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多电压输出发电机组

多电压输出发电机组介绍

 
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  发电机组是由同步发电机、驱动机械、控制及附属装置构成一体的发电设备。现代数据、通信等中心的不间断供电系统广泛地采用中、大功率的柴油发电机组作为市电的备用电源。它们额定输出的线电压是400V、相电压230V,这在我国输电网体制中属于二次配电网电压范畴,即低压区段。这些柴油发电机组亦可称为低压发电组。
  基本工作原理
  高压发电机组与低压发电机组的基本工作原理是一样的。一般都是由柴油发动机带动同步发电机在附属装置和控制器的配合下共同工作发出电力。低压发电机组输出功率在十几到几千kVA,高压发电机组的输出功率大都在一千kVA以上。还有少量的高压发电机组采用了燃气轮机带动同步发电机。但无论采用什么类型的发动机作为驱动机械,它们的主轴转速都应该设定在1500转/min。这是为了确保三相同步发电机在它们的带动下能够发出符合国家规定的每秒钟50Hz的交流电。
  同步发电机转子上的绕组线圈通以直流电流后产生直流转子磁场,它的强弱用磁通Φ表示。当转子被发动机带动旋转时,转子的磁场在旋转中切割嵌在同步发电机定子内的绕组(导线绕一圈称为一匝。每个绕组内有N匝线圈),则绕组两端产生感应电动势E。转子磁通Φ越强,定子绕组线圈匝数N越多,则产生的电压越高。同步发电机共有三个(三相)定子绕组,每个绕组的感应电动势E的有效值为:E=4.44ΦfNK
  式中,f是同步发电机输出电压的频率50Hz,K是定子绕组内整距线圈与短距线圈的数量比,称为节距因数,通常K≤1。可见,要想让同步发电机发出更高的电压,双管齐下地增大转子磁场的磁通Φ及增加定子绕组内的线圈匝数N就可以做到。高压同步发电机就是依此技术理念制造的。随着电机制造技术的逐步提高以及新材料的不断涌现,现代高压同步发电机的技术性能已趋于完善。
  性能与特点
  半个多世纪以来,高压发电机组已从军工领域逐步向国民经济的其他部门普及,主要原因是它的高压同步发电机(以下简称高压发电机或发电机)以下性能特点。
  1、输出电压高
  按照相关的国家标准,高压发电机组额定输出的线电压——实际上就是高压发电机输出的线电压10kV。低压发电机组额定输出线电压——实际上是低压发电机输出的线电压400V。高压发电机比低压发电机的输出电压高25倍。
  2、输出电流小
  发电机的供电能力用其额定容量SH=1.73UHIH表征。它定义了额定功率因数为0.8的发电机在向负载馈送额定线电压为UH的额定线电流是IH时,可供出的额定视在功率SH。
  设低压发电机可输出的额定视在功率为SHO,另一台高压发电机可输出的额定视在功率大小同样是SHO。则有(高压发电机)1.73UHGIHG=1.73UHDIHD(低压发电机)。此时高压发电机输出的线电流IHG与低压发电机输出线电流IHD之比为
  可见,输出同样的额定视在功率,高压发电机所供出的线电流只是低压发电机的二十五分之一。电流小,电能在输电线路上的损耗就小,而且输配电线缆的横截面积就可小很多,这有利于远距离输电,还可以节省铜材。
  3、转子磁场强
  高压发电机通过增大转子绕组线圈的匝数和输入线圈的直流电流(叫作励磁电流)可得到比低压发电机强几到几十倍的转子磁场与磁通Φ。励磁电流来自由旋转整流器、无刷励磁发电机、自动电压调节器所构成的发电机自动电压调控系统。该系统把转子磁场磁通Φ与高压发电机输出电压U以负反馈逻辑联动起来,若因负载变动引起U下降,则调控系统使Φ增强而导致U上升。反之亦然。它不仅向转子绕组提供很大的励磁电流产生强势的磁场与磁通Φ,为发电机输出高电压创造了条件,而且还自动地稳定高压发电机的输出电压。