概述

　　電能是現(xiàn)代社會主要的能源之一。發(fā)電機是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機械設備，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，，科技及日常生活中有廣泛的用途。如今的“價格戰(zhàn)”實際上是指價格競爭，是企業(yè)應用價格戰(zhàn)略的一個突出表現(xiàn)。

　　發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當?shù)膶Т藕蛯щ姴牧蠘?gòu)成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達到能量轉(zhuǎn)換的目的。

　　發(fā)電機的分類可歸納如下：

　　直流發(fā)電機、交流發(fā)電機；同步發(fā)電機、異步發(fā)電機(很少采用)

　　交流發(fā)電機還可分為單相發(fā)電機與三相發(fā)電機。

　結(jié)構(gòu)及工作原理

　　發(fā)電機通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋、機座及軸承等部件構(gòu)成。

　　定子由機座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。

　　轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(有磁扼.磁極繞組)滑環(huán)、(又稱銅環(huán).集電環(huán)).風扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。

　　由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運動，從而產(chǎn)生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。

　　汽輪發(fā)電機與汽輪機配套的發(fā)電機。為了得到較高的效率，汽輪機一般做成高速的，通常為3000轉(zhuǎn)／分（頻率為50赫）或3600轉(zhuǎn)／分（頻率為60赫）。站中汽輪機轉(zhuǎn)速較低,但也在1500轉(zhuǎn)/分以上。高速汽輪發(fā)電機為了減少因離心力而產(chǎn)生的機械應力以及降低風摩耗，轉(zhuǎn)子直徑一般做得比較小，長度比較大，即采用細長的轉(zhuǎn)子。特別是在3000轉(zhuǎn)／分以上的大容量高速機組，由于材料強度的關(guān)系，轉(zhuǎn)子直徑受到嚴格的限制，一般不能超過1.2米。而轉(zhuǎn)子本體的長度又受到臨界速度的限制。當本體長度達到直徑的6倍以上時,轉(zhuǎn)子的第二臨界速度將接近于電機的運轉(zhuǎn)速度，運行中可能發(fā)生較大的振動。所以大型高速汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子的尺寸受到嚴格的限制。10萬千瓦左右的空冷電機其轉(zhuǎn)子尺寸已達到上述的極限尺寸,要再增大電機容量,只有靠增加電機的電磁負荷來實現(xiàn)。為此必須加強電機的冷卻。所以5～10萬千瓦以上的汽輪發(fā)電機都采用了冷卻效果較好的氫冷或水冷技術(shù)。70年代以來，汽輪發(fā)電機的容量已達到130～150萬千瓦。從1986年以來，在高臨界溫度超導電材料研究方面取得了重大突破。隨著圓盤的不斷旋轉(zhuǎn)，總有某根輻條到達OA位置，因此外電路中便有了持續(xù)不斷的電流。超導技術(shù)可望在汽輪發(fā)電機中得到應用，這將在汽輪發(fā)電機發(fā)展產(chǎn)生一個新的飛躍。

發(fā)電機組主要參數(shù)

　　當前,性能優(yōu)良的柴油發(fā)電機是一個功能完善、功率容量范圍大、對環(huán)境和場地條件要求低、安裝使用方便的小型發(fā)電設備。其使用相對廣泛,輸出容量從數(shù)KVA到數(shù)兆VA。柴油發(fā)電機組主體主要由發(fā)動機、發(fā)電機和控制系統(tǒng)三部分組成。其中與現(xiàn)代柴油發(fā)電機組配套的同步交流發(fā)電機由于性能及結(jié)構(gòu)的特點，普遍采用自勵恒壓型,通常選用自激式同步交流發(fā)電機和PMG永磁式激勵式同步交流發(fā)電機。發(fā)電機組包括以下幾項主要性能參數(shù)。目前，我國具有出口生產(chǎn)能力的生產(chǎn)廠有天津發(fā)電設備廠等10余家。

　　電壓調(diào)整率：在負載功率因數(shù)為0.8-1、負載空載至滿載變化、從冷機到滿機及轉(zhuǎn)速下跌4.5%以內(nèi)等情況下,電壓調(diào)整率可以控制在±1%以內(nèi)。

　　頻率調(diào)整率：負載從0-90%范圍內(nèi)變化,頻率穩(wěn)定不變。

　　隨機頻率波動：負載處于0-90%功率之間任何值,隨機頻率波動率更大值±0.25%。

　　電壓波形：電路開路空載,更大總波形畸變1.5%,只相平衡負載更大總波形畸變5%。

　　二、發(fā)電機使用中容易產(chǎn)生的問題

　　金融業(yè)機房一般采用“市電——發(fā)電機——UPS”并機系統(tǒng)組成的供電系統(tǒng)。系統(tǒng)中,發(fā)電機的負載主要包括UPS、機房空調(diào)、應急照明、消防電梯等,這些負載啟動或運行時都會對發(fā)電機產(chǎn)生振蕩和干擾。盡管在組成“市電——發(fā)電機——UPS”供電系統(tǒng)時,發(fā)電機的負載量在其額定輸出容量范圍內(nèi)，但在實際情況中，市電中斷而發(fā)電機投人運行過程中卻經(jīng)常發(fā)生工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生多種使“發(fā)電機——UPS”系統(tǒng)不能正常工作的現(xiàn)象。分類及規(guī)格柴油發(fā)電機組以發(fā)電機輸出功率的大小進行分類，機組能量從10kW-750kW的多種規(guī)格。

　　1、負載反饋的波動電壓造成發(fā)電機輸出電壓穩(wěn)定度較差，常出現(xiàn)發(fā)電機組輸出電壓振蕩現(xiàn)象。UPS整流器允許的輸人電壓范圍一般在±15%巧或更寬,發(fā)電機的輸出電壓不穩(wěn)定對其影響較小。

　　2、UPS整流器的輸人諧波造成多個過零點。

　　3、發(fā)電機的頻率（轉(zhuǎn)速）振蕩一般情況下，頻率振蕩比電壓、電流振蕩范圍小，但影響比較大，導致UPS處于頻繁切換及非正常工作狀態(tài)。頻率振蕩一般在±5%以內(nèi)，由于負載有規(guī)律地忽大忽小，造成發(fā)電機組工作也忽強忽弱，加劇機組振動，加速機械磨損,甚至引起機件嚴重損壞。頻率振蕩明顯的特征之一，即柴油機工作噪聲有規(guī)律地忽大忽小，因此必須引起高度重視。在這個系統(tǒng)中有以下幾個特點：①由于PMG系統(tǒng)提供一個與定子輸出電壓波形畸變及大小無關(guān)的恒定的勵磁電源，因而能提供較高的電動機起動承受能力，并對非線性負載產(chǎn)生的主機定子輸出電壓的波形畸變具有抗干擾性，可提高發(fā)電機帶非線性負載能力。

　　4、工作不正?？照{(diào)壓縮機啟動和電梯升降的瞬間會導致發(fā)電機發(fā)生±Hz頻率漂移,造成UPS頻繁切換。當頻率、電壓振蕩變化超出UPS輸入工作范圍時，UPS由蓄電池供電,而發(fā)電機在無UPS負載時恢復正常，隨即UPS又自動投人，這樣交錯進行。頻率漂移會對UPS正常運行產(chǎn)生兩方面影響。2、發(fā)電機停車：將控制開關(guān)切至停止(STOP)位置或壓下紅色緊急停車鈕即可停止發(fā)電機運轉(zhuǎn)。

　?、俨荒芘月?。在旁路電源的頻率和電壓處于允許的范圍內(nèi)，UPS的逆變器輸出跟蹤旁路電源，逆變電源與旁路電源鎖相、同步。當旁路電源由發(fā)電機提供時，頻率會發(fā)生快速的變化。當頻率變化超出預先設定的極限值時,逆變器頻率變化就跟不上旁路電源的頻率變化。這時靜態(tài)旁路開關(guān)將禁止切換到旁路在這種情況下切換，有可能造成逆變器過流、短路。在這種旁路電源頻率無法跟蹤的狀況下，UPS只會發(fā)出警示性告警，逆變器仍繼續(xù)提供電源給負載。結(jié)果b端聚集了電子而帶負電，a端少了電子而帶正電，使導體兩端產(chǎn)生一定的電位差，即導體中產(chǎn)生感應電動勢。

　?、陔姵貕勖s短。瞬間的大負載波動可能導致發(fā)電機頻率產(chǎn)生±5Hz的漂移，這將導致可控硅整流器的驅(qū)動信號與輸入交流電失去同步，造成整流器關(guān)閉。在整流器重新啟動進人正常工作期間，UPS轉(zhuǎn)為電池供電，這樣過分的放電循環(huán)將明顯縮短電池壽命，更嚴重的情形是會將電池能量全部放光，中斷輸出。圓心處固定一個搖柄（圖1），圓盤的邊緣和圓心處各與一個黃銅電刷緊貼，用導線把電刷與電流表連接起來。

 發(fā)電機主絕緣內(nèi)的局部放電產(chǎn)生的原因是什么?有什么危害?

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   氣隙內(nèi)氣體的局部放電屬于流注狀高氣壓輝光放電，大量的高能帶電粒子(電子和離子)高速碰撞主絕緣，從而破壞絕緣的分子結(jié)構(gòu)。在主絕緣發(fā)生局部放電的氣隙內(nèi)，局部溫度可達到1000℃，使絕緣內(nèi)的膠粘劑和股線絕緣劣化，造成股線松散、股間短路，使主絕緣局部過熱而熱裂解，終損傷主絕緣。每種規(guī)格又分有保護型(裝有超轉(zhuǎn)速、高水溫、低油壓保護裝置)、應急型和移動電站型幾種結(jié)構(gòu)。

   局部放電的進一步發(fā)展是使絕緣內(nèi)部產(chǎn)生樹枝狀放電，引起主絕緣進一步劣化，終形成放電通道而使絕緣破壞。