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2019/11/11,1,1FC6发电机结构、原理,胜利动力机械有限公司客户培训科,2019/11/11,2,发电机是将发动机的机械能转换为电能输出的动力装置。,2019/11/11,3,、 电磁基本理论知识,电磁基本理论知识,2019/11/11,4,在讲述1FC6发电机原理之前，有必要对一些电磁基础知识作一个简要的回顾与介绍。,一、基本术语,1、电压：静电场或电路中两点之间的电势差。在交流电路中，任意两点的电压随时间变化 ，电压有瞬时值 、峰值、平均值、有效值的区分。代表符号U，单位V（伏特）。 3、电流：指电荷的定向移动。电流的大小称为电流强度，是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量。代表符号I，单位A（安培）。 3、电阻：导体对电流的阻碍作用就叫导体的电阻。代表符号R，单位（欧姆）。,4、电感：在电路中，当电流流过导体时，会产生电磁场，电磁场的大小除以电流的大小就是电感。代表符号L：单位是H（亨）。,电磁基本理论知识,2019/11/11,5,5、电容：表征电容器容纳电荷的本领的物理量。代表符号C，单位F（法拉）,6、阻抗：在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。代表符号Z，单位（欧）。电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，意即抵抗电流的作用。电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。 7、负载：把电能转换成其他形式的能的装置叫做负载。 8、二极管：二极管具有正向导通，反向截止的特性。,电磁基本理论知识,2019/11/11,6,1、欧姆定律 在全电路中，流过负载的电流与电源电动势成正比，与负载的电阻成反比。即：I=U /R； 如果考虑电源的内阻r，则电路中的总电阻为电源内阻r和负载电阻R之和，即：I=U/(R+r)，称为全电路欧姆定律。,2、电磁感应定律 任何电流周围都存在着磁场，任何变化的磁场（大小或方向）都会产生电流，这是电磁互换的基本原理。 电磁感应定律：当导体在磁场中作切割磁力线运动或穿过线圈的磁通发生变化时，导体或线圈上会产生感应电动势，这就叫电磁感应定律。,二、基本定律,电磁基本理论知识,2019/11/11,7,（1）电磁效应的形式： 直线电流的磁场 通电直导体周围存在着磁场，其分布是以 通电导体为中心的许多同心圆。,磁场方向可以用安培定则（或右手螺旋定则）来判定。安培定则是指：右手握住通电直导线，使拇指指向电流方向，那么四指指的就是磁场方向 （磁力线方向）。,注：用磁场判断电流的方向，用右手定则；判断磁场中导体受力方向用左手定则。,电磁基本理论知识,2019/11/11,8,一、同步电机的工作原理,上图为一最简单的交流发电机（有一相绕组）， 标有N、S的为两个静止磁极（定子）。 磁极间放置一个可以绕轴旋转的铁心（转子）， 铁心上绕有线圈a、b、b、 a，线圈两端分别与两个铜质滑环相连。滑环经过电刷与外电路相连。当铁心以角速度旋转时，线圈绕组切割磁力线， 产生感应电动势，当线圈的速度与磁场垂直时，其大小是E=BLV(感应电动势最大值)，经t秒后，线圈转过一角度t, 则 E= BLVsin t。,发电机基本原理,2019/11/11,9,环行电流产生的磁场 通过螺线管产生的磁场，其方向也可以用安培定则判定： 右手握住螺线管，使四指指向电流方向，则拇指所指的就是螺线 管内部磁场方向。,电磁基本理论知识,2019/11/11,10,（2）导体切割磁力线时点动势的计算 导体切割磁力线时感应电动势（ E）的大小与导体的有效长度 （L）、磁感应强度（ B）以及导体运动速度（V）成正比。即：E=BLV， B为磁感应强度 单位：T（特斯拉）。,电磁基本理论知识,2019/11/11,11,当通过回路的磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当通过回路的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。就是说，感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。,闭合回路中感应电流(感应电动势)的方向，总是使它产生的磁场去阻碍引起感应电流(感应电动势)的磁通量的变化。,3、楞次定律：,电磁基本理论知识,2019/11/11,12,、 发电机基本原理,2019/11/11,13,电机是机、电能量转换的机械装置，电机不是狭义单指发电机或电 动机，电机按功能可分为：发电机、电动机、变压器、控制电机。,同步电机主要用作发电机运行，异步电机主要用作电动机来运行,一、电机的分类,发电机基本原理,2019/11/11,14,二、三相交流发电机,目前，电能的产生、输送和分配，基本都采用三相交流电路。三相交流电路就是由三个频率相同，最大值相等，相位上互差120电角的正弦电动势组成的电路。 这样的三个电动势称为三相对称电动势。 三相交流电路，具有以下优点： (1) 在相同体积下， 三相发电机输出功率比单相发电机大； (2) 在输送功率相等、 电压相同、 输电距离和线路损耗都相同的情况下，三相制输电比单相输电节省输电线材料， 输电成本低； (3) 与单相电动机相比，三相电动机结构简单，价格低廉， 性能良好，维护使用方便。,发电机基本原理,2019/11/11,15,1、两极（一对极）发电机工作原理,在三相交流发电机中，定子上嵌有三个具有相同匝数和尺寸的绕组AX、BY、CZ。其中A、B、C分别为三个绕组的首端，X、Y、Z分别为绕组的末端。绕组在空间的位置彼此相差120。,转子恒速旋转时，三相绕组中将感应出三相正弦电动势eA、eB、eC，分别称作A相电动势、 B相电动势和C相电动势。它们的频率相同，振幅相等，相位上互差120电角。,发电机基本原理,2019/11/11,16,e（）sint e（）sin（t） e（）sin（t）,波形图、 矢量图分别如图 所示。 任一瞬时，三相对称电动势之和为零，即：eA+eB+eC=0,E为电动势最大值,发电机基本原理,2019/11/11,17,2、 同步电机的转速与频率 上面所讲发电机为一对磁极（两极）电机模型，当转子旋转一周，定子绕 组中的感应电势交变一次（即一个周波），若转子为p对磁极，则转子转一周， 定子绕组中的感应电势交变p次。设转子的转速为n转分，则每秒钟转n 转，定子绕组中的电势每秒交变pn次，即电势频率为：f=pn/60(Hz)，所 以得出: n=60f/p。 由此式可看出，频率f一定时，发电机转速n与极对数p成反比。我们国家标 准规定工业交流电频率为z，那么在选用发电机的时候，发电机转速和极 对数就是一一对应。如：两极电机（一对极）为3000转分，四极电机（两 对极）为1500转分，六极发电机（三对极）为1000转/分等等。,发电机基本原理,2019/11/11,18,定子部分的机座主要用于机械支撑和防护，另外还要满足通风系统的要求，所以要求有足够的刚度和强度。通常较大电机的机座为钢板焊接结构，较小的有时采用铸铁结构。,1FC6发电机原理,2019/11/11,19,励磁机也是由定子和转子组成，为一典型的旋转电枢式的凸极同步发电机，定子上有主磁极，并安装有主极线圈，当该线圈中通以直流电流时即产生固定的磁场，转子上嵌有交流电枢绕组，当转子旋转时，电枢绕组因切割磁力线而感应出交流电势。,二、励磁发电机,1FC6发电机原理,2019/11/11,20,、 1FC6发电机结构、原理,1FC6发电机原理,2019/11/11,21,1FC6系列发电机是德国西门子公司设计生产的具有先进技术水平的发电机，该系列电机属于无刷同步发电机。,一、发电机型号及含义,1FC6发电机原理,2019/11/11,22,二、发电机的构造,1FC6发电机主要由三大部分组成，即：主机、励磁机和励磁系统。,1FC6发电机原理,2019/11/11,23,一、主发电机,主发电机由定子和转子组成，转子为一典型的旋转磁极式的隐极同步发电机，当转子通以直流电流时产生磁场，原动机拖动转子旋转时定子上即产生三相电势。隐极式发电机的转子为圆柱形，通常看不出它的磁极。,1FC6发电机原理,2019/11/11,24,三、励磁系统,励磁系统将交流电变为直流电，自动电压调整器系统根据主发电机的 电压偏差和电流变化自动地调整励磁机的励磁电流，以保证主发电机输出 端电压的恒定。 起动时，依靠电机中的剩磁建立端电压，端电压的建立 又加强了电 机的磁场，使之成为正反馈，使得端电压逐渐升高，最终稳定在额定电压 下。,1FC6发电机原理,2019/11/11,25,1FC6发电机原理,1FC6发电机励磁系统是整个电机的控制系统，将交流电变为直流电, 通过自动电压调节器的调整，给励磁机定子一定的励磁电流，使主发电机 在空载时（f=52.5Hz或51.5Hz）其电压在1.081.14倍的额定电压范围 内。主发电机在额定负载时（f=50Hz），其电压在1.061.10倍的额定电 压范围内。 起动时，依靠电机中的剩磁建立端电压，端电压的建立 又加强了电 机的磁场，使之成为正反馈，使得端电压逐渐升高，最终稳定在额定电压 下。,2019/11/11,26,1、1FC6系列发电机工作流程图,1FC6发电机原理,2019/11/11,27,当发动机驱动发电机旋转时，主发电机的定子上即产生三相电势，形成空载励磁电流，电抗器、电容将空载励磁分量谐振在某一频率，经整流变压器变压，为静止整流模块提供合适电压。,1FC6发电机原理,2019/11/11,28,1828号机座，有一个三相整流变压器 3540号机座，有三个单相整流变压器(6缸) 4556号机座，有一个三相整流变压器和三个单相电流互感器(12缸),2019/11/11,29,2、静止整流模块,作用：将三相交流电变为直流电,电流从高电势流向低电势,三相电波形图,静止整流模块工作原理,1FC6发电机原理,2019/11/11,30,3、可空硅,自动电压调节器控制可控硅的导痛角度，分流出一部分电流，消耗在分流电阻上，保证发电机输出电压的稳定。,1FC6发电机原理,2019/11/11,31,4、自动电压调节器,自动调节器的工作原理是通过控制可控硅的导通角来改变分流电阻的分流电流，从而达到控制励磁电流的目的。,电压调节器上有S. U. K. T. R47等可调电位器 S-下垂补偿调节 U-额定电压调节 K-放大器的放大倍数调节 T-积分反应时间调节 R47-放大器输入端偏差信号调节 将旋钮K朝着数字减小的方向，以及将T朝着数字增大的方向旋转，能使控制系统趋于稳定，减弱调节作用的强度。,1FC6发电机原理,2019/11/11,32,发电机在出厂试验时，额定电压U（一般情况下调整为50）已调整完毕，其动态已由电位器K.T.R47调整好，用户不要随意改变原来的调整。,1FC6发电机原理,2019/11/11,33,X1-AVR板工作电源,接线端子A1、A3连接控制屏上的电压整定电位器，C2、C3连接自动功率因数调整器。 正常工作时，S1、S2处于打开状态，S3处于断开状态。,T1-变压器,X2调整信号的输入,X3调整信号的输出,X40-自动功率因数调整,1FC6发电机原理,2019/11/11,34,5、旋转整流模块，压敏模块,在主机转子与励磁机转子之间，由3块旋转整流模块，1个压敏模块。,旋转整流模块将交流电转为直流电，给主机转子励磁。,更换旋转整流模块时，一定要保证极性正确(负极朝向驱动端)，并保证良好的机械和电气连接，必须安装牢固，但又不可过紧，推荐接线螺钉扭矩为2.5-3.5N.m，安装螺钉扭矩为4.5-5.5N.m。,1FC6发电机原理,2019/11/11,35,压敏模块通过两个导电环并联在旋转整流模块的输出端，以防止绕组中瞬时逆向电压损坏旋转整流模块。,1FC6发电机原理,2019/11/11,36,6、电流互感器,当控制屏并网后，在电流互感器上感应出负载电流励磁分量，在T6次级同空载励磁电流分量进行矢量迭加，形成励磁电流，所以励磁装置提供的励磁电流由空载励磁电流分量和负载励磁电流分量矢量迭加而成。,1FC6发电机原理,2019/11/11,37,U-为发电机发出电压 I1-发电机空载励磁电流 I2-发电机负载励磁电流 I-迭加后励磁电流 功率因数角,由于电抗器的移相作用， I1滞后U90 相位角。 由于功率因数的存在，I2滞后U 相位角。,二者矢量迭加即为励磁电流I的大小 。,1FC6发电机原理,2019/11/11,38,6、调差装置,发电机在其励磁系统中装有下垂补偿电流互感器，将电流的相位角（即功