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供货总量 | 100 |
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无刷充电机的工作原理
发动机起动期间,发电机电压小于蓄电池电压时,整流二极管截止,发电机不能对外输出,由蓄电池供给磁场电流。路径为:蓄电池正极→点火开关SW(或点火继电器触点)→磁场烧组调节器→搭铁→蓄电池负极。
流入励磁绕组的电流,在励磁铁心中建立一个带状的磁通量。这个带状磁通量沿着各个导磁元件环行,在整个磁回路中,这个磁通量将在励磁绕组周围找到一个 磁阻的通道:励磁电流产生的磁力线通过励磁铁心(磁轭托架)→辅助气隙g1→转子N极→主气隙g→定子铁心→主气隙g→转子S极→辅助气隙g2→励磁铁心形成一个闭合的磁路系统。这种结构除转子爪极外径与定子内表面之间的气隙(称为主气隙)外,在闭合的磁路系统中,增加了两个有相对运动的径向附加气隙,使闭合回路的磁阻增大。所以必须通过增加磁场绕组的激磁安匝来补有效磁通量所减小的部分,才能保证无刷交流发电机的输出。
随着转子的旋转,使通过定子铁心的磁通量发生变化,定子绕组切割磁力线而产生感应电动势,定子绕组发出三相交流电压,通过三相桥式整流电路整流成直流。当转速达到1000r/min左右时,发电机应能正常发电并对外输出,经滤波电容C后输出28V直流电压,发电机电压大于蓄电池电压,发电机自励,并对蓄电池充电,或对其他负载供电。N端通过VD4、VD5、VD6中的一个硅管整流,与对地端形成半波整流电压,被称为中性点电压,其输出信号为14V直流脉动电压( 负载不能超过2A),N端可用于接转速表。中性点电压除了直流成分外,还含有交流成分,且幅值随发电机的转速而变,与中性点相连的二极管(VD10、VD11)就称为中性点二极管。当中性点二极管的正极管(VD11)电位 或负极管(VD11)电位 时,中性二极管亦处于正向导通,可对外输出,能有效利用中性点电压来增加发电机的输出功率。实践证明,在交流发电机上安装中性二极管后,输出功率可增加10%~15%。
定子绕组的三相交流电压经三相全桥整流后,经调节器向励磁绕组供电。调节器以通/断方式调节励磁电流,使充电机的输出电压保持在(28±0.3)V范围内波动,给蓄电池浮充电。发电机调节器电路如图8-14中调节器部分所示,主要由3个电阻R1、R2、R3,2个三极管VT1、VT2和1个稳压管VR组成。R1、R2,为分压电阻,VT1为小功率三极管,接在大功率管的前一级,起功率放大作用,也称前级放大。三极管VT2为大功率三极管,其集电极与发电机磁场绕组相连,磁场绕组为VT2负载,VT2导通时,磁场电流接通反之磁场电流切断。因此,可以通过控制三极管VT2的导通与截止,改变磁场电流使发电机输出电压稳定。
稳压二极管VR是感受元件,其一端接三极管VT1的基极,另一端接分压电阻R1、R2、以组成电压检测电路,监测发电机电压的变化。当发电机的输出电压在分压电阻R1上的电压达到VR的设定电压时,VR击穿,VT1有基极电流使VT1导通,VT2截止,这就使发电机的F点不接地面切断了磁场绕组的电路,发电机电压便会下降。发电机电压下降时又使VR、VT1截止,VT2导通,发电机电压重又升高如此反复作用,使发电机端电压被控制在一定的范围内。
现在集成电路电压调节器也被广泛使用。用集成电路开发的电压调节器体积很小,可方便地安装在发电机的内部与发电机组成一个整体,称之为整体式交流发电机。集成电路调节器的基本工作原理与晶体管调节器完全一样,都是根据发电机的电压信号(输入信号),利用三极管的开关特性控制发电机的磁场电流以此达到稳定发电机输出电压的目的。集成电路调节器有内、外搭铁之分,以外搭铁形式居多。
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柴油发电机组的构成
柴油发电机组通常由柴油机、三相交流同步发电机和控制系统组成。移动式柴油发电机组的柴油机、发电机和控制屏(箱)均安装在公共底座上;固定式机组的柴油机和发电机安装在公共底座上,且底座是固定在钢筋混凝土基地上的,而控制屏和燃油箱等设备则与机组分开安装。
柴油机的飞轮売与发电机前端盖轴向采用凸肩定位,连接成一体、使柴油机驱动发电机转子运动。同时,为了减小噪声,机组一般需要安装专用消声器;为了减小机组工作时的振动,在柴油机、发电机、水箱和电气控制箱等主要组件与公共底座的连接处,一般装有减振器或橡皮减振垫。
1.1.1柴油发动机
柴油机是柴油发电机组的动力系统,它的优点是扭矩大、热效率和经济性能好,具有较高的供电可靠性和自动化功能,同时在节能和CO2排放上具有优势。但柴油机由于工作压力大,要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度,所以柴油机比较笨重,体积较大;柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高,所以成本较高;另外,柴油机工作时振动噪声大;柴油不易蒸发,冬季冷车时启动困难。
柴油机的基本构成包括机体、两大机构(曲柄连杆机构、配气机构)和四大系统(柴油机燃料系统、润滑系统、冷却系统和起动充电系统)。
1.机体
机体是发动机的骨架,用于安装和支撑发动机各总成零部件,由气缸体—曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫、齿轮室和飞轮壳等组成。
2.两大机构
柴油机的两大机构即曲柄连杆机构和配气机构。
(1)曲柄连杆机构
曲柄连杆机构固定在机体之上,是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件(热能转换为机械能)。其组成可分为活塞组、连杆组和曲轴飞轮组。其中活塞组由活塞、活塞环和活塞销组成、而连杆组由连杆、连杆螺钉(栓)和连杆轴承构成。曲轴飞轮组则由曲轴、飞轮和扭转减振器等组成。
(2)配气机构
配气机构的功能是按柴油发电机工作循外的要求,定时启闭各缸的进排气门,保证混合气或新鲜空气及时充入气缸,在压缩和膨胀过程中,维持燃烧室的密封,并及时排除燃烧后的废气。包括气门组和气门传动组。气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座及锁紧装置等件,气门传动组包括凸轮轴、正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等零件。
3.四大系统
四大系统包括进柴油机燃料系统、润滑系统、冷却系统和启动充电系统。
(1)柴油机燃料系统
柴油机燃料系统的功能是向气缸供给清洁的空气和按柴油机各种工况的要求定时定量地向燃烧室喷入燃油,并将燃烧的废气排到大气中去。
柴油供给系统由油箱、输油泵、燃油弗列加滤清器、喷油泵,喷油器及燃油管路等零部件组成。
(2)润滑系统
润滑系统由机油泵、弗列加滤清器、压力表、温度表、冷却器、调压阀等组成,基本任务是将一定数量、清洁和温度适宜的润滑油送至各摩擦表面进行润滑,主要功能是减磨、冷却、清洁、密封和防锈。
(3)冷却系统
根据冷却介质的不同,冷却系统通常分为两种类型风冷系统和水冷系统,对应的有空冷发动机和液冷发动机。
(4)启动充电系统
柴油发电机在静止状态下,用外力推动曲轴,使柴油发电机开始运转的全过程称为启动,完成启动所需的装置称为启动系统。常见的启动方式有人力启动、发动机启动、压缩空气启动和辅助柴油机启动。
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永磁同步风力发电机的原理和前景
我国风能资源非常丰富,可开发的风能潜力巨大。根据相关资料显示,我国陆地风能资源可开发量大约有23.8亿千瓦,海上风能资源可开发量约2亿千瓦。我国风能资源比较集中,“三北”地区(华北、东北和西北)以及东南沿海地区、沿海岛屿潜在风能资源开发量约占全国的80%.风能资源与煤炭资源的地理分布具有较高的重合度,与电力负荷则呈逆向分布。
“十三五”时期,我国风力发电机装机容量占发电机总容量比例将进一步加大,出于电网考虑,风力发电机组必须在“低电压穿越”保障下“御风而行”。根据 发改委能源研究所有关人士透露,2020年陆地风电的成本将与煤电持平,之后风电将逐步脱离 补贴,“降低成本”也成为风电行业未来发展面临的新的“瓶颈”。扬州市引江发电设备有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步风力发电机,实现了发电机低成本制造,使机组极易实现低电压穿越,在国内处于技术领先水平。
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社会广泛关注,并逐渐开始投入使用。永磁同步风力发电机主要由风力机、永磁同步发动机、变频器和变压器组成。
(1)基本原理
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。
(2)技术特点
随着科学技术的发展和更新,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。
(3)适用场合
1)在电力供应匮乏、交通不便、燃料短缺,但是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,提供电力。
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