同步柴油發(fā)電機(jī)組可分為低速同步發(fā)電機(jī)組和高速同步發(fā)電機(jī)組,因此其工作原理也是各不相同的,本文主要講解一下低速同步發(fā)電機(jī)組的發(fā)電原理是怎樣的?
低速同步發(fā)電機(jī)多數(shù)由較低速度的水輪機(jī)或柴油機(jī)驅(qū)動(dòng),電機(jī)磁極數(shù)由4極到60極或者更多。凸極式轉(zhuǎn)子的每個(gè)磁極常由1~2毫米厚的鋼板疊成,用鉚釘裝成整體,磁極上套有勵(lì)磁繞組。勵(lì)磁繞組通常用扁銅線繞制而成。磁極的極靴上還常裝有阻尼繞組。它是一個(gè)由極靴阻尼槽中的裸銅條和焊在兩端的銅環(huán)形成的一個(gè)短接回路。磁極固定在轉(zhuǎn)子磁軛上,磁軛由鑄鋼鑄成。凸極式轉(zhuǎn)子可分為臥式和立式兩類。大多數(shù)同步電動(dòng)機(jī)、同步調(diào)相機(jī)和內(nèi)燃機(jī)或沖擊式水輪機(jī)拖動(dòng)的發(fā)電機(jī),都采用臥式結(jié)構(gòu);低速、大容量水輪發(fā)電機(jī)則采用立式結(jié)構(gòu)。
臥式同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子主要由主磁極、磁軛、勵(lì)磁繞組、集電環(huán)和轉(zhuǎn)軸等組成。其定子結(jié)構(gòu)與異步電機(jī)相似。立式結(jié)構(gòu)必須用推力軸承承擔(dān)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力和水向下的壓力。大容量水輪發(fā)電機(jī)中,此力可高達(dá)四、五十兆牛,所以這種推力軸承的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工工藝和安裝要求都很高。按照推力軸承的安放位置,立式水輪發(fā)電機(jī)分為懸吊式和傘式兩種。懸吊式的推力軸承放在上機(jī)架的上部或中部,在轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)子直徑與鐵心長(zhǎng)度的比值較小時(shí),機(jī)械上運(yùn)行較穩(wěn)定。傘式的推力軸承放在轉(zhuǎn)子下部的下機(jī)架上或水輪機(jī)頂蓋上。負(fù)重機(jī)架是尺寸較小的下機(jī)架,可節(jié)約大量鋼材,并能降低從機(jī)座基礎(chǔ)算起的發(fā)電機(jī)和廠房高度。
同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行 同步發(fā)電機(jī)絕大多數(shù)是并聯(lián)運(yùn)行,并網(wǎng)發(fā)電的。各并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)必須頻率、電壓的大小和相位都保持一致。否則,并聯(lián)合閘的瞬間,各發(fā)電機(jī)之間會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)流,引起擾動(dòng),嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)拱l(fā)電機(jī)遭受破壞。但是,兩臺(tái)發(fā)電機(jī)在投入并聯(lián)運(yùn)行以前,一般說(shuō)來(lái)它們的率與電壓的大小和相位是不會(huì)完全相同的。為了使同步發(fā)電機(jī)能投入并聯(lián)運(yùn)行,首先必須有一個(gè)同步并列的過(guò)程。同步并列的方法可分為準(zhǔn)同步和自同步兩種?!?/p>
準(zhǔn)同步并列:將已加勵(lì)磁的待投運(yùn)發(fā)電機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)其原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和改變?cè)摪l(fā)電機(jī)的勵(lì)磁,使其和運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)的頻率差不超過(guò)0.1~0.5%。在兩機(jī)電壓相位差不超過(guò)10°的瞬間進(jìn)行合閘并聯(lián),兩者即可自動(dòng)牽入同步運(yùn)行。準(zhǔn)同步并列的操作可以手動(dòng),也可以借自動(dòng)裝置完成。
自同步并列:把待投入并聯(lián)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到接近電網(wǎng)的同步轉(zhuǎn)速,在未加勵(lì)磁的條件下就合閘并聯(lián),然后再加入勵(lì)磁,依靠發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間出現(xiàn)的環(huán)流及相應(yīng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩把發(fā)電機(jī)迅速牽入同步。采用自同步并列時(shí),由于減少了調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電壓和選擇合閘瞬間所需的時(shí)間,所以并列的過(guò)程較快,特別適宜于電力系統(tǒng)事故情況下機(jī)組的緊急投入。但是此法 在并列合閘瞬間的電流沖擊比較大,會(huì)使電網(wǎng)電壓短時(shí)下降,電機(jī)繞組端部承受較大的電磁力。
低速同步發(fā)電機(jī)組的發(fā)電原理及其復(fù)雜,了解了整個(gè)發(fā)電原理才能更好的維護(hù)和保養(yǎng)柴油發(fā)電機(jī)組。