概述

　　電能是現(xiàn)代社會(huì)主要的能源之一。發(fā)電機(jī)是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備，它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，科技及日常生活中有廣泛的用途。

　　發(fā)電機(jī)的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。

　　發(fā)電機(jī)的分類(lèi)可歸納如下：

　　直流發(fā)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)；同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)(很少采用)

　　交流發(fā)電機(jī)還可分為單相發(fā)電機(jī)與三相發(fā)電機(jī)。

　結(jié)構(gòu)及工作原理

　　發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋、機(jī)座及軸承等部件構(gòu)成。

　　定子由機(jī)座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。

　　轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(有磁扼.磁極繞組)滑環(huán)、(又稱銅環(huán).集電環(huán)).風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。

　　由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來(lái)，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，通過(guò)接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。

　　汽輪發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)配套的發(fā)電機(jī)。為了得到較高的效率，汽輪機(jī)一般做成高速的，通常為3000轉(zhuǎn)／分（頻率為50赫）或3600轉(zhuǎn)／分（頻率為60赫）。站中汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速較低，但也在1500轉(zhuǎn)/分以上。高速汽輪發(fā)電機(jī)為了減少因離心力而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力以及降低風(fēng)摩耗，轉(zhuǎn)子直徑一般做得比較小，長(zhǎng)度比較大，即采用細(xì)長(zhǎng)的轉(zhuǎn)子。特別是在3000轉(zhuǎn)／分以上的大容量高速機(jī)組，由于材料強(qiáng)度的關(guān)系，轉(zhuǎn)子直徑受到嚴(yán)格的限制，一般不能超過(guò)1.2米。而轉(zhuǎn)子本體的長(zhǎng)度又受到臨界速度的限制。當(dāng)本體長(zhǎng)度達(dá)到直徑的6倍以上時(shí)，轉(zhuǎn)子的第二臨界速度將接近于電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，運(yùn)行中可能發(fā)生較大的振動(dòng)。所以大型高速汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的尺寸受到嚴(yán)格的限制。10萬(wàn)千瓦左右的空冷電機(jī)其轉(zhuǎn)子尺寸已達(dá)到上述的極限尺寸，要再增大電機(jī)容量，只有靠增加電機(jī)的電磁負(fù)荷來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此必須加強(qiáng)電機(jī)的冷卻。所以5～10萬(wàn)千瓦以上的汽輪發(fā)電機(jī)都采用了冷卻效果較好的氫冷或水冷技術(shù)。70年代以來(lái)，汽輪發(fā)電機(jī)的容量已達(dá)到130～150萬(wàn)千瓦。從1986年以來(lái)，在高臨界溫度超導(dǎo)電材料研究方面取得了重大突破。超導(dǎo)技術(shù)可望在汽輪發(fā)電機(jī)中得到應(yīng)用，這將在汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)展產(chǎn)生一個(gè)新的飛躍。

選擇發(fā)電機(jī)機(jī)組節(jié)約成本的技巧

　　 如上述的機(jī)組選用方法，存在一個(gè)很大的問(wèn)題，即認(rèn)為發(fā)電機(jī)的額定容量等同發(fā)電機(jī)組的額定輸出功率，并按此進(jìn)行選型，結(jié)果造成用戶投資浪費(fèi)，且發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期在輕載條件下工作還會(huì)對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)不利，發(fā)動(dòng)機(jī)一般不允許長(zhǎng)時(shí)間工作于30%負(fù)載以下，C400D5EB康明斯電力發(fā)電機(jī)組，否則將會(huì)出現(xiàn)排氣歧管漏油、運(yùn)動(dòng)部件磨損加劇、油耗上升、發(fā)動(dòng)機(jī)壽命短等現(xiàn)象。發(fā)電機(jī)組的輸出有功功率大小取決于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的出力，而視在功率則主要取決于發(fā)電機(jī)的容量，發(fā)電機(jī)組在帶UPS負(fù)載時(shí)，只要加大發(fā)電機(jī)的容量，其瞬態(tài)特性就會(huì)大大的增強(qiáng)，而整臺(tái)機(jī)組的輸出有功功率其實(shí)并未增加，因而不妨采用“小馬拉大車(chē)”的方式來(lái)解決，即柴油機(jī)的功率按照所有負(fù)載有功功率之和略大來(lái)選擇，發(fā)電機(jī)功率則按照上面所說(shuō)的方法來(lái)配置。下面以一個(gè)案例分析一下還是以400KVA的UPS為例

　　1）發(fā)電機(jī)：選用史丹福無(wú)刷永磁勵(lì)磁形式，LVI634D，其視在功率為1000kVA(發(fā)電機(jī)容量較大，可耐受更強(qiáng)的諧波沖擊)

　　2）發(fā)動(dòng)機(jī)有功功率需要是UPS有功功率1.2-1.5倍左右，才可確保機(jī)組的正常工作：選用瑞典富豪TAD1631GE，其有功功率為：440kW，如下計(jì)算

　　  400X0.8=320kWX1.2倍=384kW

　　由于發(fā)動(dòng)機(jī)占有機(jī)組整個(gè)成本的70%以上，僅僅提高發(fā)電機(jī)的容量而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的容量，首先會(huì)節(jié)省用戶成本，另外也可保證用戶設(shè)備的正常使用，而且按上述計(jì)算，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作好的工作狀態(tài)，負(fù)載值約為發(fā)動(dòng)機(jī)容量的87%（384/440=51%），而如選用1000kVA左右的機(jī)組，負(fù)載值約為（384/（1000*0.8）=48%）。

　　所以我們合理分析我們的UPS和發(fā)電機(jī)的合理匹配后就會(huì)節(jié)約不少的成本了。

在線式測(cè)量法

　　(1)在直流供電系統(tǒng)中，調(diào)整UPS輸出電壓至保護(hù)電壓，由蓄電池對(duì)實(shí)際負(fù)載供電，在放電中找出蓄電池組中電壓低、容量差的一只蓄電池作為容量試驗(yàn)對(duì)象。

　　(2)打開(kāi)UPS對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電，等蓄電池組充滿電后穩(wěn)定1h以上。

　　(3)對(duì)(1)中放電時(shí)找出差的那只蓄電池進(jìn)行10小時(shí)率放電試驗(yàn)。放電前后要測(cè)量、記錄該蓄電池的端電壓、溫度、放電時(shí)間和室溫。以后每隔1h測(cè)量記錄一次，放電快到終止電壓時(shí)，應(yīng)隨時(shí)測(cè)量記錄，以便準(zhǔn)確記錄放電時(shí)間。

　　(4)放電電流乘以放電時(shí)間即為蓄電池組的容量。如果室溫不是25℃時(shí)，則應(yīng)按照式(1)換算成25℃時(shí)的容量。

　　(5)放電試驗(yàn)結(jié)束后，用充電機(jī)對(duì)該只蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充電，恢復(fù)其容量。

　　(6)根據(jù)測(cè)量記錄數(shù)據(jù)繪制放電曲線。

　　2.3 核對(duì)性放電試驗(yàn)法

　　為了能隨時(shí)掌握蓄電池組的大致容量，進(jìn)行核對(duì)性放電試驗(yàn)是必要的，其方法是:

　　(1)在直流供電系統(tǒng)中，調(diào)整UPS輸出電壓至保護(hù)電壓，由蓄電池對(duì)實(shí)際負(fù)載供電。蓄電池組放電前后要測(cè)量記錄每只電池的端電壓、溫度、室溫和放電時(shí)間。放出額定容量的30%～40%為止。

　　(2)放電結(jié)束后，要對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，充入電量為放出電量的1.2倍以上。

(3)根據(jù)測(cè)量記錄的數(shù)據(jù)繪制放電曲線，留作以后再次測(cè)量時(shí)比較。

　　說(shuō)明:

　　(1)對(duì)于UPS供電系統(tǒng)的蓄電池組，不建議采用離線式測(cè)量法進(jìn)行容量測(cè)試。

　　(2)進(jìn)行在線式測(cè)量法和核對(duì)性容量試驗(yàn)時(shí)，對(duì)于本身具備蓄電池放電測(cè)試功能的UPS設(shè)備，需要開(kāi)啟蓄電池放電檢測(cè)功能對(duì)蓄電池進(jìn)行放電試驗(yàn)。對(duì)于沒(méi)有該功能的UPS，需要關(guān)斷其交流輸入電源，進(jìn)行放電試驗(yàn)。

　　2.4 注意事項(xiàng)

　　(1)在容量測(cè)試期間保證系統(tǒng)運(yùn)行是非常重要的，因此在做容量試驗(yàn)時(shí)應(yīng)提前了解市電有無(wú)計(jì)劃性停電，備用發(fā)電機(jī)組應(yīng)處于良好狀態(tài)。

　　(2)在進(jìn)行蓄電池容量放電試驗(yàn)前，應(yīng)用萬(wàn)用表、內(nèi)阻儀、電導(dǎo)儀對(duì)蓄電池的性能進(jìn)行一次預(yù)防性檢測(cè)。

　　(3)為保證容量測(cè)試的準(zhǔn)確性，應(yīng)采用蓄電池容量在線測(cè)試儀器和假負(fù)載進(jìn)行測(cè)試。

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