发电机的发电过程是一种能量转换过程,例如,水流动的能量带动水轮机转动,由水轮机带动发电机转动,并输出感应电动势,即将水库中水流的能量转换为电能。发电机基本的工作过程即为将各种带动发电机转子转动的机械能,通过电磁感应转换为电能的过程。
直流发电机的工作原理:
直流发电机工作时,外部机械力的作用带动导体线圈在磁场中转动,并不断切割磁感线,产生感应电动势。当外部机械力带动绕组转动时,线圈ab和cd分别做切割磁感线动作,根据电磁感应原理,绕组内部产生电流,电流的方向由右手定则可判断为:感应电流经线圈dc→cb→ba、换向器1、电刷A、电流表、电刷B、换向器2形成回路。直流发电机转子绕组转过90°后的工作过程。当绕组转过90°时,两个绕组边处于磁场物理中性面,且电刷不与换向片接触,绕组中没有电流流过,F=0,转矩消失。
直流发电机转子绕组再经90°旋转后的工作过程。受外部机械力作用,转子绕组继续旋转,这时绕组继续做切割磁感线动作,绕组中又可产生感应电流,该感应电流经绕组ab→bc→cd、换向器2、电刷A、电流表、电刷B、换向器1形成回路。
发电机运行率因数过高或过低造成的危害
发电机额定功率因数过高实际上是指当发电机同时在额定有功功率和额定视在功率运行工况(一般在滞相方式)下运行时的功率因数值,同样的额定有功功率机组,如果其额定功率因数越低,则说明运行时带无功的能力相对较强,机组额定电流也增加,从而使造价增加。
一般发电机额定功率因数均为0.9左右。
发电机运行中,从理论上讲,在同样的机端电压下,如果在同样的有功出力下,功率因数越高,那么所发的无功越少,发电机电势就越低,发电机的静态运行稳定水平下降。
发电机运行中,如果要降低功率因数至额定值以下,则必须降低其有功出力,以使定子和转子电流不超限,既不经济,又不安全。这种运行方式往往在当系统发生事故,无功缺额较为严重,要求发电机减发有功增发无功时出现。
柴油发电机组诊断与排除诊断故障时,以先易后难、先外后内的原则进行。
①如果发动机正在工作时,出现的供油不足或不供油。外观检查低压油路是否有漏油现象。如果有漏油现象,便是故障所在,应有针对性地地排除漏油。
②如果发动机工作时良好,熄灭火后再起动却很困难。观察熄火装置,是否仍在停油位置,如果是,便是故障所在,可将其扳回供油位置,并查明熄火装置不能自动回位的原因,然后予以排除。
③如果发动机是突然熄火,可检查油箱是否有油。若油箱内的油用完,应添加;如果油箱有油,应再检查电磁断油阀。其检查方法是:用一导线(取代原导线一端) 搭接电源,另一端搭接电磁断油阀火线接柱,若发动机能发动,说明电磁断油阀导线断路,否则,多数是由于电磁断油阀线圈损坏,应更换新件。
④检查增压补偿器时,从发动机进气管上拆下增压补偿器管,一边用嘴向管内吹气,一边起动发动机。如果发动机能起动,说明增压装置压力过小,应予以排除。如 果向增压补偿器管内吹气有漏气现象,说明气管漏气或膜片破裂,它是引起供油量减小或不供油的故障所在。应进而查明情况并进行排除。
转子绕组内的感应电动势是一种交变电动势,而在电刷AB端的电动势却是直流电动势,即通过换向器配合电刷,使转子绕组输出的电流始终是一个方向,即为直流发电机的工作原理。值得注意的是,在实际直流发电机中,转子绕组并不是单线圈,而是由许多线圈组成的,绕组中的这些线圈均匀地分布在转子铁芯的槽内,线圈的端点接到换向器的相应滑片上。换向器实际上由许多弧形导电滑片组成,彼此用云母片相互绝缘。线圈和换向器的滑片数目越多,发电机产生的直流电脉动就越小。一般中小型直流发电机输出的电压有115V、230V、460V,大型直流发电机输出电压为800V左右。
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