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1、柴油柴油发电发电机机组组 组组成及原理成及原理简简介介中国民航大学航空自动化学院主要内容主要内容柴油柴油发电发电机机组组概况概况柴油柴油发电发电机机组组主要主要电电气性能指气性能指标标柴油柴油发电发电机机组组的基本的基本结结构和工作原理构和工作原理柴油柴油发电发电机机组组的控制屏的控制屏柴油柴油发电发电机机组组的的维护维护一、柴油一、柴油发电发电机机组组概况概况组组成：成：三大部分三大部分柴油柴油发动发动机机三相交流同步三相交流同步发电发电机机控制屏（自控制屏（自动检测动检测、控制及保、控制及保护护装置）装置）类类型型：移移动动式：中、小功率，如地面式：中、小功率，如地面电电源源车车固定式：中
2、、大功率固定式：中、大功率柴油柴油发电发电机机组组的特点的特点 单单机容量等机容量等级级多多：几：几KW几千几千KW 配套配套设备设备少，安装地点灵活，占地面少，安装地点灵活，占地面积积小小 无无须须水水坝坝、锅锅炉；冷却水少；不与炉；冷却水少；不与电电网并网并联联 热热效率高，燃油消耗低效率高，燃油消耗低柴油机：柴油机：30-46%；蒸汽机；蒸汽机20-40%；燃气燃气轮轮机：机：20-30%启启动动迅速，可快速达到全功率迅速，可快速达到全功率：min等等级级 维护简单维护简单；建建设设成本低成本低：风电风电/水水电电/太阳能太阳能/核核电电/火火电电柴油机的技柴油机的技术术特点特点 发发出
3、出50Hz的交流的交流电电，机，机组转组转速只能是速只能是3000、1500、1000、750、500、375、300rpm；输输出出电压为电压为400/230V，频频率率50Hz，PF=0.8 功率功率变变化范化范围围大：大：0.5kW-10000kW，12-1500kW为为移移动电动电站、站、备备用用电电源源 装有装有调调速装置速装置，以保持，以保持频频率率稳稳定；定；自自动动化程度高：具有自启化程度高：具有自启动动、自、自动动加加载载、自自动报动报警、自警、自动动保保护护功能功能二、柴油二、柴油发电发电机机组组的的主要主要电电气性能指气性能指标标 空空载电压载电压整定范整定范围围：为为U
4、n的的95%105%冷冷热态电压变热态电压变化化：2%5%稳态电压调稳态电压调整率整率：（13）%（负载变负载变化）化）稳态频稳态频率率调调整率整率：（0.53）%（同上）（同上）电压电压畸畸变变率率：10%电压电压波波动动率和率和频频率波率波动动率率：负载负载不不变时变时 容容许许不不对对称称负载负载：5%三、柴油三、柴油发电发电机机组组的基本的基本结结构和工作原理构和工作原理由三大部分由三大部分组组成成：柴油柴油发动发动机机交流同步交流同步发电发电机机励磁励磁调节调节系系统统及控制屏及控制屏功率功率转换转换关系关系：燃油燃油热热能能 机械能机械能 电电能能 柴油柴油发动发动机机交流交流发电
5、发电机机柴油柴油发动发动机（机（1）1 机体机体组组件件+曲柄曲柄连连杆机构杆机构机体机体组组件：是油机的骨架，上有汽缸体件：是油机的骨架，上有汽缸体-曲曲 柄箱、汽缸套、汽缸盖、汽缸柄箱、汽缸套、汽缸盖、汽缸垫垫、油底壳等、油底壳等曲柄曲柄连连杆机构：将杆机构：将热热能能机械能，包括：机械能，包括：活塞活塞组组+连连杆杆组组曲曲轴飞轮组轴飞轮组：驱动辅驱动辅助系助系统统 2 配气系配气系统统与与进进排气系排气系统统按照工作循按照工作循环环和点火和点火顺顺序，定序，定时时启启闭闭各汽缸各汽缸 的的进进排气排气门门，确保，确保进进气多，排气充分气多，排气充分柴油柴油发动发动机（机（2）3 供油系
6、供油系统统：定：定时时、定量、定、定量、定压喷压喷油油调调速器：根据柴油机速器：根据柴油机负载负载情况，自情况，自动调节动调节供供油量，以保持油机油量，以保持油机转转速速稳稳定定4冷却系冷却系统统：冷却活塞、汽缸、汽缸盖、气：冷却活塞、汽缸、汽缸盖、气门门等等 水冷水冷80-85/风风冷冷150-1805润润滑系滑系统统：减磨、冷却、清：减磨、冷却、清洁洁、密封、防、密封、防锈锈6启启动动与与电电气系气系统统：人工：人工/电动电动机机/汽油机汽油机/压缩压缩空气启空气启动动7柴油机增柴油机增压压系系统统：提高：提高进进气气压压力力提高功率提高功率交流同步交流同步发电发电机机同步同步发电发电机机
7、：p 磁极磁极对对数；数；f 交流交流电频电频率；率；n 转转速速机机载电载电源源f=400Hz，p=2，则则n=12000rpm工工频电频电源源f=50Hz，p=2，则则n=1500rpm备备用用电电源源/地面地面电电源种源种类类：1静止静止变变流器流器INV：功率小，用于通信功率小，用于通信电电站站2直流直流电动电动机机-发电发电机机组组：机：机载载二次二次电电源源3柴油柴油发电发电机机组组：功率大，自：功率大，自备电备电站站交流同步交流同步发电发电机：两种机：两种结结构示意构示意图图旋转磁极式旋转电枢式同步发电机类型：旋转磁极式 中、大容量发电机 旋转电枢式 小容量发电机交流同步交流同步
8、发电发电机：机：组组成成定子定子：铁铁心心+机座机座+电电枢枢绕组绕组转转子子：转轴转轴+磁极磁极+励磁励磁绕组绕组+集集电环电环定、定、转转子子间间隙：很小隙：很小端盖及端盖及轴轴承承：上有：上有电电刷、刷、风风扇（扇（风风冷）冷）集集电环电环：将固定的：将固定的直流励磁直流励磁电电流流用用电电刷引入刷引入到到转转子励磁子励磁绕组绕组上（指旋上（指旋转转磁极式）磁极式）交流交流无刷无刷同步同步发电发电机机组组成成：主主发电发电机机：旋：旋转转磁极式，磁极式，为电为电网供网供电电 交流励磁机交流励磁机：旋：旋转电转电枢式，枢式，为为主主发发励磁励磁 旋旋转转整流器整流器：将励磁机的：将励磁机的
9、ACDC 永磁永磁发电发电机机（PMG）：）：旋旋转转磁极式，磁极式，为为交交流励磁机励磁流励磁机励磁电电气气结结构示意构示意图图：三三级级交流无刷同步交流无刷同步发电发电机：机：电电气气图图无刷交流无刷交流发电发电机机结结构构图图（二（二级级）励磁励磁调节调节系系统统及控制屏及控制屏1.发电发电机控制系机控制系统统：两大部分：两大部分调调速系速系统统：控制：控制发电发电机机转转速速频频率率励磁系励磁系统统：控制：控制发电发电机励磁机励磁电电流流电压电压励磁励磁调节调节系系统统：组组成成主要由三部分主要由三部分组组成：成：测测量比量比较环节较环节：测测量量发电发电机机输输出出电压电压，与，与基
10、准基准值值比比较较，输输出差出差值值信号信号 综综合放大合放大环节环节：U与其他信号与其他信号综综合，放大合，放大后作后作为为SCR的控制信号的控制信号 可控硅移相触可控硅移相触发单发单元元：形成同步脉冲，控制：形成同步脉冲，控制SCR的触的触发发角，以角，以调节调节直流励磁直流励磁电压电压的大小的大小励磁励磁调节调节器器组组成成种种类类：大功率：可控硅式（柴油大功率：可控硅式（柴油发电发电机机组组）小功率：振小功率：振动动式、晶体管式（机式、晶体管式（机载发电载发电机）机）功用功用：调节调节励磁，使励磁，使发电发电机机输输出出电压稳电压稳定；定；改善改善动态动态性能性能同步同步发电发电机励磁
11、系机励磁系统统：分：分类类根据励磁根据励磁电电源的源的来源来源和和种种类类，可分，可分为为两大两大类类：采用采用变压变压器的静止励磁系器的静止励磁系统统（自励）（自励）电电网网电压电压变压变压器器静止整流器静止整流器励磁励磁绕组绕组 两种：自并励方式；两种：自并励方式；自复励方式（相复励方式）自复励方式（相复励方式）采用交流采用交流发电发电机的旋机的旋转转励磁系励磁系统统（自励（自励/他励）他励）交流励磁机交流励磁机静止静止/旋旋转转整流器整流器励磁励磁绕组绕组四、柴油四、柴油发电发电机机组组的控制屏的控制屏控制屏任控制屏任务务：控制机控制机组组的起的起/停、供停、供/断断电电、状、状态调态调
12、整等，整等，监监 控机控机组组状状态态、显显示、示、报报警、保警、保护护控制屏控制屏组组成成：普通控制屏普通控制屏：断路器、：断路器、电电流表、流表、电压电压表、表、频频率率表、水温表、油表、水温表、油压压表、油温表、表、油温表、转转速表、速表、计时计时器、器、电电流互感器等流互感器等自自动动化机化机组组控制屏控制屏：自：自动动控制器、自控制器、自动动加加热热器、器、自自动动充水器、上述充水器、上述电电表、表、报报警器等警器等柴油柴油发电发电机机组组：状：状态态信号种信号种类类启启动动/停机信号停机信号：主主电电源是否正常（失源是否正常（失电电、缺相、超、缺相、超压压），控），控 制机制机组组
13、自自动动启启动动或延或延时时停机；停机；柴油机工况信号柴油机工况信号：启启动动情况、情况、转转速大小、滑油温度和速大小、滑油温度和压压力，异力，异 常常时时自自动动停机并停机并报报警；警；发电发电机状机状态态信号信号：U、I、f，超限，超限时进时进行保行保护护其他信号其他信号：BAT电压电压、充、充电电压电电压、燃油液位、燃油液位、机房机房环环境等境等柴油柴油发电发电机机组组：型号及参数：型号及参数举举例例型号：型号：495A D-6型柴油型柴油发动发动机机额额定定功率功率 P=78kW；额额定定转转速速 n=1500rpm；出厂日期：出厂日期：1991年年5月；月；生生产产厂家：上海内燃机厂
14、厂家：上海内燃机厂工工频频柴油柴油发电发电机机组组：型号及参数：型号及参数举举例例型号：型号：20GF12型工型工频频柴油柴油发电发电机机组组额额定定功率功率：20kW 额额定定电压电压：380/220V额额定定电电流流：36.1A额额定定频频率率：50Hz额额定定转转速速：1500rpm（磁极（磁极对对数数p=2）功率因数功率因数：cos=0.8相数：相数：3相相出厂日期：出厂日期：1991年年7月；月；郑郑州州电电机厂机厂五、柴油五、柴油发电发电机机组组的日常的日常维护维护柴油柴油发动发动机的机的维护维护保养保养发电发电机及其机及其绕组绕组的的维护维护保养保养机机组组的的维护维护与排故与排
15、故柴油柴油发动发动机的使用机的使用应应急用柴油机，急用柴油机，为为便于便于应应急急时时能迅速起能迅速起动动运行，运行，应应每隔每隔1周周左右起左右起动试动试运行一次，直至水、机运行一次，直至水、机 油温度达到油温度达到60以上以上为为止。止。柴油机必柴油机必须须空空载载起起动动。柴油机起柴油机起动动后，空后，空载载运运转时间约转时间约5min后，将后，将转转速速逐逐渐渐增加增加到到额额定定值值，并开始，并开始带带部分部分负载负载。当。当 水温、油温、油水温、油温、油压压达到正常达到正常值时值时，再，再满载满载运行。运行。停停车车：卸：卸载载降速降速停停车车柴油柴油发动发动机的机的维护维护保养保
16、养1日常日常维护维护2一一级级技技术术保养（保养（100h或或1个月）个月）3二二级级技技术术保养（保养（500h或或6个月）个月）4三三级级技技术术保养（保养（1000h或或1年）年）发电发电机的机的维护维护保养保养 日常日常维护维护清清洁洁，以保持散，以保持散热热良好；良好；防止各种液体、金属零件等防止各种液体、金属零件等进进入入电电机内部；机内部；油机起油机起动动怠速期怠速期间间，监监听听电电机机转转子运子运转转声音，不能声音，不能 有有杂杂音；音；额额定定转转速速时时，应应无无剧剧烈震烈震动动；监测发电监测发电机各种机各种电电气参数及气参数及发热发热情况；情况；察看察看电电刷、刷、绕组
17、绕组端部有无火花；端部有无火花；不能突加或突减大不能突加或突减大负载负载，严严禁超禁超载载或不或不对对称运行称运行保持通保持通风风、冷却，防止受潮或曝晒。、冷却，防止受潮或曝晒。发电发电机机电电枢枢绕组绕组的功能及要求的功能及要求功能功能：输输出大出大电电流流 易易发热发热要求要求：绝缘绝缘良好良好 防止漏防止漏电电、短路、短路绝缘绝缘材料特点材料特点：机械：机械强强度差、怕潮湿、耐度差、怕潮湿、耐热热差差保持保持绝缘绝缘良好之措施良好之措施：防防止止电电机机过过载载和和短短路路，禁禁止止乱乱拆拆、碰碰撞撞，禁禁止止 化化学学物物、油油类类、水水进进入入电电机机内内部部，保保持持清清洁洁干干
18、燥，保燥，保证证通通风风等。等。绕组须紧绕组须紧固固：防止各种：防止各种应应力使其松力使其松动动发电发电机机绕组绕组的的维护维护保养保养日常日常维护维护：清：清洁洁、防潮、防机械、防潮、防机械损伤损伤、防、防过载过热过载过热等等测测量量绝缘电绝缘电阻阻：兆欧表：兆欧表电电机烘干机烘干处处理理：1烘箱烘烤法烘箱烘烤法 定、定、转转子拆开子拆开进进行行2稳稳态态短短路路电电流流法法 三三相相短短接接，额额定定转转速速，调调节节励励磁磁电电流流，使使短短路路电电流流为为Ie的的50-70%，保持保持4-5h，测测量量绝缘电绝缘电阻。阻。发电发电机的机的试验试验空空载实验载实验：测测量空量空载载特性曲特性曲线线：Eo=f（Ij）（）（I=0）条件：条件：转转速速=ne，EoUe负载实验负载实验：测测量量负载负载特性曲特性曲线线：U=f（Ij）（）（I0）条件：条件：转转速速=ne，IIe三相三相对对称短路称短路实验实验：测测量量电电机的短路参数机的短路参数条件：条件：转转速速=ne，UUe