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柴油發電機結構：講的太清楚了
這里介紹柴油發電機的構造，由于發電機大小不同，結構也不相同，但主要部分的結構與功能相同，本課件就柴油發電機的基本結構與組成進行介紹，為顯示清楚，定子與轉子槽數都較少，定子線圈外形按導線繞制的線圈繪制(不是用銅條或銅管連接成的線圈)。發電機主要部件結構則參考大中型柴油發電機繪制。

  發電機主要由轉子與定子組成。柴油發電機是同步發電機，由于柴油機的轉速很高，故柴油發電機的轉子只有一對磁極，在額定轉速每分鐘3000轉時輸出50赫茲的三相交流電。下面通過一個柴油發電機模型來介紹柴油發電機的基本構造與組成。

  由于大型柴油發電機轉速高，轉子磁極表面線速度達150m/s以上，離心力很大，故轉子直徑不能過大，大型發電機轉子都為細長型。轉子圓周上沒有凸出的磁極，轉子鐵芯是一個在圓周上開有一些槽的圓柱，在圓周兩側各有一段槽距大的面稱為大齒，就是磁極(圖1所示)，稱之為隱極式轉子。在槽中嵌有勵磁繞組，隱極式轉子將勵磁繞組分成多個線圈，便于安裝與加固。

  勵磁繞組兩端通過集電環(滑環)接到勵磁電源，在轉子圓周兩側就形成北極與南極，旋轉時就產生旋轉磁場。

  放大的定子鐵芯與轉子鐵芯截面圖，兩鐵芯間有氣隙。定子鐵芯的內圓周有嵌放定子線圈的槽，在槽口兩側有固定槽楔的小槽，槽楔用途是壓住定子線圈。轉子鐵芯的外圓周有嵌放轉子線圈的槽，在槽口兩側有小槽，用來固定槽楔，在槽底有用于通風的槽。

  轉子鐵芯與軸用高強度高磁導率的合金鋼材整體制作，在轉子鐵芯部分有一些軸向與徑向的孔隙，用來通風冷卻。由于各種電機冷卻方式不同，孔隙布置走向也不同，這里就不作介紹了，見圖4。

  柴油發電機轉子

  轉子勵磁繞組由多個線圈組成，嵌放在轉子鐵芯的槽中，多個線圈串聯起來組成轉子繞組，在轉子軸的勵磁端(簡稱勵端)安裝集電環，轉子繞組的兩個線端分別連接到兩個集電環。見圖5。

  嵌裝好繞組的柴油發電機轉子

  嵌放好線圈后在槽口塞入槽楔，壓住槽內線圈，線圈在槽外的端部用護環壓住，防止線圈被離心力甩出，見圖6。

  為減小負序磁場的影響，在轉子表面還裝有阻尼裝置，這里就不介紹了。

  轉子線圈與護環

  為降低發電機的溫度，在轉子兩端還裝有軸流風扇對機內氣體進行強制循環。見圖7，這是整個轉子，是發電機中的旋轉部件。

  安裝好集電環與風扇的柴油發電機轉子

  定子

  因為定子鐵芯內的磁通是在不停的變化，為防止渦流損耗，定子鐵芯采用多層硅鋼片疊成，硅鋼片涂絕緣漆相互絕緣。硅鋼片導磁良好。為通風冷卻定子鐵芯分成多段，段間有縫隙實現徑向通風。在定子鐵芯的兩端用壓圈與穿心螺桿壓緊定子鐵芯，見圖8。

  柴油發電機定子鐵芯

  在定子鐵芯槽內嵌放定子的三相繞組，繞組形式一般為雙層疊繞。每相繞組由多個線圈組成，按一定規律對稱排列，大型發電機的線圈只有幾匝，是用一根根銅條或銅管彎成，在端部進行連接形成線圈。本模型簡化處理，線圈是由表皮絕緣的導線繞成多匝的線圈。

  在24槽電機模型有24個線圈，分為3組，組成三相繞組，6個引出線中3個是A、B、C相輸出端，3個為中性線端，一同連接到到電機下方的出線盒的瓷套管端子。

  嵌裝好線圈還要在槽口插入槽楔，把線圈壓緊固定。圖11是嵌裝好線圈的定子鐵芯剖視圖。

  發電機的實際組裝過程是定子鐵芯先安裝進機座，然后才進行線圈的嵌裝工作。

  定子與轉子裝入機座

  機座(機殼)由鋼板卷制焊接而成，為確保剛度在殼內壁焊有多圈圓環筋與多條軸向筋。本模型圓環筋較寬，為便于冷卻氣體流動，開有多個通氣孔。在機座下方有發電機出線盒，發出的三相交流電從這里引出，見圖12。安裝好的機殼加端蓋應有很好的氣密性，以防止冷卻介質泄露。

  發電機機殼

  把定子鐵芯安裝在發電機機座內，再進行定子線圈嵌裝，把各相線圈連接起來組成三相繞組。在定子鐵芯的槽口插入定子槽楔，壓緊槽內線圈，見圖13。三相繞組的6個線端連接到出線盒的六個瓷套管端子，在出線盒外接成 Y 形連接，按三相四線輸出。

  裝入機座的發電機定子鐵芯與繞組

  把轉子插入定子鐵芯內是發電機安裝的重要工序，要保證不損傷定子與轉子的任何部分。圖14是插入轉子后的狀態。

  發電機安裝轉子

  本模型的兩個轉子軸承安裝在機殼兩側的端蓋上，稱為端蓋式軸承。每塊端蓋由上下兩塊組成，在端蓋上安裝軸承部件，軸承部件由軸瓦與軸承油密封等組成，循環的密封油可以潤滑軸瓦、防止氫氣泄露、降低軸瓦溫度。

  安裝好機殼兩側的下端蓋，在端蓋上安裝軸承部件，軸承把轉子支撐起來，轉子磁極與定子鐵芯間留有氣隙，轉子可自由旋轉，見圖15。

  發電機安裝軸承

  安裝電刷裝置

  轉子的勵磁電源連接到電刷，電刷與集電環緊密接觸，勵磁電流先通過電刷，再通過集電環到轉子勵磁繞組。電刷由天然石墨制成，有很好的自潤滑特性，導電良好，電刷通過刷辮接到勵磁端子。電刷裝在刷盒內，可自由上下移動，壓簧把電刷壓向集電環。壓簧采用恒壓彈簧，在電刷整個行程中壓力基本不變，恒壓彈簧固定在彈簧夾上，彈簧夾上有楔形卡子，彈簧夾插在刷盒內，卡子進入卡孔就卡住了。圖16左圖是壓簧，右圖是較新的電刷在刷盒的狀態，中圖是磨損較多的電刷(待換電刷)在刷盒的狀態。

  電刷盒結構

  刷盒固定在刷握上，刷握固定在刷握架上，刷辮連接到勵磁電源接線端子上，見圖17左圖，在圖17右圖中顯示了電刷與集電環的相對位置(圖中隱去了轉子軸)。

  電刷裝置與集電環

  僅為發電機電刷示意圖，實際大型發電機的勵磁電流很大，每個集電環由幾段組成，電刷組相應增多，電刷數量達數十個。集電環采用耐磨的優質合金鋼制成，為降低集電環溫度，集電環有通風孔，在兩集電環之間還裝有離心風扇。

  電刷裝置安裝在發電機的勵端集電環的兩側。在轉子兩端還要安裝轉子上的風扇，為了使風扇的氣流按照指定路徑流動，必須安裝上導風罩，見圖18。

  發電機安裝電刷與風扇

  發電機整機

  把機座兩端的上半端蓋安裝好，發電機就組裝好了，圖19是柴油發電機的剖視圖。

  冷卻系統

  大型發電機產生的熱量很大，必須有強有力的冷卻措施，不同型號發電機的定子、轉子、機座等主要結構基本一樣，但冷卻系統五花八門，也較復雜。

  主要的冷卻介質是氫氣與水，也有用空氣。氫氣比空氣的密度小很多、導熱系數大很多;水與很大的比熱容、導熱系數大、價格低廉。冷卻方式主要有：

  全氫冷發電機，電機定子繞組、轉子繞組、定子鐵芯均用氫氣冷卻。

  水氫冷發電機，電機定子繞組采用水內冷、轉子繞組與定子鐵芯用氫氣冷卻。

  水水空發電機，電機定子繞組與轉子繞組采用水內冷、定子鐵芯用空氣冷卻。

  水水氫發電機，電機定子繞組與轉子繞組采用水內冷、定子鐵芯用氫氣冷卻。

  全水冷發電機，電機定子繞組與轉子繞組采用水內冷、定子鐵芯也用水冷卻。

  空冷發電機，電機定子繞組、轉子繞組、定子鐵芯均用空氣冷卻，僅用于中小型發電機。

  氫氣或水如何在電機內循環則有多種途徑，根據循環路線在定子鐵芯與轉子鐵芯上制作冷卻介質的通道，繞組水冷采用空心銅管作導線，在管內通水冷卻。

  ，機座完全密封，在機殼靠兩端設有氫氣冷卻器，氫氣冷卻器就是排管式熱交換器，管內是流動的水，水通過電機外設備冷卻。在機殼內部充滿氫氣，風扇向兩端抽出熱氫氣，熱氫氣經過氫氣冷卻器降溫，再次進入定子與轉子帶走熱量。圖中淺藍色箭頭線示意氫氣的流動路徑。

  除了上述的基本部件外，在定子、轉子、繞組、軸承等部位分布著許多溫度傳感器;在一些部位還有壓力傳感器、振動傳感器、位移傳感器等，監視發電機的工作狀態。

  在機外還配有發電機的勵磁系統、冷卻水的凈化裝置與循環裝置、氫氣的儲存與控制裝置、密封油的循環系統等。

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發電機逆功率保護學習
      發電機逆功率保護

  發電機逆功率保護又稱功率方向保護。一般而言，發電機的功率方向應該為由發電機流向母線，但是當發電機失磁或其他某種原因，發電機有可能變為電動機運行，即從系統中吸取有功功率。這就是逆功率。當逆功率達到一定值時，發電機的保護動作，或動作于發信號或動作于跳閘。

  1、概述說明

  并網運行的汽輪發電機，在汽輪機的主汽門關閉之后，便作為同步電動機運行：吸收有功功率而拖著汽輪機轉動，可向系統發出無功功率。由于汽輪機主汽門已關閉，汽機尾部葉片與殘留蒸汽產生摩擦而形成鼓風損耗，長期運行過熱而損壞。燃氣輪機和水輪機也主要是對原動機的損害。發電機逆功率保護主要保護汽輪機不受損害。

  對汽輪機逆功率保護的整定計算，就是要確定該保護的動作功率Pdz及動作延時t。

  1、動作功率Pdz的整定 汽輪發電機逆功率保護的動作功率可按下式計算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保護的動作功率 Krel-可靠系數，取0.8 P1-主汽門關閉后，汽輪機維持同步轉速旋轉所消耗的功率，該功率的大小除與汽輪機的結構及容量有關之外，還與汽輪發電機的主蒸汽系統的結構(管道結構及有無旁路管道等)有關，一般取額定功率的1.5~2% η-發電機拖動汽輪發電機旋轉時的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-發電機的額定功率。 實際中，Pdz=可取1~1.5%PN。

  2、動作延時發電機逆功率保護的動作延時，應按照汽輪發電機主汽門關閉后允許運行的時間來整定，該允許時間一般為10~15min。計算及運行實踐表明，當汽輪機蒸汽系統有旁路管道時，允許運行時間還要長一些。 因此，若按照汽輪機主汽門關閉之后允許運行的時間來整定保護的動作延時，可取5~10min。動作后作用于解列滅磁。

  另外，投運的大型汽輪發電機，多采用逆功率保護去啟動程序跳閘回路，此時，動作時間通常取1~2s。 對于程控逆功率保護，由于動作時間短，在主汽門點閉后很短的時間內，由于汽輪機及發電機的慣性，實際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應大于1%PN。

  2、原理介紹

  當發電機出現逆功率(外部功率指向發電機，也就是發電機變成電動機工況)，逆功率保護動作斷路器跳閘。需要采集三相電壓和二相電流信號。 西藏維曼機電是國內西藏發電機出租行業網站,它實現了為全國,山東等地提供柴油西藏發電機出租,靜音西藏發電機出租,發電機租賃,應急發電車出租,租賃及柴油發電機配件相關信息發布功能.西藏發電機出租網致力于為更多企業的提供更專業的西藏發電機出租,租賃服務. 西藏發電機出租,發電機租賃,應急發電車出租,發電車出租,西藏發電機出租公司,江蘇西藏發電機出租公司,保定西藏發電機出租公司,沈陽西藏發電機出租公司,阜新西藏發電機出租公司,山東西藏發電機出租公司,濟南西藏發電機出租公司,唐山西藏發電機出租公司,秦皇島西藏發電機出租公司,鹽城西藏發電機出租公司。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機配合，可以制成汽輪發電機，這種發電機多為高速電機(3000rpm)。 此外還有利用太陽能、風能、原子能、地熱、潮汐、生物能等能量的各類發電機。 此外，由于發電機工作原理不同又分作直流發電機，異步發電機和同步發電機。在廣泛使用的大型發電機都是同步發電機。

  何為逆功率?

  眾所周知，發電機的功率方向應該由發電機方向流向系統方向。但由于某種原因，當汽輪機失去原動力，而發電機出口開關又未能跳閘，則功率方向變為由系統流向發電機，即發電機變為電動機在運行。此時發電機從系統中吸取有功功率，此即為逆功率。

  逆功率的危害

  發電機逆功率保護是汽輪機由于某種原因導致主汽門關閉而失去原動力時，發電機變為電動機帶動汽輪機旋轉，汽輪機葉片在無蒸汽情況下高速旋轉會引起鼓風摩擦，特別是在末級葉片可能會引起過熱，導致轉子葉片的損壞事故。

  所以說逆功率保護實則是對汽輪機無蒸汽運行的保護。

  發電機的程序逆功率保護

  發電機程序逆功率保護主要是防止發電機在帶有一定負荷的情況下，突然跳開發電機出口開關而汽輪機主汽門又未能全部關閉的情況。在此情況下，汽輪發電機組極易發生超速，甚至飛車。為避免此種情況，對于非短路故障的某些保護，動作信號發出后，先作用于關閉汽輪機主汽門，待發電機逆功率繼電器動作后，與主汽門關閉的信號組成與門，經一短時限組成程序逆功率保護，動作作用于全停。

  逆功率保護與程序逆功率保護的區別

  逆功率保護是為了防止逆功率后，發電機變為電動機，帶動汽輪機旋轉，造成汽輪機的損壞。歸根到底，是怕原動機動力不足，反被系統帶著跑!

  程序逆功率保護是為了防止發電機組突然解列后，主汽門未完全關閉，導致汽輪機超速，從而利用逆功率來規避。歸根到底，是怕原動機動力太足導致機組超速!

  所以說嚴格意義上來說，逆功率保護是發電機繼電保護的一種，但主要是保護汽輪機。而程序逆功率保護不是一種保護而是為了實現程序跳閘而設置的動作過程，也叫程序跳閘，一般應用于停機方式。

  關鍵的是逆功率只要定值達到就會跳閘，而程序逆功率除了定值達到，還要求汽機主汽門關閉，所以說在機組啟動過程中并網瞬間，一定要避免逆功率動作。