柴油发电机工作原理及应用

柴油发电机的基本结构是由柴油机和发电机组成，柴油机作动力带动发电机发电。先说柴油机的基本结构：它由气缸、活塞、气缸盖、进气门、排气门、活塞销、连杆、曲轴、轴承和飞轮等构件构成。柴油发电机的柴油机一般是单缸或多缸四行程的柴油机，下面我只说说单缸四行程柴油机的工作基本原理：柴油机起动是通过人力或其它动力转动柴油机曲轴使活塞在顶部密闭的气缸中作上下往复运动。活塞在运动中完成四个行程：进气行程、压缩行程、燃烧和作功（膨胀）行程及排气行程。当活塞由上向下运动时进气门打开，经空气滤清器过滤的新鲜空气进入气缸完成进气行程。活塞由下向上运动，进排气门都关闭，空气被压缩，温度和压力增高，完成压缩过程。活塞将要到达最顶点时，喷油器把经过滤的燃油以雾状喷入燃烧室中与高温高压的空气混合立即自行着火燃烧，形成的高压推动活塞向下作功，推动曲轴旋转，完成作功行程。上海翻译公司作功行程完了后，活塞由下向上移动，排气门打开排气，完成排气行程。每个行程曲轴旋转半圈。经若干工作循环后，柴油机在飞轮的惯性下逐渐加速进入工作。柴油机曲轴旋转便带动发电机转动发电，发电机有直流发电机和交流发电机。基本运作原理：柴油机驱动发电机运转，这是根本。将柴油的能量转化为电能。在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为作功。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用电磁感应原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、网页设计保护器件和回路。柴油发电机组的结构分析：一台普通型柴油发电机组主要由柴油机、发电机以及控制系统三部分组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前市场上的柴油发电机组使用刚性连接的比较多一些，柴油机和发电机连接好之后安装在公共底架上，然后配上各种起保护作用的传感器，如水温传感器，通过这些传感器，直观地把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器，就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值的时候控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是柴油发电机组的控制系统，控制屏一般安装在发电机上，称为背包式控制屏，也有部分是独立一个屏放置在操作室内，称为分体式控制屏，控制屏通过电缆和发电机以及传感器连接，分别显示电参数和柴油机运行参数。此外，发电机组还有底盘、联轴器、散热器、燃油箱，有的还装设有消声器和外罩。直流发电机主要由发电机壳、磁极铁芯、磁场线圈、电枢和炭刷等组成。工作发电原理：当柴油机带动发电机电枢旋转时，由于发电机的磁极铁芯存在剩磁，所以电枢线圈便在磁场中切割磁力线，根据电磁感应原理，乳化机由磁感应产生电流并经炭刷输出电流。交流发电机主要由磁性材料制造多个南北极交替排列的永磁铁（称为转子）和硅铸铁制造并绕有多组串联线圈的电枢线圈（称为定子）组成。工作发电原理：转子由柴油机带动轴向切割磁力线，定子中交替排列的磁极在线圈铁芯中形成交替的磁场，转子旋转一圈，磁通的方向和大小变换多次，由于磁场的变换作用，在线圈中将产生大小和方向都变化的感应电流并由定子线圈输送出电流。为了保护用电设备，并维持其正常工作，发电机发出的电流还需要调节器进行调节控制等等。空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。汽油机驱动发电机运转，将汽油的能量转化为电能。在汽油机汽缸内，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行作功。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装，就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。1.概述电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。发电机的分类可归纳如下：发电机直流发电机、交流发电机同步发电机、异步发电机（很少采用）交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。［编辑本段］2.结构及工作原理发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。［编辑本段］交流发电机伟大的发明者尼古拉・特斯拉（NikolaTesla，1856年一1943年,1856年7月10日出生）是世界知名的支明家、物理学家、机械工程师和电机工程师。塞尔维亚血统的他出生在克罗地亚（后并入奥地利帝国）。特斯拉被认为是历史上一位重要的发明家。他在19世纪末和20世纪初对电和磁性的贡献也是知名的。他的专利和理论工作形式依据现代交变电流电力（AC）的系统，包括多相电力分配系统和AC马达，帮助了他带起第二次工业革命。他是一个被世界遗忘的伟人。交流发电机就是他发明的，而爱迪生钟爱自己发明的直流发电机，极力打压Tesla。如果Tesla不是被迫放弃了交流电的专利权供世人免费使用（每马力$2.53），那他会是世界上最富有的人。他的梦想就是给世界提供用之不竭的能源。他的一生很悲惨，非常的同情他，但他是一个绝世天才，很遗憾没有多少人记得他。发电机的工作原理是电磁感应工作时发生的能量转化是机械能转化为内能柴油发电机的工作原理是利用电磁感应原理柴油机曲轴旋转便带动发电机转动发电，发电机有直流发电机和交流发电机。直流发电机主要由发电机壳、磁极铁芯、磁场线圈、电枢和炭刷等组成。交流发电机主要由磁性材料制造多个南北极交替排列的永磁铁（称为转子）和硅铸铁制造并绕有多组串联线圈的电枢线圈（称为定子）组成。直流发电机与交流发电机在工作原理上有所不同，但是最终达到了发电的目标。柴油发电机组是一种小型发电设备，系指以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。柴油发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过12h，其输出功率将低于额定功率约90%。若使用者需要长时间不间断使用，则需要配置常用型发电机组，也就是应机组应该要考虑到长时间工作机组功率下降这一点了。常用功率和备用功率的关系是：比如用户需要100KW柴油发电机组，常用100KW的柴油发电机组备用功率为100KW*110%=110KW。也就是备用100KW的柴油发电机组的常用功率为90KW。尽管柴油发电机组的功率较低，但由于其体积小、灵活、轻便、配套齐全，便于操作和维护，所以广泛应用于矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等部门，作为备用电源或临时电源。柴油发电机组属自备电站交流供电设备的一种类型，是一种小型独立的发电设备，以内燃机作动力，驱动同步交流发电机而发电。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。柴油发电机组是由内燃机和同步发电机组合而成的，内燃机的最大功率受零部件的机械负荷和热负荷的限制，称为额定功率，交流同步发电机的额定功率是指在额定转速下，长期连续运转时，输出的额定功率，通常把柴油机输出额定功率与同步交流发电机输出的额定功率之间，称为匹配比。注：后面还有一个版本发电机求助编辑百科名片发电机发电机（英文名称：Generators）是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。目录基本介绍主要结构主要分类工作原理相关规程注意事项主要特性展开基本介绍主要结构主要分类工作原理相关规程注意事项主要特性展开编辑本段基本介绍发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。发电机（图1）因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。编辑本段主要结构发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。

定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。编辑本段主要分类编辑本段主要分类发电机分:发电机（图3发电机（图3）直流发电机和交流发电机；交流发电机分：同步发电机和异步发电机（很少采用）；交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。发电机的种类有很多种。从原理上分为同步发电机、异步发电机、单相发电机、三相发电机。从产生方式上分为汽轮发电机、水轮发电机、柴油发电机、汽油发电机等。从能源上分为火力发电机、水力发电机等。编辑本段工作原理柴油发电机柴油机驱动发电机运转，发电机（图4）将柴油的能量转化为电能。在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。汽油发电机汽油机驱动发电机运转，将汽油的能量转化为电能。在汽油机汽缸内，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行作功。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装，就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。编辑本段相关规程安装规程机组启动前的准备：1、检查润滑油的油位、发电机（图5）冷却液液位、燃油量；[1]2、检查柴油机的供油、润滑、冷却等系统各个管路及接头有无漏油漏水现象；3、检查电气线路有无破皮等漏电隐患，接地线电气线路是否松动，机组与基础的连接是否牢固；4、若环境温度低于零度时，须在散热器内添加一定比例的防冻剂；5、柴油发电机组第一次启动或停机较长时间后再次启动，应先用手压泵排尽燃油系统内的空气。启动：1、合上控制箱内的保险后，按启动按钮，按下按钮3~5s，若启动不成功，应等20s左右再次启动。若多次启动不成功，应停止启动操作，排除电瓶电压或油路等故障因数后，再次启动；2、启动时应观察几油压力，若油压无显示或很低时，应立即停车检查。运行：1、机组启动后，检查控制箱模块各项参数；机油压力、发电机（图6）水温、电压、频率等;2、通常情况下，机组启动后转速直接达到额定转速；有怠速要求的机组，怠速时间一般为3~5min，怠速时间不易过长，否则可能烧坏发电机相关元器件；3、检查机组油路、水路及电器的渗漏情况；4、检查机组各连接处的紧固情况，看有无松动和剧烈振动；5、观察机组各种保护和监视装置是否正常；6、当转素达到额定转速，起空载运行的各项参数稳定后，合闸供电；7、检查确认控制屏各项参数是否在允许的范围内，再次检查机组的振动，有无三漏及其他故障；8、机组运行时严禁超载。正常停机：停机前必须先分闸，发电机（图7）一般情况卸载后需运行3~5min停机。紧急停机：1、发电机组运转出现异常情况时，必须立即停机；2、紧急停机时，按下急停按钮或将喷油泵停机控制手柄迅速推倒停车位置。保养事项：1、柴油机滤芯更换时间为300H；空气滤芯更换时间为每400H；机油滤芯第一次更换时间为50H，以后为250H。2、机油第一次更换时间为50H，以后机油正常更换时间为每250H。

操作规程1、启动前应检查燃油箱油量是否充足，各油管及接头处无漏油现象;发电机（图8）发电机（图8）冷却系统水量是否充足、清洁、无渗漏，风扇皮带松紧是否合适。检查内燃机与发电机传动部分应连接可靠，输出线路的导线绝缘良好，各仪表齐全、有效。2、启动后，应低速运转3〜5分钟，待温度和机油压轮均正常后，方可开始作业。发电机在升速中应无异响，滑环及整流子上电刷接触良好，无跳动及冒火花现象。待运转稳定，频率、电压达到额定值后，方可向外供电。3、运行中出现异响、异味、水温急剧上升及机油压力急剧下降等情况时，应立即停机检查并排除故障。4、发电机功率因数不得超过迟相（滞后）0.95。频率值的变动范围不得超过0.5HZ。5、停机前应先切断各供电分路主开关，逐步减少载荷，然后切断发电机供电主开关，将励磁变阻器复回到电阻最大值位置，使电压降至最低值，再切断励磁开关和中性点接地开关，最后停止内燃机运转。编辑本段注意事项编辑本段注意事项正确使用和维护发电机组可延长发电机组的使用寿命:起动前的准备工作：1、机房操作人员应遵守安全操作规程，发电机（图9）穿工作服和绝缘鞋，机组人员应分工明确；2、检查飞轮及发电机部分防栏杆罩是否完好；3、检查各变速箱、离合器、调速器、油位、各紧固件等，确认完好，油水温度不低于20度时，方可起动；4、将各系统管路闸门设置在“工作”位置；5、检查传动机构的链接螺栓，并紧固好；6、将离合器手柄压力是否正常，超速保险装置是否定位；7、检查贮气瓶压力是否正常，超速保险装置是否定位；8、打开打气泵的排污阀；9、检查循环水泵、机油泵、燃油泵是否正常；10、将励磁电阻置于最大的电阻位置，并将送电开关断开。起动和运行操作：1、对于停机超过24h的机组，须先打开试动阀，并起动机油泵。发电机（图10）对于停机超过7天的机组，应测量励磁机及操作电路的绝缘电阻，必须符合要求;2、起动燃油泵，放出管路中的空气，观察电压是否在规定的范围内。若正常，方可进行正式起动；3、察看起动电源的电压是否符合要求。若电压正常，按下起动按钮等柴油发动机正常运行后即松开；4、当柴油发动机运转后，观察机油压力表的指示值，当升到规定值以上时，停止机油泵，并关闭扫气泵排污阀，穿好前离合器螺钉；5、当发电机起动后，即认为发电机及全部电气设备均已带电，人体不得接触带电部位；6、发电机起动后，应逐渐提高柴油发动机的转速，并进行送电前的检查；7、逐渐调整柴油发动机的转速，但在调整时应注意观察发电机运转是否正常。正常时，集电环及换向器上的电刷应无跳动、无冒火花现象、无异常响声；8、调整发电机输出的电压和频率，其电压值应稳定并达到380v+-10v，频率应达到50Hz+-0.5Hz。编辑本段主要特性工作特性：表征同步发电机性能的主要是空载特性和负载运行特性。发电机（图11）这些特性是用户选用发电机的重要依据。空载特性：发电机不接负载时，电枢电流为零，称为空载运行。此时电机定子的三相绕组只有励磁电流If感生出的空载电动势E0（三相对称），其大小随If的增大而增加。但是，由于电机磁路铁心有饱和现象，所以两者不成正比。反映空载电动势E0与励磁电流If关系的曲线称为同步发电机的空载特性。电枢反应：当发电机接上对称负载后，电枢绕组中的三相电流会产生另一个旋转磁场，称电枢反应磁场。其转速正好与转子的转速相等，两者同步旋转。同步发电机的电枢反应磁场与转子励磁磁场均可近似地认为都按正弦规律分布。它们之间的空间相位差取决于空载电动势E0与电枢电流I之间的时间相位差。电枢反应磁场还与负载情况有关。当发电机的负载为电感性时，电枢反应磁场起去磁作用，会导致发电机的电压降低；当负载呈电容性时，电枢反应磁场起助磁作用，会使发电机的输出电压升高。负载运行特性：主要指外特性和调整特性。外特性是当转速为额定值、励磁电流和负载功率因数为常数时，发电机端电压U与负载电流I之间的关系。调整特性是转速和端电压为额定值、负载功率因数为常数时，励磁电流If与负载电流I之间的关系。同步发电机的电压变化率约为20〜40%。一般工业和家用负载都要求电压保持基本不变。为此，随着负载电流的增大，必须相应地调整励磁电流。虽然调整特性的变化趋势与外特性正好相反，对于感性和纯电阻性负载，它是上升的，而在容性负载下，一般是下降的。编辑本段常见种类风力发电机作为一种价格低廉、运行可靠、无温室气体排放的新型发电系统，发电机（图12）风力发电系统的安装容量正在以每年超过30%的增长率在世界范围得到日益广泛的应用，已经形成一个年产值超过五十亿美元的全球性产业。但是用于边远地区独立供电的小型风力发电系统还需要克服很多技术上的难点才能得以广泛的应用。随着我国对“三农”投入力度加大，经济持续快速发展，广大农、牧、渔民对改善生活环境，提高生活质量，解决生活用电的迫切要求，采用小型风力发电系统为局部负载提供电力，不仅可以减少一次性巨额投资，还可以免除火力发电系统的温室气体排放，改善环境和农村地区的能源结构，有益于可持续性发展。风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。运行管理：风力发电机组的控制系统是采用工业微处理器进行控制，发电机（图13）一般都由多个CPU并列运行，其自身的抗干扰能力强，并且通过通信线路与计算机相连，可进行远程控制，这大大降低了运行的工作量。所以风机的运行工作就是进行远程故障排除和运行数据统计分析及故障原因分析。远程故障排除：风机的大部分故障都可以进行远程复位控制和自动复位控制。风机的运行和电网质量好坏是息息相关的，为了进行双向保护，风机设置了多重保护故障，如电网电压高、低，电网频率高、低等，这些故障是可自动复位的。由于风能的不可控制性，所以过风速的极限值也可自动复位。还有温度的限定值也可自动复位，如发电机温度高，齿轮箱温度高、低，环境温度低等。风机的过负荷故障也是可自动复位的。除了自动复位的故障以外，其它可远程复位控制故障引起的原因有以下几种：1、风机控制器误报故障；2、各检测传感器误动作；3、控制器认为风机运行不可靠。运行数据统计分析：对风电场设备在运行中发生的情况进行详细的统计分析是风电场管理的发电机（图14）一项重要内容。通过运行数据的统计分析，可对运行维护工作进行考核量化，也可对风电场的设计，风资源的评估，设备选型提供有效的理论依据。每个月的发电量统计报表，是运行工作的重要内容之一，其真实可靠性直接和经济效益挂钩。其主要内容有：风机的月发电量，场用电量，风机的设备正常工作时间，故障时间，标准利用小时，电网停电，故障时间等。风机的功率曲线数据统计与分析，可对风机在提高出力和提高风能利用率上提供实践依据。通过对风况数据的统计和分析，掌握各型风机随季节变化的出力规律，并以此可制定合理的定期维护工作时间表，以减少风资源的浪费。小型风力发电机：风力发电机组是将风能转化为电能的机械。从能量转换的角度看，风力发电机组由两大部分组成：其一是风力机，它的功能是将风能转换为机械能；其二是发电机，它的功能是将机械能转换为电能。小型风力发电系统结构一般由风轮、发电机、尾舵和电气控制部分等构成。发电机（图15）常规的小型风力发电机组多由感应发电机或永磁同步发电机加AC/DC变换器、蓄电池、逆变器组成。在风的吹动下，风轮转动起来，使空气动力能转变成了机械能（转速+扭矩）。风轮的轮毂固定在发电机轴上，风轮的转动驱动了发电机轴的旋转，带动永磁三相发电机发出三相交流电。风速的不断变化、忽大忽小，发电机发出的电流和电压也随着变化。发出的电经过控制器的整流，由交流电变成了具有一定电压的直流电，并向蓄电池进行充电。从蓄电池组输出的直流电，通过逆变器后变成了220V的交流电，供给用户的家用电器。风力发电机根据应用场合的不同又分为并网型和离网型风力机。离网型风力发电机亦称独立运行风力机，是应用在无电网地区的风力机，一般功率较小。独立运行风力机一般需要与蓄电池和其他控制装置共同组成独立运行风力机发电系统。这种独立运行系统可以是几kW乃至几十kw，解决一个村落的供电系统，也可以是几十到几百W的小型风力发电机组以解决一家一户的供电。由于风能的随机性，发电机所发出电能的频率和电压都是不稳定的，以及蓄电池只能存储直流电能，无法为交流负载直接供电。因此，为了给负载提供稳定、高质量的电能和满足交流负载用电，需要在发电机和负载之间加入电力变换装置，这种电力变换装置主要由整流器、逆变器、控制器、蓄电池等组成。小型风力发电系统作为农村能源的组成部分，它的推广应用对于改善用电结构，特别是边远山区的生产、生活用能，推动生态环境建设诸领域的发展将发挥积极作用，因此具有广阔的市场前景。风能具有随机性和不确定性，风力发电系统是一个复杂系统。简化小型风力发电系统的结构、降低成本、提高可靠性及实现系统优化运行，对于小型风力风力发电系统的推广具有非常重要意义。风力发电机维护：风力发电机是集电气、机械、空气动力学等各学科于一体的综合产品，发电机（图16）各部分紧密联系，息息相关。风力机维护的好坏直接影响到发电量的多少和经济效益的高低；风力机本身性能的好坏，也要通过维护检修来保持，维护工作及时有效可以发现故障隐患，减少故障的发生，提高风机效率。风机维护可分为定期检修和日常排故维护两种方式。1、风机的定期检修维护定期的维护保养可以让设备保持最佳期的状态，并延长风机的使用寿命。定期检修维护工作的主要内容有：风机联接件之间的螺栓力矩检查（包括电气连接），各传动部件之间的润滑和各项功能测试。风机在正常运行中时，各联接部件的螺栓长期运行在各种振动的合力当中，极易使其松动，为了不使其在松动后导致局部螺栓受力不均被剪切，必须定期对其进行螺栓力矩的检查。在环境温度低于-5°C时，应使其力矩下降到额定力矩的80%进行紧固，并在温度高于-5°C后进行复查。一般对螺栓的紧固检查都安排在无风或风小的夏季，以避开风机的高出力季节。风机的润滑系统主要有稀油润滑（或称矿物油润滑）和干油发电机（图17）润滑（或称润滑脂润滑）两种方式。风机的齿轮箱和偏航减速齿轮箱采用的是稀油润滑方式，其维护方法是补加和采样化验，若化验结果表明该润滑油已无法再使用，则进行更换。干油润滑部件有发电机轴承，偏航轴承，偏航齿等。这些部件由于运行温度较高，极易变质，导致轴承磨损，定期维护时，必须每次都对其进行补加。另外，发电机轴承的补加剂量一定要按要求数量加入，不可过多，防止太多后挤入电机绕组，使电机烧坏。定期维护的功能测试主要有过速测试，紧急停机测试，液压系统各元件定值测试，振动开关测试，扭缆开关测试。还可以对控制器的极限定值进行一些常规测试。定期维护除以上三大项以外，还要检查液压油位，各传感器有无损坏，传感器的电源是否可靠工作，闸片及闸盘的磨损情况等方面。2、日常排故维护风机在运行当中，也会出现一些故障必须到现场去处理。首先要仔细观察风机内的安全平台和梯子是否牢固，有无连接螺栓松动，发电机（图18）控制柜内有无糊味，电缆线有无位移，夹板是否松动，扭缆传感器拉环是否磨损破裂，偏航齿的润滑是否干枯变质，偏航齿轮箱、液压油及齿轮箱油位是否正常，液压站的表计压力是否正常，转动部件与旋转部件之间有无磨损，各油管接头有无渗漏，齿轮油及液压油的滤清器的指示是否在正常位置等。第二是听，听一下控制柜里是否有放电的声音，有声音就可能是有接线端子松动，或接触不良，须仔细检查，听偏航时的声音是否正常，有无干磨的声响，听发电机轴承有无异响，听齿轮箱有无异响，听闸盘与闸垫之间有无异响，听叶片的切风声音是否正常。第三，清理干净自己的工作现场，并将液压站各元件及管接头擦净，以便于今后观察有无泄漏。水力发电机水利发电机是将水的动能和重力势能转换为机械功的动力机械（如：中国的三峡）。在发电这一块最好的要数核能发电，不过相对核能污染较大。所以中国广泛还是用煤炭发电。中国煤炭资源吃紧，煤炭价格一直在涨，这也是为什么会有电荒的出现的主要原因。同步发电机作发电机运行的同步电机。是一种最常用的交流发电机。在现代电力工业中，它广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。由于同步发电机一般采用直流励磁，当其单机独立运行时，通过调节励磁电流，能方便地调节发电机的电压。若并入电网运行，因电压由电网决定，不能改变，此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。同步发电机的定子、转子结构与同步电机相同，一般采用三相形式，只在某些小型同步发电机中电枢绕组采用单相。高速同步发电机：因大多数发电机与原动机同轴联动，火电厂都用高速汽轮机作原动机，发电机（图19）所以汽轮发电机通常用高转速的2极电机，其转速达3000转/分（在电网频率为60赫时，为3600转/分）。核电站多用4极电机，转速为1500转/分（当电网频率为60赫时，为1800转/分）。为适应高速、高功率要求，高速同步发电机在结构上一是采用隐极式转子，二是设置专门的冷却系统。隐极式转子：外表呈圆柱形，在圆柱表面开槽以安放直流励磁绕组，并用金属槽楔固紧，使电机具有均匀的气隙。由于高速旋转时巨大的离心力，要求转子有很高的机械强度。隐极式转子一般由高强度合金钢整块锻成，槽形一般为开口形，以便安装励磁绕组。在每一个极距内约有1/3部分不开槽，形成大齿；其余部分的齿较窄，称做小齿。大齿中心即为转子磁极的中心。有时大齿也开一些较小的通风槽，但不嵌放绕组；有时还在嵌线槽底部铣出窄而浅的小槽作为通风槽。隐极式转子在转子本体轴向两端还装有金属的护环和中心环。护环是由高强度合金制成的厚壁圆筒，用以保护励磁绕组端部不至被巨大的离心力甩出；中心环用以防止绕组端部的轴向移动，并支撑护环。此外，为了把励磁电流通入励磁绕组，在电机轴上还装有集电环和虫刷冷却系统：由于电机中能量损耗和电机的体积成正比，它的量级与电机线度量级的三次方成比例，而电机散热面的量级只是电机线度量级的二次方。因此，当电机尺寸增大时（受材料限制，增大电机容量就得加大其尺寸），电机每单位表面上需要散发的热量就会增加，电机的温丑将会提高。在高速汽轮发电机中，离心力将使转子表面和转子中心孔表面产生巨大的切向应力，转子直径越大，这种应力也越大。因此，在锻件材料允许的应力极限范围内，2极汽轮发电机的转子本体直径不能超过1250毫米。大型汽轮发电机要增大单机容量，只有靠增加转子本体的长度（即用细长的转子）和提高电磁负荷来解决。转子长度可达8米，已接近极限。要继续提高单机容量，只能是提高电机的电磁负荷。这使大型汽轮发电机的发热和冷却问题变得特别突出。对于50000千瓦以下的汽轮发电机，多采用闭路空气冷却系统用电机内的风扇吹拂发热部件降温。对于容量为5〜60万千瓦的发电机，广泛使用氢冷。氢气（纯度99%）的散热性能比空气好，用它来取代空气不仅散热效果好，而且可使电机的通风摩擦损耗大为降低，从而能显著提高发电机的效率。但是，采用氢冷必须有防爆和防漏措施，这使电机结构更为复杂，也增加了电极材料的消耗和成本。此外，还可采用液体介质冷却，例如水的相对冷却能力为空气的50倍，带走同样的热量，所需水的流量比空气小得多。因此，在线圈里采用一部分空心昱线，导线中通水冷却，就可以大大降低电机温升，延缓绝缘老化，增长电机寿命。低速同步发电机：多数由较低速度的水轮机或柴油机驱动。电机磁极数由4极到60极，甚至更多。对应的转速为1500〜100转/分及以下。由于转速较低，一般都采用对材料和制造工艺要求较低的凸极式转子。凸极式转子的每个磁极常由1〜2毫米厚的钢板叠成，用铆钉装成整体，磁极上套有励磁绕组。励磁绕组通常用扁铜线绕制而成。磁极的极靴上还常装有阻尼绕组。它是一个由极靴阻尼槽中的裸铜条和焊在两端的铜环形成的一个短接回路。磁极固定在转子磁轭上，磁轭由铸钢铸成。凸极式转子可分为卧式和立式两类。大多数同步电动机、同步调相机和内燃机或冲击式水轮机拖动的发电机，都采用卧式结构；低速、大容量水轮发电机则采用立式结构。卧式同步电机的转子主要由主磁极、磁轭、励磁绕组、集电环和转轴等组成。其定子结构与异步电机相似。立式结构必须用推力轴承承担机组转动部分的重力和水向下的压力。大容量水轮发电机中，此力可高达四、五十兆牛（约相当于四、五千吨物体的重力），所以这种推力轴承的结构复杂，加工工艺和安装要求都很高。按照推力轴承的安放位置，立式水轮发电机分为悬吊式和伞式两种。悬吊式的推力轴承放在上机架的上部或中部，在转速较高、转子直径与铁心长度的比值较小时，机械上运行较稳定。伞式的推力轴承放在转子下部的下机架上或水轮机顶盖上。负重机架是尺寸较小的下机架，可节约大量钢材，并能降低从机座基础算起的发电机和厂房高度。同步发电机的并联运行同步发电机绝大多数是并联运行，并网发电的。各并联运行的同步发电机必须频率、电压的大小和相位都保持一致。否则，并联合闸的瞬间，各发电机之间会产生内部环流，引起扰动，严重时甚至会使发电机遭受破坏。但是，两台发电机在投入并联运行以前，一般说来它们的频率与电压的大小和相位是不会完全相同的。为了使同步发电机能投入并联运行，首先必须有一个同步并列的过程。同步并列的方法可分为准同步和自同步两种。同步发电机在投入并联运行以后，各机负载的分配决定于发电机的转速特性。通过调节原动机的调速器，改变发电机组的转速特性，即可改变各发电机的负载分配，控制各发电机的发电功率。而通过调节各发电机的励磁电流，可以改变各发电机无功功率分配和调节电网的电压。永磁同步风力发电机：永磁同步风力发电机由于机械损耗小、运行效率高、维护成本低等优点成为继双馈感应风电机组之后的又一重要风力发电机型受到广泛关注，并逐渐开始投入使用。永磁同步风力发电系统基本结构如图1所示，它主要由风力机、永磁同步发动机、变频器和变压器组成。永磁同步风力发电的基本原理，就是利用风力带动风力机叶片旋转，拖动永磁同步发电机的转子旋转，实现发电。永磁同步风力发电系统和笼型变速恒频风力发电系统类似，只是所采用的发电机为永磁式发电机，转子为永磁式结构，不需外部提供励磁电源，提高了效率。它的变频恒速控制是在定子回路中实现的，把永磁同步发电机的变频的交流电通过变频器转变为电网同频的交流电，实现风力发电的并网，因此变频器的容量与系统的额定容量相同。在过去的几十年里，由于永磁材料性能和电力电子装置的改善，永磁同步发电机已变得越来越具吸引力了。采用永磁同步发电机的风力发电系统具有以下特点：1、永磁同步发电机系统不需要励磁装置，具有重量轻、效率高、功率因数高、可靠性好等优点；2、变速运行范围宽，即可超同步运行也可以亚同步运行;3、转子无励磁绕组，磁极结构简单、变频器容量小，可以做成多极电机；4、同步转速降低，使风轮机和永磁发电机可直接耦合，省去了风力发电系统中的齿轮增速箱，减小了发电机的维护工作并降低噪声，使直驱永磁风力发电机系统。适用场合：1、在电力设施匮乏、交通不便、缺乏常规燃料，但风力资源丰富的地区，可以解决部分用电问题，如为高速公路照明设备提供电源等；2、在单机容量比较小的风场，永磁同步发电系统能够高效并网发电；3、为农村、牧区、边防哨所、气象台站等偏远、负载较轻的用户，提供交流或直流电源。交流发电机在日常生活中，用交流发电机来供用电设备使用时，常发生用电设备不能正常工作的情况，其原因是发电机输出的交流电不够稳定，这时候需要电力稳压器来稳定电压，也就是日常生活中常用到的交流稳压电源，交流稳压电源能使发电机的输出电压精度稳定到用电设备正常工作所允许的范围。交流发电机构造交流发电机的构造稍显复杂。但是不论它是单相还是三相，都是由下列几个主要部分组成：⑴激磁部分：包括激磁机和磁场部分。⑵电枢部分。⑶机壳部分：包括装置备部分的铁架和机座。异步发电机异步发电机又称“感应发电机”。利用定子与转子间气隙旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用的一种交流发电机。其转子的转向和旋转磁场的转向相同，但转速略高于旋转磁场的同步转速。常用作小功率水轮发电机。交流励磁发电机由于转子方采用交流电压励磁，使其具有灵活的运行方式，在解决电站持续工频过电压、变速恒频发电、抽水蓄能电站电动-发电机组的调速等问题方面有着传统同步发电机无法比拟的优越性。交流励磁发电机主要的运行方式有以下三种:1）运行于变速恒频方式；2）运行于无功大范围调节的方式；3）运行于发电-电动方式。随着电力系统输电电压的提高，线路的增长，当线路的传输功率低于自然功率时，线路和电站将出现持续的工频过电压.为改善系统的运行特性，不少技术先进的国家，在6"世纪A"年代初开始研究异步发电机在大电力系统中的应用问题，并认为大系统采用异步发电机后，可提高系统的稳定性，可靠性和运行的经济性.异步发电机由于维护方便，稳定性好，常用作并网运行的小功率水轮发电机。当用原动机将异步电机的转子顺着磁场旋转方向拖动，并使其转速超过同步转速时，电机就进入发电机运行，并把原动机输入的机械能转变成电能送至电网。这时电机的励磁电流取自电网。异步发电机也可以并联电容，靠本身剩磁自行励磁，独立发电（见图）这时发电机的电压与频率由电容值、原动机转速和负载大小等因素决定。当负载改变，一般要相应地调节并联的电容值，以维持电压稳定。由于异步电机并联电容时，不需外加励磁电源就可独立发电，故在负荷比较稳定的场合，有可取之处。例如可用作农村简易电站的照明电源或作为备用电源等。测速发电机测速发电机是一种测量转速的微型发电机，他把输入的机械转速变换为电压信号输出，并要求输出的电压信号与转速成正比。测速发电机的分类：测速发电机分为直流测速发电机和交流测速发电机两大类。直流测速发电机：直流测速发电机本质上是一种微型直流发电机，按定子磁极的励磁方式分为电磁式和永磁式。直流测速发电机的工作原理与一般直流发电机相同。交流测速发电机：交流异步测速发电机的转子结构有笼型的，也有杯型的，在控制系统中多用空心杯转子异步测速发电机。空心杯转子异步测速发电机定子上有两个在空间上相互差90°电角度的绕组，一为励磁绕组，另一为输出绕组。交流异步测速发电机的误差主要有：非线性误差：由于直轴磁通变化使测速发电机产生非线性误差；剩余电压：实际运行