發(fā)電機(jī)組的基本西安電機(jī)原理及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

時(shí)間：2019-12-08 13:00

隨著社會(huì)高科技的發(fā)展和機(jī)械設(shè)備的增加，由于每臺(tái)機(jī)械設(shè)備都需要發(fā)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)其運(yùn)行，發(fā)電機(jī)的使用范圍也越來(lái)越多。

發(fā)電機(jī)組是指能將機(jī)械能或其它可再生能源轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電設(shè)備。一般我們常見(jiàn)的發(fā)電機(jī)組通常就是內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)、柴油機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)）驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)組，而近年來(lái)所說(shuō)的可再生新能源包括核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、海洋能等新型發(fā)電機(jī)組。由于柴油發(fā)電機(jī)組的容量較大，可并機(jī)運(yùn)行且持續(xù)供電時(shí)間長(zhǎng)，還可獨(dú)立運(yùn)行，不與地區(qū)電網(wǎng)并列運(yùn)行，不受電網(wǎng)故障的影響，可靠性較高。尤其對(duì)某些地區(qū)常用市電不是很可靠的情況下，把柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源，既能起到應(yīng)急電源的作用，又能通過(guò)低壓系統(tǒng)的合理優(yōu)化，將一些平時(shí)比較重要的負(fù)荷在停電時(shí)使用，因此在工程、醫(yī)院、工廠等領(lǐng)域中得到廣泛的使用。以下對(duì)常見(jiàn)的發(fā)電機(jī)組的基本原理及結(jié)構(gòu)形式分別予以介紹：

　　1.汽輪發(fā)電機(jī)組
　與汽輪機(jī)配套的發(fā)電機(jī)組。為了得到較高的效率，汽輪機(jī)一般做成高速的，通常為 3000轉(zhuǎn)／分（頻率為50赫）或3600轉(zhuǎn)／分（頻率為60赫）。核電站中汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速較低,但也在1500轉(zhuǎn)/分以上。高速汽輪發(fā)電機(jī)為了減少因離心力而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力以及降低風(fēng)摩耗，轉(zhuǎn)子直徑一般做得比較小，長(zhǎng)度比較大，即采用細(xì)長(zhǎng)的轉(zhuǎn)子。特別是在3000轉(zhuǎn)／分以上的大容量高速機(jī)組，由于材料強(qiáng)度的關(guān)系，轉(zhuǎn)子直徑受到嚴(yán)格的限制，一般不能超過(guò) 1.2米。而轉(zhuǎn)子本體的長(zhǎng)度又受到臨界速度的限制。當(dāng)本體長(zhǎng)度達(dá)到直徑的6倍以上時(shí),轉(zhuǎn)子的第二臨界速度將接近于電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，運(yùn)行中可能發(fā)生較大的振動(dòng)。所以大型高速汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的尺寸受到嚴(yán)格的限制。10萬(wàn)千瓦左右的空冷電機(jī)其轉(zhuǎn)子尺寸已達(dá)到上述的極限尺寸,要再增大電機(jī)容量,只有靠增加電機(jī)的電磁負(fù)荷來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此必須加強(qiáng)電機(jī)的冷卻。所以 5～10萬(wàn)千瓦以上的汽輪發(fā)電機(jī)組都采用了冷卻效果較好的氫冷或水冷技術(shù)。70年代以來(lái)，汽輪發(fā)電機(jī)組的最大容量已達(dá)到130～150萬(wàn)千瓦。從1986年以來(lái)，在高臨界溫度超導(dǎo)電材料研究方面取得了重大突破。超導(dǎo)技術(shù)可望在汽輪發(fā)電機(jī)中得到應(yīng)用，這將在汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)展史上產(chǎn)生一個(gè)新的飛躍。
　　2.水輪發(fā)電機(jī)組
　由水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)組。由于水電站自然條件的不同，水輪發(fā)電機(jī)組的容量和轉(zhuǎn)速的變化范圍很大。通常小型水輪發(fā)電機(jī)和沖擊式水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速水輪發(fā)電機(jī)多采用臥式結(jié)構(gòu)，而大、中型代速發(fā)電機(jī)多采用立式結(jié)構(gòu)。由于水電站多數(shù)處在遠(yuǎn)離城市的地方，通常需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)輸電線路向負(fù)載供電，因此，電力系統(tǒng)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性提出了較高的要求：電機(jī)參數(shù)需要仔細(xì)選擇；對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要求較大。所以，水輪發(fā)電機(jī)的外型與汽輪發(fā)電機(jī)不同，它的轉(zhuǎn)子直徑大而長(zhǎng)度短。水輪發(fā)電機(jī)組起動(dòng)、并網(wǎng)所需時(shí)間較短,運(yùn)行調(diào)度靈活,它除了一般發(fā)電以外，特別適宜于作為調(diào)峰機(jī)組和事故備用機(jī)組。水輪發(fā)電機(jī)組的最大容量已達(dá)70萬(wàn)千瓦。
　　3.柴油發(fā)電機(jī)組
　　柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將柴油的能量轉(zhuǎn)化為電能，根據(jù)其用途的不同，可分為陸用柴油發(fā)電機(jī)組及船用柴油發(fā)電機(jī)組。
　　3.1基本原理
 柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)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(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。這里只描述發(fā)電機(jī)組最基本的工作原理。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。
　　3.2柴油發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)分析
　　一臺(tái)普通型柴油發(fā)電機(jī)組主要由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)以及控制系統(tǒng)三部分組成，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(duì)接起來(lái)，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，目前市場(chǎng)上的柴油發(fā)電機(jī)組使用剛性連接的比較多一些，柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)連接好之后安裝在公共底架上，然后配上各種起保護(hù)作用的傳感器，如水溫傳感器，通過(guò)這些傳感器，直觀地把柴油機(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(guò)這個(gè)限定值的時(shí)候控制系統(tǒng)會(huì)預(yù)先報(bào)警，這個(gè)時(shí)候如果操作員沒(méi)有采取措施，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)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)功能的是柴油發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)（?？邓故褂糜?guó)進(jìn)口深?？刂破鳎?，控制屏一般安裝在發(fā)電機(jī)上，稱為背包式控制屏，也有部分是獨(dú)立一個(gè)屏放置在操作室內(nèi)，稱為分體式控制屏，控制屏通過(guò)電纜和發(fā)電機(jī)以及傳感器連接，分別顯示電參數(shù)和柴油機(jī)運(yùn)行參數(shù)。此外,發(fā)電機(jī)組還有剛性底盤、水箱、消聲器、燃油箱，再加上啟動(dòng)電瓶,有的還有低噪音外罩、移動(dòng)式拖車、防雨箱等。