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發(fā)電機(jī)史話(huà) 19世紀(jì)初期,科學(xué)家們研究的重要課題,是廉價(jià)地并能方便地獲得電能的方法。
1820年,奧斯特成功地完成了通電導(dǎo)線(xiàn)能使磁針偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)后,當(dāng)時(shí)不少科學(xué)家又進(jìn)行了進(jìn)一步的研究:磁針的偏轉(zhuǎn)是受到力的作用,這種機(jī)械力,來(lái)自于電荷流動(dòng)的電力。那么,能否讓機(jī)械力通過(guò)磁,轉(zhuǎn)變成電力呢?科學(xué)家安培是這些研究者中的一個(gè),他實(shí)驗(yàn)的方法很多,但犯了根本性錯(cuò)誤,實(shí)驗(yàn)沒(méi)有成功。無(wú)刷自勵(lì)磁式以勵(lì)磁穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)已成為主流,但仍有一些廠(chǎng)家出于成本考慮在300KW以下的發(fā)電機(jī)組內(nèi)配置相復(fù)勵(lì)式的發(fā)電機(jī)。
另一位科學(xué)家科拉頓,在1825年做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn):把一塊磁鐵插入繞成圓筒狀的線(xiàn)圈中,他想,這樣或許能得到電流。為了防止磁鐵對(duì)檢測(cè)電流的電流表的影響,他用了很長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)把電表接到隔壁的房間里。他沒(méi)有助手,只好把磁鐵插到線(xiàn)圈中以后,再跑到隔壁房間去看電流表指針是否偏轉(zhuǎn)?,F(xiàn)在看來(lái),他的裝置是完全正確的,實(shí)驗(yàn)的方法也是對(duì)頭的,但是,他犯了一個(gè)實(shí)在令人遺憾的錯(cuò)誤,這就是電表指針的偏轉(zhuǎn),只發(fā)生在磁鐵插入線(xiàn)圈這一瞬間,一旦磁鐵插進(jìn)線(xiàn)圈后不動(dòng),電表指針又回到原來(lái)的位置。所以,等他插好磁鐵再趕緊跑到隔壁房間里去看電表,無(wú)論怎樣快也看不到電表指針的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。區(qū)別于鍍銅鋁線(xiàn),銅包鋁芯線(xiàn)是采用特殊模具在拉線(xiàn)成型時(shí)銅包鋁,銅層比鍍銅厚的多。要是他有個(gè)助手,要是他把電表放在同一個(gè)房間里,他就是個(gè)實(shí)現(xiàn)變機(jī)械力為電力的人了。但是,他失去了這個(gè)好機(jī)會(huì)。
又過(guò)了整整6年,到了1831年8月29日,美國(guó)科學(xué)家法拉第獲得了成功,使機(jī)械力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?。他的?shí)驗(yàn)裝置與科拉頓的實(shí)驗(yàn)裝置并沒(méi)有什么兩樣,只不過(guò)是他把電流表放在自己身邊,在磁鐵插入線(xiàn)圈的一瞬間,指針明顯地發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。他成功了。另一位科學(xué)家科拉頓,在1825年做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn):把一塊磁鐵插入繞成圓筒狀的線(xiàn)圈中,他想,這樣或許能得到電流。手使磁鐵運(yùn)動(dòng)的機(jī)械力終于轉(zhuǎn)變成了使電荷移動(dòng)的電力。
法拉第邁出了艱難的一步,他不斷研究,兩個(gè)月后,試制了能產(chǎn)生穩(wěn)恒電流的臺(tái)真正的發(fā)電機(jī)。標(biāo)志著人類(lèi)從蒸汽時(shí)代進(jìn)入了電氣時(shí)代。
一百多年來(lái),相繼出現(xiàn)了很多現(xiàn)代的發(fā)電形式,有風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、火力發(fā)電、原子能發(fā)電、熱發(fā)電、潮汐發(fā)電等等,發(fā)電機(jī)的構(gòu)造日臻完善,效率也越來(lái)越高,但基本原理仍與法拉第的實(shí)驗(yàn)一樣:少不了運(yùn)動(dòng)著的閉合導(dǎo)體,少不了磁鐵。
1發(fā)電機(jī)容量首先要滿(mǎn)足穩(wěn)定計(jì)算負(fù)荷需要,這包括消防負(fù)荷和保證負(fù)荷兩部分。在民用建筑中,設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組,通常首先是作為消防用電設(shè)備的備用電源。市電停電,即聯(lián)鎖開(kāi)啟發(fā)電機(jī)組。但市電停電概率遠(yuǎn)大于火災(zāi)概率,開(kāi)啟機(jī)組并不就意味著火災(zāi)發(fā)生。非消防時(shí),開(kāi)啟的發(fā)電機(jī)組僅僅負(fù)擔(dān)應(yīng)急照明等小部分負(fù)荷,若對(duì)其他非消防的重要負(fù)荷(屬三類(lèi)負(fù)荷時(shí)的生活泵、客梯、裙房照明等,稱(chēng)為保證負(fù)荷)無(wú)法顧及,則必將造成機(jī)組空置、資源浪費(fèi)。門(mén)窗:前部有通風(fēng)窗,后部有對(duì)開(kāi)的大門(mén),兩側(cè)有門(mén)可供操作人員進(jìn)出。為此,進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)時(shí),在滿(mǎn)足火災(zāi)時(shí)消防負(fù)荷需要的前提下,還必須考慮停電而非火災(zāi)時(shí),發(fā)電機(jī)對(duì)保證負(fù)荷的供電。一種做法是,將保證負(fù)荷集中掛接在發(fā)電機(jī)應(yīng)急母線(xiàn)段上,消防時(shí),由火災(zāi)信號(hào)將保證負(fù)荷的總開(kāi)關(guān)分勵(lì)脫扣??傊?,應(yīng)分別計(jì)算消防負(fù)荷和保證負(fù)荷,以二者較大值作為確定發(fā)電機(jī)組容量的依據(jù),從而同時(shí)滿(mǎn)足消防部門(mén)及建設(shè)方的相應(yīng)要求。
消防負(fù)荷如何正確計(jì)算應(yīng)引起重視。大中型民用建筑,往往由地下室、裙房及數(shù)個(gè)塔樓組成,包含了多個(gè)防火分區(qū)。確定發(fā)電機(jī)容量、進(jìn)行消防負(fù)荷計(jì)算時(shí),顯然不能盲目地將所有消防用電設(shè)備同時(shí)計(jì)入。推薦的計(jì)算原則是,只考慮一個(gè)防火分區(qū)發(fā)生火災(zāi)(正如水消防一樣),亦即,不認(rèn)為兩個(gè)及以上的防火分區(qū)同時(shí)發(fā)生火災(zāi)。柴油發(fā)電機(jī)組屬非連續(xù)運(yùn)行發(fā)電設(shè)備,若連續(xù)運(yùn)行超過(guò)12h,其輸出功率將低于額定功率約90%。通常,消防泵作為固定負(fù)荷必須計(jì)入,而消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)、應(yīng)急照明等負(fù)荷計(jì)入多少,則要視其在某防火分區(qū)火災(zāi)時(shí)投入服務(wù)的負(fù)荷大小而定。顯然,確定發(fā)電機(jī)容量,應(yīng)以不利的一個(gè)防火分區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí),同時(shí)投入運(yùn)行的消防負(fù)荷為準(zhǔn)。
2.2柴油發(fā)電機(jī)組的容量大小,除要滿(mǎn)足上述穩(wěn)定計(jì)算負(fù)荷需要外,還必須進(jìn)行電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電壓降校驗(yàn),即啟動(dòng)任一電動(dòng)機(jī)時(shí),其端子容許電壓降應(yīng)在規(guī)定范圍之內(nèi)。編程中,取值20%。進(jìn)行電壓降校驗(yàn)及發(fā)電機(jī)組容量選擇時(shí),以下要素不可忽視。
a。發(fā)電機(jī)母線(xiàn)上的已接負(fù)荷的影響。也就是說(shuō),發(fā)電機(jī)母線(xiàn)上的啟動(dòng)負(fù)荷應(yīng)該等于已接負(fù)荷與電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)容量之和,單單考慮電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)容量是錯(cuò)誤的。推薦的計(jì)算原則是,只考慮一個(gè)防火分區(qū)發(fā)生火災(zāi)(正如水消防一樣),亦即,不認(rèn)為兩個(gè)及以上的防火分區(qū)同時(shí)發(fā)生火災(zāi)。具體工程實(shí)踐中,這一點(diǎn)容易被一些設(shè)計(jì)人員所忽略,許多文獻(xiàn)對(duì)于已接負(fù)荷的影響,常常也避而不談或是涉及較淺。
b。發(fā)電機(jī)不同的勵(lì)磁及調(diào)壓方式,對(duì)機(jī)組容量選擇也將產(chǎn)生重大影響。
c。發(fā)電機(jī)至電動(dòng)機(jī)之間配電線(xiàn)路電壓降的影響。亦即,發(fā)電機(jī)端子電壓等于電動(dòng)機(jī)端子電壓與線(xiàn)路壓降之和。
d。許多文獻(xiàn)認(rèn)為,電動(dòng)機(jī)應(yīng)按容量大小而順次啟動(dòng),以此減小發(fā)電機(jī)容量。但在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集和工程圖紙中,這種電動(dòng)機(jī)順次啟動(dòng)的二次電路圖又見(jiàn)到。3、控制系統(tǒng)普通標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)組需人工倒閘,從停電到柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)送電,一般需要10至30分鐘。更何況,順次啟動(dòng)也往往與一些消防控制要求相矛盾。因此建議,減小發(fā)電機(jī)容量,不宜依靠電動(dòng)機(jī)順次啟動(dòng)這種方法。
e。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)容量達(dá).大值是瞬間的,因此,可以不考慮兩臺(tái)及以上電動(dòng)機(jī)的同時(shí)啟動(dòng),對(duì)發(fā)電機(jī)造成沖擊的問(wèn)題。
發(fā)電機(jī)進(jìn)相、遲相、調(diào)相
科學(xué)技術(shù)哲學(xué) 電力系統(tǒng) 水電站 華潤(rùn)電力 調(diào)度值班 教育分類(lèi): 電氣工程調(diào)度運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間了,再次認(rèn)真的確認(rèn)下發(fā)電機(jī)進(jìn)相、遲相、調(diào)相運(yùn)行的定義和狀態(tài):
1、進(jìn)相:
英文名稱(chēng):leading power factor operation
定義:按照電力系統(tǒng)降低系統(tǒng)電壓的要求,發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流繼續(xù)減少,出現(xiàn)發(fā)出的無(wú)功功率為負(fù)值(即從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率),發(fā)電機(jī)功率因數(shù)超前(即定子電流超前電壓)的運(yùn)行方式。4類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)適用于城市中的道路交通干線(xiàn)道路兩側(cè)區(qū)域,穿越城區(qū)的內(nèi)河航道兩側(cè)標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)相運(yùn)行程度主要受發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定極限、發(fā)電機(jī)定子鐵心端部發(fā)熱的限制,還要受廠(chǎng)用電壓下降允許程度的限制。
注:調(diào)度規(guī)程是這樣定義的:
發(fā)電機(jī)定子電流相位超前其電壓相位運(yùn)行,發(fā)電機(jī)吸收電網(wǎng)無(wú)功功率。
2、遲相:
英文名稱(chēng):lagging power factor operation
定義:發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)為遲相,這時(shí)發(fā)電機(jī)既發(fā)出有功功率也發(fā)出無(wú)功功率的運(yùn)行方式。遲相運(yùn)行程度受轉(zhuǎn)子繞組發(fā)熱的限制。
3、調(diào)相:
英文名稱(chēng):phasing operation
定義:按照電網(wǎng)對(duì)無(wú)功功率的需求,發(fā)電機(jī)隨時(shí)調(diào)整功率因數(shù)。從正常的遲相運(yùn)行變化到進(jìn)相運(yùn)行的運(yùn)行方式。
上面是定義,如下是分析狀態(tài):
以下是同步發(fā)電機(jī)的幾種并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)分析:
1、滯后運(yùn)行(常態(tài)運(yùn)行)----發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)同時(shí)送出有功功率和無(wú)功功率(容性)。
2、超前運(yùn)行(進(jìn)相運(yùn)行)----發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)送出有功功率,吸收電網(wǎng)無(wú)功功率。
3、調(diào)相運(yùn)行----發(fā)電機(jī)吸收電網(wǎng)的有功功率維持同步運(yùn)轉(zhuǎn),向電網(wǎng)送出無(wú)功功率(容性)。
4、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行(非正常運(yùn)行)-----發(fā)電機(jī)同時(shí)吸收電網(wǎng)的有功功率和無(wú)功功率維持同步運(yùn)行。
前三種運(yùn)行狀態(tài)都是同步發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行狀態(tài),第2、第4種運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)避免。第2狀態(tài)(進(jìn)相運(yùn)行)發(fā)電機(jī)容易出現(xiàn)失步振蕩,第4種運(yùn)行狀態(tài)浪費(fèi),無(wú)意義。
功率因數(shù)為1的時(shí)候,是發(fā)電機(jī)滯后運(yùn)行和超前運(yùn)行的分界線(xiàn),這時(shí)發(fā)電機(jī)不向電網(wǎng)送無(wú)功功率也不吸收電網(wǎng)無(wú)功功率。在若干年前,由于電網(wǎng)的容量小,穩(wěn)定性差,加上發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的性能等原因,發(fā)電機(jī)在超前運(yùn)行時(shí)很容易引起震蕩失步,所以機(jī)組一般不允許超前運(yùn)行。謝寶金背著發(fā)電機(jī)走一般的路,哪怕是翻山越嶺,也從來(lái)沒(méi)有掉過(guò)隊(duì)?,F(xiàn)時(shí)電網(wǎng)的容量可以說(shuō)是“無(wú)窮大”,其穩(wěn)定性、電能的質(zhì)量不可同日而語(yǔ)。各電站可以根據(jù)調(diào)度令或電站機(jī)組自身的實(shí)際情況(包括轉(zhuǎn)子溫升和勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性等)選擇不同的正常運(yùn)行狀態(tài)。在某些局部地區(qū)因附近有大功率用電設(shè)備的干擾,如果供電主變壓器又容量不足時(shí),發(fā)電機(jī)功率因數(shù)就不宜在接近超前值運(yùn)行了,否則容易引起震蕩失步跳閘,這個(gè)問(wèn)題是可以解決的,就是使用高品質(zhì)的數(shù)控勵(lì)磁系統(tǒng)。
綜上所述,并網(wǎng)運(yùn)行或并機(jī)運(yùn)行時(shí)主氣門(mén)關(guān)閉,勵(lì)磁電流和負(fù)荷不變會(huì)增加發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率,不會(huì)進(jìn)相運(yùn)行;當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁或勵(lì)磁電流調(diào)得很低時(shí),發(fā)電機(jī)會(huì)進(jìn)相運(yùn)行。
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柴油發(fā)電機(jī)組作為市電的備用電源,是郵電、金融、醫(yī)院、酒店等部門(mén)必備的應(yīng)急設(shè)備。
在許多市電供電不正?;蚴须姴荒艿竭_(dá)的地方,柴油發(fā)電機(jī)組則是必備設(shè)備。檢查機(jī)器各部的螺絲是否松動(dòng),檢查風(fēng)扇、充電機(jī)、水泵皮帶的張緊力,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。但柴油發(fā)電機(jī)組給人們帶來(lái)用電方便的同時(shí),其強(qiáng)烈的噪聲也帶來(lái)了嚴(yán)重的噪聲污染。隨著廣大群眾對(duì)環(huán)保問(wèn)題日益重視,國(guó)家的噪聲控制法規(guī)也日益嚴(yán)格,是低噪聲發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)成為人們廣泛關(guān)注的緊迫問(wèn)題。
降低柴油發(fā)電機(jī)噪音影響的三種基本方法:
一是降低噪聲源的噪聲;
二是從傳播途徑上將噪聲源與外界隔離(如隔聲罩,罩內(nèi)可填充吸聲材料);
三是對(duì)噪聲接收者進(jìn)行保護(hù)(耳機(jī)、耳罩)。
在低噪聲機(jī)組的設(shè)計(jì)中,除了降低聲源噪聲外,主要降噪手段是隔聲和吸聲。