被調量的負反饋操控體系。無功負荷電流是形成發電機端電壓下降的根本原因,當勵磁電流不變時,發電機的端電壓將隨無功電流的增大而下降。可是為了滿意用戶對電能質量的要求,發電機的端電壓應根本堅持不變,完成這一要求的方法是隨無功電流的改動調理發電機的勵磁電流。
2、無功功率的調理:
發電機與體系并聯運轉時,可以認為是與無限大容量電源的母線運轉,要改動發電機勵磁電流,感應電勢和定子電流也跟著改動,此刻發電機的無功電流也跟著改動。當發電機與無限大容量體系并聯運轉時,為了改動發電機的無功功率,有必要調理發電機的勵磁電流。此刻改動的發電機勵磁電流并不是一般所說的“調壓”,而是僅僅改動了送入體系的無功功率。
3、無功負荷的分配:
并聯運轉的發電機依據各自的額外容量,按份額進行無功電流的分配。大容量發電機應擔負較多無功負荷,而容量較小的則負供應較少的無功負荷。為了完成無功負荷能主動分配,可以終究靠主動高壓調理的勵磁設備,改動發電機勵磁電流保持其端電壓不變,還可對發電機電壓調理特性的傾斜度做調整,以完成并聯運轉發電機無功負荷的合理分配。
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發電機的正常啟動特點與條件
柴油發電機組的運行方式:正常情況下,柴油發電機組保持在熱備用狀態,做好啟動的準備,預潤滑和預熟系統保持連續運行狀態,以便能使柴油發電機啟動后在盡可能短的時間里達到滿功率。柴油發電機從接到動信號開始,經過帶載程序終達到穩定運行。
柴油發電機組能啟動應滿足以下條件:
a所有的控制設備有電,(部分設備失電也可能不影響啟動);
b.沒有優先連鎖(柴油發電機在“維護”模式,盤車嚙合,A/B列壓空壓力低三者之一)和跳閘信號;
c.啟動失敗記憶信號。
柴油發電機組的啟動命令有如下幾個:a.LHA、LHB母線電壓低(≤0.8Un)延時0.9秒;b.LGC、LGD母線電壓低(≤0.8Un)延時0.9秒;c.安注信號:d.殼高高壓(0.24MPa);e.主控室手動啟動。一旦接到以上啟動命令,只要機組無優先連鎖信號和跳閘信號以及無啟動失敗記憶,機組將立即啟動,即使有正常跳閘信號和正常連鎖信號,也無法禁止啟動。柴油發電機在接到啟動信號10杪內,能夠達到額定轉速和額定電壓。一旦達到額定轉速和額定電壓后正常電斷路器001JA斷開同時掃負荷,斷路器002JA合上,并啟動一個帶載程序。由于電動機啟動功率比其額定功率大,柴油發電機的容量又不是按照由配電裝置供電的全部廠用電設備同時啟動來選擇的。帶載程序用于:切除大部分專設廠用電設各,以便當電源斷路器002JA合閘時不致使全部專設廠用電設各同時啟動;b.按照需要和柴油發電機組的容量使被切除的專設廠用電設備分批重新啟動。
柴油發電機一旦接到啟動命令后,只有以下保護可以使柴油發電機跳閘:①超速保護,轉速達到575r/min(額定轉速的115%);②低電壓保護,電壓低于70%額定電壓2/3即在三個低電壓檢測回路中出現兩個低電壓頭);③手動切斷:在柴油發電機廠房按下001PP就地控制盤上的緊急停運按鈕001TO或就地的停機桿。
就地運行模式:這個模式主要用于柴油發電機的定期試驗。通過就地OOIPP盤面002CC開關來啟動柴油發電機,與啟動不同,在手動啟動柴油發電機的過程中,勵磁開關不會自動合閘,必須在002JA斷開以及轉速大于80%條件下就地用015CC手動合閘。在就地運行模式下,正常連鎖和連鎖都將閉鎖柴油發電機的啟動。正常停機保護有:①發電機保護,②勵磁保護;③高溫水出口溫度高高;④低溫水進口壓力低;囹潤滑油目用油箱150BA低低液位,⑥潤滑油溫度高:⑦主軸承溫度高;⑧燃油壓力低;⑨柴油發電機曲軸箱壓力高;⑩排氣或渦輪增壓器進出口溫度高。就地運行模式并不妨礙柴油發電機的啟動,一旦柴油發電機接到啟動命令,一切運行過程同啟動一樣,盡管此時在就地運行模式。
維護模式:將OOICC置于“維護”模式,此模式下,柴油發電機組不可能就地或啟動。這種情況主要用于柴油發電機組的維護狀態,并為維護人員進入中樂盤柜進行檢修創造條件。需要啟動盤車裝置時,也要置于此模式。
柴油發電機的停運:不論柴油發電機以何種方式啟動,手動停機只能在就地進行。對于啟動運行工況下,首先,在主控室按下014TO停機認可按鈕,允許就地停機的情況下,才能在就地使用001PP上的002CC開關使柴油發電機停機。對于柴油發電機就地啟動的工況下,就地手動停機,不需通過主控制室認可。在發出正常停機信號的同時出現啟動信號,則后者具有優先權。不管是何種性質的啟動信號,就地停機按鈕001TO都能使柴油發電機跳閘,并發出報警信號。