基础知识培训发电机

1、无刷三相同步发电机培训教材1 / 14第一章 简介我们所指的发电机是无刷三相同步发电机(以下简称发电机)。它们的用途是：与往复式内燃机相配套组成发电机组，可作为国防、邮电通讯、机场、医院、大厦以及石油勘探、工矿企业等部门的固定电源或备用电源。第二章 工作原理 自动电压调节器(AVR)电压输出（发电）励磁机定子(剩磁)主机定子旋转整流器主机转子 往复式内燃机励磁机转子往复式内燃机带动主机转子旋转，励磁机定子的剩磁（磁钢）切割励磁机转子的线圈发电，通过旋转整流器将交流转化成直流给主机转子励磁，主机转子线圈产生的磁场切割主机定子线圈发电。然后，AVR对主机定子的输出电压作出反馈（一般是两相检测，一个

2、作为信号电压，一个作为电源电压），通过控制励磁机的磁场电流，来达到控制主机磁场电流的要求。第三章 TWG系列无刷三相同步发电机介绍表1-旧TWG系列无刷三相同步发电机H225250315型号TWG2TWG3TWG4CDEFGCDEFGCDEkW30405064757590100120150200250300表2-新TWG系列无刷三相同步发电机H225250型号TWG2.1TWG3.1CDEFGHCDEFGkW2024304050647590100120150H315400型号TWG4.1TWG5CDEFGCDEFGkW2002503003554004505006307208001、产品型号定义

3、（新系列）：TWG 3.1 E 1TWG表示系列特征号机座号-2: 200, 3: 250, 4: 315, 5: 400.1表示为新一代发电机（与旧系列的区别）铁心长度结构方式-1：单轴承 2：双轴承2、无刷的定义：没有电刷，与有刷发电机的区别。用励磁机取代电刷的功能，励磁机也是一个小发电机，所以有时也称之为两级发电机。3、三相的说明：我们的发电机可以接成单相的（8个端子，12引出线），但功率仅相当于三相时的约60%。所以我们的发电机还可以接成不同的电压，最典型的有两种，一种是串联星形，一种是并联星形。注意: 发电机的电压、频率、相数-不同的电网要求、不同的负载4同步：发电机转子的转速与旋转

4、磁场的转速是一样的，与异步机不同。 n=60f/p-n: 转速(r/min), f: 频率(Hz), p: 极对数 （4极，1500r/min, 50Hz, 380-400-415V） （4极，1800r/min, 60Hz, 440-460-480V）第四章 发电机的基本概念1发电机的功率是如何定义的？（我们这里指陆用）（kW=kVAx0.8）1) 持续功率S1/40：在额定负载下运行,绕组绝缘允许每12小时过载1小时,每年运行时间无限制;2） 备用功率40:在恒定负载下运行,每年最多运行500小时(连续运行时最多300小时),绕组温升允许超过H级温升.3） 备用功率27:在恒定负载下运行,

5、每年最多运行500小时(连续运行时最多300小时),绕组温升允许超过H级温升. 备用功率27备用功率40持续功率S1/402. 发电机的选型1） 根据负载的大小2） 考虑发电机的效率(确定油机): 发动机的功率x发电机的效率=发电机的功率注意: 发电机的效率在不同的电压和负载下它的值是不同的.3） 根据负载的性质1. 线性负载: 简单的负载大小相加2. 瞬态负载(如电动机): 考虑瞬态特性3. 非线性负载(如UPS,SCR): 考虑电抗和温升(非线性负载产生的5次和7次对其他负载产生干扰) 注: 2/3绕组节距-消除能产生零线环流和波形畸变的三次谐波, 有利于并联运行.3. 温升定义和绝缘等级

6、电机的绕组电阻产生铜耗, 铁心中的铁耗和其它机械磨损等原因,电机在工作时会产生热量,引起电机绕组的温度升高,从而引起发电机绕组的绝缘老化或损坏.我们定义电机绕组温度的升高值(相对值)为发电机的温升.基于环境温度40, 各种绝缘等级的允许温升如下:A(60K)-E(75K)-B(80K)-F(105K)-H(125K)4. 环境温度和海拔高度对发电机功率的影响1） 环境温度环境温度254045505560系数1.04510.970.940.910.88注意：与柴油机一起工作，柴油机发热会使整个空间内温度超过40，所以机房的排气通风必须满足使发电机的进风温度不超过40的要求。2） 海拔高度海拔高度

7、01000m1500m2000m2500m3000m3500m系数10.970.940.910.850.823） 环境温度和海拔高度海拔高度25404550556001000m1.04510.970.940.910.8810001500m1.010.970.940.910.880.8515002000m0.980.940.910.880.850.8220002500m0.950.910.880.850.820.7925003000m0.890.850.820.790.760.7330003500m0.860.820.790.760.730.74） 绕组寿命：按IEC216标准定义-一定的温度储

8、备能够保证机器长寿命对于H级绝缘：1 按H级温升考核（125）=绕组寿命20000H（83.3Days）2 按F级温升考核（105）=绕组寿命x23 按B级温升考核（80）=绕组寿命x64 按H级温升+15考核（140）=绕组寿命/35. 环境相对湿度与发电机的关系1） 发电机要求的相对湿度不超过90%。2）超过90%，绝缘电阻迅速下降；3）达到100%时，绝缘电阻等于零（也等于对地击穿）。给我们提出的问题：发电机的存放4） 存放：应放在密封包装好的清洁场所，内附干燥袋，以免潮湿和出现凝聚物。注意: 潮湿对轴承的影响(润滑脂发生乳化而对轴承产生腐蚀, 以及生锈-故要求每两周空转15分钟1次).

9、6恶劣环境对发电机运行的影响和措施除环境温度，海拔高度和相对湿度会对发电机的运行产生影响外，还有很多因素会影响发电机的正常工作。主要注意以下几个方面：1） 空气中含有腐蚀气体：要求特殊的绝缘处理（提高成本）2） 在海边：要求特殊的绝缘处理+提高防护等级+空间加热器（提高成本+降功率）3） 灰尘或风沙：增加空气过滤器（提高成本+降功率）4） 雨水：提高防护等级+空间加热器（提高成本+降功率）5） 振动大的场所: 应避免振动大的场所, 否则应把发电机放在减震支架上(也是运输、机组装配的要求)注意：空间加热器的使用-当发电机不运行时接通空间加热器，使发电机机身温度高出环境温度5K，发电机运行时切断空

10、间加热器。第五章 发电机的结构1. 单轴承和双轴承(也叫单支点和双支点)的概念1） 单轴承: (1).发电机本身只有一个轴承(支点). (2).与发动机的对接方式: a. 发电机的端盖与发动机的飞轮壳对接： 符合国际标准SAE#，我们目前常用的端盖SAE#见下表：SAE#止口外径(mm/inch)止口深度(mm)安装孔(mm)安装孔距(mm/inch)角度#00787.4(31)616-14850.9(33.5)11.25#0647.7(25.5)616-14679.45(26.75)11.25#1/2584.2(23)612-14619.125(24.375)15#1511.175(20.1

11、25)612-12530.225(20.875)15#2447.675(17.625)512-12466.725(18.375)15#3409.575(16.125)512-12428.625(16.875)15#4361.95(14.25)512-12381(15)15b. 发电机的联轴片（盘片）与发动机的飞轮对接： 符合国际标准SAE#，我们目前常用的联轴片SAE#见下表：SAE#盘片外径(mm/inch)安装孔(mm)安装孔距(mm/inch)盘片端面至端盖止口面距离(mm)#24733.3(28.87)12-21692(27.245)0#21673.1(26.5)12-17641.35

12、(25.25)0#18571.5(22.5)6-17542.925(21.375)15.87#14466.725(18.375)8-14438.15(17.25)25.4#11.5352.425(13.875)8-11333.38(13.125)39.6#10314.2(12.37)8-11295.3(11.625)53.8#8263.4(10.37)6-11244.475(9.625)62c. 盘片和端盖的通常组合SAE#8#10#11.5#14#18#21#24#4ll#3ll#2ll#1ll#1/2ll#0ll#00ll2） 双轴承(1).发电机本身有两个轴承(支点). (2).与发动机

13、的对接方式: a. 发电机的端盖通过过渡节与发动机的飞轮壳对接； b. 发电机的轴伸通过弹性联轴器与发动机的飞轮对接。 c. 过渡节和弹性联轴器的设计（或选择）：根据发动机的尺寸以及发电机的端盖凸缘尺寸和轴伸尺寸进行设计和选择。（注：发电机的有关尺寸参考产品样本）。2. 防护等级标准型: IP21可选: IP23注意: IP21 IP23, 发电机要降功率使用.3. 主要零部件1） 定子2） 转子3） 励磁定子4） 励磁转子（电枢）5） 前后端盖6） AVR7） 旋转整流器8） 控制箱这里对励磁定子和励磁转子，旋转整流器和AVR做个介绍：1) 励磁定子和励磁转子 前面提到，取代电刷和集电环的作

14、用，主转子励磁电源。2) 旋转整流器 主转子的励磁电流必须是直流的，而励磁机发的电是交流的，这样交流必须转化成直流，旋转整流器就是起到这种作用。3) AVR: 电压调节、增益调节、无功功率调节等 我们知道发电机要受到控制，如电压稳定在400V，则主转子的励磁电流是一定的，励磁机的励磁电流也是一定的，而励磁机的励磁电流就是AVR的输出，AVR能够通过从定子输出反馈来的信号而控制它的输出。第六章 与发动机的安装1起吊：发电机上的吊环仅用于起吊发电机本身，务必不能用来起吊整个机组。2双轴承发电机的安装：1). 应装上弹性联轴器;2). 如果没有过渡节, 则机组配套厂家应提供合适的防护罩.3). 保证

15、对中, 发动机和发电机的同轴度和平行度应不超过0.1mm.3. 单轴承发电机的安装：1). 检查飞轮壳配合面至飞轮配合面的距离, 其公差范围应控制在0.5mm内, 以保证发动机或发电机的轴承不被卡死.2). 检查发动机的飞轮壳和飞轮尺寸是否与发电机的端盖和联轴片尺寸一致.3). 对准联轴片和飞轮上的孔时,应通过转动发动机上的初级滑轮, 而不能通过发电机上的风扇来转动转子.4. 机组的安装及其位置1). 确保发电机的环境温度不超过402). 远离潮湿和灰尘.第七章 维护和保养发电机在首次使用前包括停机一段时间后重新使用, 必须进行必要的机械检查和电气检查.1. 机械检查1） 所有的紧固应拧紧;2

16、） 所有的电气接头(包括AVR)应牢固无松动.3） 对轴承的过热和振动进行检查.2. 电气检查1） 检查接线是否正确;2） 绕组绝缘状况进行检查, 方法如下:. 首先切断AVR;. 用500V兆欧表测量对地绝缘电阻;. 如果绝缘电阻值小于1M, 发电机绝对不能运行;. 绕组必须烘干, 烘干方法有三个: A). 将发电机放在100/110的烘箱中烘干24小时;(不带AVR) B). 将热空气吹进发电机并运转发电机;(断开励磁机) C). 定子短路法: 将三相输出短接, 在励磁机定子引线接上一个串有约10(50W)变阻器电池(注意极性), 使发电机在额定转速下运行, 用变阻器调节励磁机定子的磁场电流, 是短路电流控制在额定电流(用钳形电流表来监视). D). 烘干过程, 通过检查绝缘电阻来监视烘干效果, 直到绝缘电阻稳定.第八章 运行做好机械检查和电气检查发现没问题后, 就可投入运行. 出厂时包括AVR等工厂都已设置好, 如果用户需要重新设置, 应详细阅读说明书.1） 电压大小通过电压水平调节电位器来调节;2） 电压振荡通过电压增益调节电位器来调节;3） 并车运行调节: AVR应具有正交调差功能. 并车条件: 频率相同、电压相同、电压相位角相同;. 步骤:A. 确保发动机的调速率是一致的; B. 将AVR上的