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2020 3 29 1 1FC6發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu) 原理 勝利動(dòng)力機(jī)械有限公司客戶培訓(xùn)科 2020 3 29 2 發(fā)電機(jī)是將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能輸出的動(dòng)力裝置 2020 3 29 3 電磁基本理論知識(shí) 電磁基本理論知識(shí) 2020 3 29 4 在講述1FC6發(fā)電機(jī)原理之前 有必要對(duì)一些電磁基礎(chǔ)知識(shí)作一個(gè)簡(jiǎn)要的回顧與介紹 一 基本術(shù)語(yǔ) 1 電壓 靜電場(chǎng)或電路中兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差 在交流電路中 任意兩點(diǎn)的電壓隨時(shí)間變化 電壓有瞬時(shí)值 峰值 平均值 有效值的區(qū)分 代表符號(hào)U 單位V 伏特 3 電流 指電荷的定向移動(dòng) 電流的大小稱為電流強(qiáng)度 是指單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線某一截面的電荷量 代表符號(hào)I 單位A 安培 3 電阻 導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用就叫導(dǎo)體的電阻 代表符號(hào)R 單位 歐姆 4 電感 在電路中 當(dāng)電流流過導(dǎo)體時(shí) 會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng) 電磁場(chǎng)的大小除以電流的大小就是電感 代表符號(hào)L 單位是H 亨 電磁基本理論知識(shí) 2020 3 29 5 5 電容 表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量 代表符號(hào)C 單位F 法拉 6 阻抗 在具有電阻 電感和電容的電路里 對(duì)交流電所起的阻礙作用叫做阻抗 代表符號(hào)Z 單位 歐 電容及電感也會(huì)阻礙電流的流動(dòng) 這種作用就稱之為電抗 意即抵抗電流的作用 電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗 簡(jiǎn)稱容抗及感抗 7 負(fù)載 把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能的裝置叫做負(fù)載 8 二極管 二極管具有正向?qū)?反向截止的特性 電磁基本理論知識(shí) 2020 3 29 6 1 歐姆定律在全電路中 流過負(fù)載的電流與電源電動(dòng)勢(shì)成正比 與負(fù)載的電阻成反比 即 I U R 如果考慮電源的內(nèi)阻r 則電路中的總電阻為電源內(nèi)阻r和負(fù)載電阻R之和 即 I U R r 稱為全電路歐姆定律 2 電磁感應(yīng)定律任何電流周圍都存在著磁場(chǎng) 任何變化的磁場(chǎng) 大小或方向 都會(huì)產(chǎn)生電流 這是電磁互換的基本原理 電磁感應(yīng)定律 當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)或穿過線圈的磁通發(fā)生變化時(shí) 導(dǎo)體或線圈上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 這就叫電磁感應(yīng)定律 二 基本定律 電磁基本理論知識(shí) 2020 3 29 7 1 電磁效應(yīng)的形式 直線電流的磁場(chǎng)通電直導(dǎo)體周圍存在著磁場(chǎng) 其分布是以通電導(dǎo)體為中心的許多同心圓 磁場(chǎng)方向可以用安培定則 或右手螺旋定則 來判定 安培定則是指 右手握住通電直導(dǎo)線 使拇指指向電流方向 那么四指指的就是磁場(chǎng)方向 磁力線方向 注 用磁場(chǎng)判斷電流的方向 用右手定則 判斷磁場(chǎng)中導(dǎo)體受力方向用左手定則 電磁基本理論知識(shí) 2020 3 29 8 一 同步電機(jī)的工作原理 上圖為一最簡(jiǎn)單的交流發(fā)電機(jī) 有一相繞組 標(biāo)有N S的為兩個(gè)靜止磁極 定子 磁極間放置一個(gè)可以繞軸旋轉(zhuǎn)的鐵心 轉(zhuǎn)子 鐵心上繞有線圈a b b a 線圈兩端分別與兩個(gè)銅質(zhì)滑環(huán)相連 滑環(huán)經(jīng)過電刷與外電路相連 當(dāng)鐵心以角速度 旋轉(zhuǎn)時(shí) 線圈繞組切割磁力線 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 當(dāng)線圈的速度與磁場(chǎng)垂直時(shí) 其大小是E BLV 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值 經(jīng)t秒后 線圈轉(zhuǎn)過一角度 t 則E BLVsin t 發(fā)電機(jī)基本原理 2020 3 29 9 環(huán)行電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng) 其方向也可以用安培定則判定 右手握住螺線管 使四指指向電流方向 則拇指所指的就是螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)方向 電磁基本理論知識(shí) 2020 3 29 10 2 導(dǎo)體切割磁力線時(shí)點(diǎn)動(dòng)勢(shì)的計(jì)算導(dǎo)體切割磁力線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E 的大小與導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度 L 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 以及導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度 V 成正比 即 E BLV B為磁感應(yīng)強(qiáng)度單位 T 特斯拉 電磁基本理論知識(shí) 2020 3 29 11 當(dāng)通過回路的磁通量增大時(shí) 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反 當(dāng)通過回路的磁通量減小時(shí) 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同 就是說 感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通總是阻礙原磁通的變化 閉合回路中感應(yīng)電流 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 的方向 總是使它產(chǎn)生的磁場(chǎng)去阻礙引起感應(yīng)電流 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 的磁通量的變化 3 楞次定律 電磁基本理論知識(shí) 2020 3 29 12 發(fā)電機(jī)基本原理 2020 3 29 13 電機(jī)是機(jī) 電能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械裝置 電機(jī)不是狹義單指發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī) 電機(jī)按功能可分為 發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī) 變壓器 控制電機(jī) 同步電機(jī)主要用作發(fā)電機(jī)運(yùn)行 異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)來運(yùn)行 一 電機(jī)的分類 發(fā)電機(jī)基本原理 2020 3 29 14 二 三相交流發(fā)電機(jī) 目前 電能的產(chǎn)生 輸送和分配 基本都采用三相交流電路 三相交流電路就是由三個(gè)頻率相同 最大值相等 相位上互差120 電角的正弦電動(dòng)勢(shì)組成的電路 這樣的三個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì) 三相交流電路 具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 在相同體積下 三相發(fā)電機(jī)輸出功率比單相發(fā)電機(jī)大 2 在輸送功率相等 電壓相同 輸電距離和線路損耗都相同的情況下 三相制輸電比單相輸電節(jié)省輸電線材料 輸電成本低 3 與單相電動(dòng)機(jī)相比 三相電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 價(jià)格低廉 性能良好 維護(hù)使用方便 發(fā)電機(jī)基本原理 2020 3 29 15 1 兩極 一對(duì)極 發(fā)電機(jī)工作原理 在三相交流發(fā)電機(jī)中 定子上嵌有三個(gè)具有相同匝數(shù)和尺寸的繞組AX BY CZ 其中A B C分別為三個(gè)繞組的首端 X Y Z分別為繞組的末端 繞組在空間的位置彼此相差120 轉(zhuǎn)子恒速旋轉(zhuǎn)時(shí) 三相繞組中將感應(yīng)出三相正弦電動(dòng)勢(shì)eA eB eC 分別稱作A相電動(dòng)勢(shì) B相電動(dòng)勢(shì)和C相電動(dòng)勢(shì) 它們的頻率相同 振幅相等 相位上互差120 電角 發(fā)電機(jī)基本原理 2020 3 29 16 e sin te sin t e sin t 波形圖 矢量圖分別如圖所示 任一瞬時(shí) 三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)之和為零 即 eA eB eC 0 E為電動(dòng)勢(shì)最大值 發(fā)電機(jī)基本原理 2020 3 29 17 2 同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與頻率上面所講發(fā)電機(jī)為一對(duì)磁極 兩極 電機(jī)模型 當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周 定子繞組中的感應(yīng)電勢(shì)交變一次 即一個(gè)周波 若轉(zhuǎn)子為p對(duì)磁極 則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周 定子繞組中的感應(yīng)電勢(shì)交變p次 設(shè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn) 分 則每秒鐘轉(zhuǎn)n 轉(zhuǎn) 定子繞組中的電勢(shì)每秒交變pn 次 即電勢(shì)頻率為 f pn 60 Hz 所以得出 n 60f p 由此式可看出 頻率f一定時(shí) 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n與極對(duì)數(shù)p成反比 我們國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工業(yè)交流電頻率為 z 那么在選用發(fā)電機(jī)的時(shí)候 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和極對(duì)數(shù)就是一一對(duì)應(yīng) 如 兩極電機(jī) 一對(duì)極 為3000轉(zhuǎn) 分 四極電機(jī) 兩對(duì)極 為1500轉(zhuǎn) 分 六極發(fā)電機(jī) 三對(duì)極 為1000轉(zhuǎn) 分等等 發(fā)電機(jī)基本原理 2020 3 29 18 定子部分的機(jī)座主要用于機(jī)械支撐和防護(hù) 另外還要滿足通風(fēng)系統(tǒng)的要求 所以要求有足夠的剛度和強(qiáng)度 通常較大電機(jī)的機(jī)座為鋼板焊接結(jié)構(gòu) 較小的有時(shí)采用鑄鐵結(jié)構(gòu) 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 19 勵(lì)磁機(jī)也是由定子和轉(zhuǎn)子組成 為一典型的旋轉(zhuǎn)電樞式的凸極同步發(fā)電機(jī) 定子上有主磁極 并安裝有主極線圈 當(dāng)該線圈中通以直流電流時(shí)即產(chǎn)生固定的磁場(chǎng) 轉(zhuǎn)子上嵌有交流電樞繞組 當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí) 電樞繞組因切割磁力線而感應(yīng)出交流電勢(shì) 二 勵(lì)磁發(fā)電機(jī) 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 20 1FC6發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu) 原理 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 21 1FC6系列發(fā)電機(jī)是德國(guó)西門子公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的具有先進(jìn)技術(shù)水平的發(fā)電機(jī) 該系列電機(jī)屬于無刷同步發(fā)電機(jī) 一 發(fā)電機(jī)型號(hào)及含義 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 22 二 發(fā)電機(jī)的構(gòu)造 1FC6發(fā)電機(jī)主要由三大部分組成 即 主機(jī) 勵(lì)磁機(jī)和勵(lì)磁系統(tǒng) 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 23 一 主發(fā)電機(jī) 主發(fā)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成 轉(zhuǎn)子為一典型的旋轉(zhuǎn)磁極式的隱極同步發(fā)電機(jī) 當(dāng)轉(zhuǎn)子通以直流電流時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng) 原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)定子上即產(chǎn)生三相電勢(shì) 隱極式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子為圓柱形 通?？床怀鏊拇艠O 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 24 三 勵(lì)磁系統(tǒng) 勵(lì)磁系統(tǒng)將交流電變?yōu)橹绷麟?自動(dòng)電壓調(diào)整器系統(tǒng)根據(jù)主發(fā)電機(jī)的電壓偏差和電流變化自動(dòng)地調(diào)整勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流 以保證主發(fā)電機(jī)輸出端電壓的恒定 起動(dòng)時(shí) 依靠電機(jī)中的剩磁建立端電壓 端電壓的建立又加強(qiáng)了電機(jī)的磁場(chǎng) 使之成為正反饋 使得端電壓逐漸升高 最終穩(wěn)定在額定電壓下 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 25 1FC6發(fā)電機(jī)原理 1FC6發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是整個(gè)電機(jī)的控制系統(tǒng) 將交流電變?yōu)橹绷麟?通過自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)整 給勵(lì)磁機(jī)定子一定的勵(lì)磁電流 使主發(fā)電機(jī)在空載時(shí) f 52 5Hz或51 5Hz 其電壓在1 08 1 14倍的額定電壓范圍內(nèi) 主發(fā)電機(jī)在額定負(fù)載時(shí) f 50Hz 其電壓在1 06 1 10倍的額定電壓范圍內(nèi) 起動(dòng)時(shí) 依靠電機(jī)中的剩磁建立端電壓 端電壓的建立又加強(qiáng)了電機(jī)的磁場(chǎng) 使之成為正反饋 使得端電壓逐漸升高 最終穩(wěn)定在額定電壓下 2020 3 29 26 1 1FC6系列發(fā)電機(jī)工作流程圖 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 27 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí) 主發(fā)電機(jī)的定子上即產(chǎn)生三相電勢(shì) 形成空載勵(lì)磁電流 電抗器 電容將空載勵(lì)磁分量諧振在某一頻率 經(jīng)整流變壓器變壓 為靜止整流模塊提供合適電壓 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 28 18 28號(hào)機(jī)座 有一個(gè)三相整流變壓器35 40號(hào)機(jī)座 有三個(gè)單相整流變壓器 6缸 45 56號(hào)機(jī)座 有一個(gè)三相整流變壓器和三個(gè)單相電流互感器 12缸 2020 3 29 29 2 靜止整流模塊 作用 將三相交流電變?yōu)橹绷麟?電流從高電勢(shì)流向低電勢(shì) 三相電波形圖 靜止整流模塊工作原理 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 30 3 可空硅 自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器控制可控硅的導(dǎo)痛角度 分流出一部分電流 消耗在分流電阻上 保證發(fā)電機(jī)輸出電壓的穩(wěn)定 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 31 4 自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器 自動(dòng)調(diào)節(jié)器的工作原理是通過控制可控硅的導(dǎo)通角來改變分流電阻的分流電流 從而達(dá)到控制勵(lì)磁電流的目的 電壓調(diào)節(jié)器上有S U K T R47等可調(diào)電位器S 下垂補(bǔ)償調(diào)節(jié)U 額定電壓調(diào)節(jié)K 放大器的放大倍數(shù)調(diào)節(jié)T 積分反應(yīng)時(shí)間調(diào)節(jié)R47 放大器輸入端偏差信號(hào)調(diào)節(jié)將旋鈕K朝著數(shù)字減小的方向 以及將T朝著數(shù)字增大的方向旋轉(zhuǎn) 能使控制系統(tǒng)趨于穩(wěn)定 減弱調(diào)節(jié)作用的強(qiáng)度 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 32 發(fā)電機(jī)在出廠試驗(yàn)時(shí) 額定電壓U 一般情況下調(diào)整為50 已調(diào)整完畢 其動(dòng)態(tài)已由電位器K T R47調(diào)整好 用戶不要隨意改變?cè)瓉淼恼{(diào)整 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 33 X1 AVR板工作電源 接線端子A1 A3連接控制屏上的電壓整定電位器 C2 C3連接自動(dòng)功率因數(shù)調(diào)整器 正常工作時(shí) S1 S2處于打開狀態(tài) S3處于斷開狀態(tài) T1 變壓器 X2調(diào)整信號(hào)的輸入 X3調(diào)整信號(hào)的輸出 X40 自動(dòng)功率因數(shù)調(diào)整 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 34 5 旋轉(zhuǎn)整流模塊 壓敏模塊 在主機(jī)轉(zhuǎn)子與勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子之間 由3塊旋轉(zhuǎn)整流模塊 1個(gè)壓敏模塊 旋轉(zhuǎn)整流模塊將交流電轉(zhuǎn)為直流電 給主機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁 更換旋轉(zhuǎn)整流模塊時(shí) 一定要保證極性正確 負(fù)極朝向驅(qū)動(dòng)端 并保證良好的機(jī)械和電氣連接 必須安裝牢固 但又不可過緊 推薦接線螺釘扭矩為2 5 3 5N m 安裝螺釘扭矩為4 5 5 5N m 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 35 壓敏模塊通過兩個(gè)導(dǎo)電環(huán)并聯(lián)在旋轉(zhuǎn)整流模塊的輸出端 以防止繞組中瞬時(shí)逆向電壓損壞旋轉(zhuǎn)整流模塊 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 36 6 電流互感器 當(dāng)控制屏并網(wǎng)后 在電流互感器上感應(yīng)出負(fù)載電流勵(lì)磁分量 在T6次級(jí)同空載勵(lì)磁電流分量進(jìn)行矢量迭加 形成勵(lì)磁電流 所以勵(lì)磁裝置提供的勵(lì)磁電流由空載勵(lì)磁電流分量和負(fù)載勵(lì)磁電流分量矢量迭加而成 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 37 U 為發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓I1 發(fā)電機(jī)空載勵(lì)磁電流I2 發(fā)電機(jī)負(fù)載勵(lì)磁電流I 迭加后勵(lì)磁電流 功率因數(shù)角 由于電抗器的移相作用 I1滯后U90 相位角 由于功率因數(shù)的存在 I2滯后U 相位角 二者矢量迭加即為勵(lì)磁電流I的大小 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 38 6 調(diào)差裝置 發(fā)電機(jī)在其勵(lì)磁系統(tǒng)中裝有下垂補(bǔ)償電流互感器 將電流的相位角 即功率因數(shù) 反饋至AVR 用來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù) 電流互感器有一個(gè)取樣電阻S裝在AVR板上 在單機(jī)運(yùn)行時(shí) 電位器S應(yīng)為0 旋鈕逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)到極限位置 對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組 應(yīng)參照出廠報(bào)告上的記錄 把電位器S的旋鈕轉(zhuǎn)到記錄位置 1FC6發(fā)電機(jī)原理 2020 3 29 39 7 1FC6系列發(fā)電機(jī)工作示意圖 T1 3電流互感器T4下垂補(bǔ)償電流互感器T6整流變壓器G1主發(fā)電機(jī)G2勵(lì)磁發(fā)電機(jī)L1電抗器V1靜止整流模塊V2 4旋轉(zhuǎn)整流模塊V5壓敏模塊C1 3電容器AVR自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器 2020 3 29 40 謝謝大家