发电机（将其他能源转换成电能的设备）
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更新时间：2023-05-16
发电机
本词条是多义词，共2个义项
将其他能源转换成电能的设备
主要结构
主要分类
发明历史
工作原理
汽油发电机
汽油机驱动发电机运转，将汽油的能量转化为电能。
在汽油机汽缸内，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行作功。
无论是柴油发电机还是汽油发电机，都是各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与动力机曲轴同轴安装，就可以利用动力机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。
相关规程
安装规程
机组启动前的准备：
2.检查柴油机的供油、润滑、冷却等系统各个管路及接头有无漏油漏水现象；
启动：
2.启动时应观察几油压力，若油压无显示或很低时，应立即停车检查。
运行：
2.通常情况下，机组启动后转速直接达到额定转速；有怠速要求的机组，怠速时间一般为3~5min，怠速时间不易过长，否则可能烧坏发电机相关元器件；
3.检查机组油路、水路及电器的渗漏情况；
4.检查机组各连接处的紧固情况，看有无松动和剧烈振动；
5.观察机组各种保护和监视装置是否正常；
7.检查确认控制屏各项参数是否在允许的范围内，再次检查机组的振动，有无三漏及其他故障；
8.机组运行时严禁超载。
正常停机：
停机前必须先分闸，
一般情况卸载后需运行3~5min停机。
发电机
紧急停机：
1.发电机组运转出现异常情况时，必须立即停机；
保养事项：
2.机油第一次更换时间为50H，以后机油正常更换时间为每250H。
注意事项
正确使用和维护发电机组可延长发电机组的使用寿命：
起动前的准备工作：
4、将各系统管路闸门设置在“工作”位置；
5、检查传动机构的链接螺栓，并紧固好；
6、将离合器手柄压力是否正常，超速保险装置是否定位；
8、打开打气泵的排污阀；
10、将励磁电阻置于最大的电阻位置，并将送电开关断开。
起动和运行操作：
2、起动燃油泵，放出管路中的空气，观察电压是否在规定的范围内。若正常，方可进行正式起动；
5、当发电机起动后，即认为发电机及全部电气设备均已带电，人体不得接触带电部位；
6、发电机起动后，应逐渐提高柴油发动机的转速，并进行送电前的检查；
主要特性
工作特性：
表征同步发电机性能的主要是空载特性和负载运行特性。
这些特性是用户选用发电机的重要依据。
发电机
空载特性：
发电机不接负载时，电枢电流为零，称为空载运行。此时电机定子的三相绕组只有励磁电流If感生出的空载电动势E0（三相对称），其大小随If的增大而增加。但是，由于电机磁路铁心有饱和现象，所以两者不成正比。反映空载电动势E0与励磁电流If关系的曲线称为同步发电机的空载特性。
电枢反应：
同步发电机的电枢反应磁场与转子励磁磁场均可近似地认为都按正弦规律分布。它们之间的空间相位差取决于空载电动势E0与电枢电流I之间的时间相位差。电枢反应磁场还与负载情况有关。当发电机的负载为电感性时，电枢反应磁场起去磁作用，会导致发电机的电压降低；当负载呈电容性时，电枢反应磁场起助磁作用，会使发电机的输出电压升高。
负载运行特性：
主要指外特性和调整特性。外特性是当转速为额定值、励磁电流和负载功率因数为常数时，发电机端电压U与负载电流I之间的关系。调整特性是转速和端电压为额定值、负载功率因数为常数时，励磁电流If与负载电流I之间的关系。
常见种类
风力发电机
作为一种价格低廉、运行可靠、无温室气体排放的新型发电系统，
风力发电系统的安装容量正在以每年超过30%的增长率在世界范围得到日益广泛的应用，已经形成一个年产值超过五十亿美元的全球性产业。但是用于边远地区独立供电的小型风力发电系统还需要克服很多技术上的难点才能得以广泛的应用。随着我国对“三农”投入力度加大，经济持续快速发展，广大农、牧、渔民对改善生活环境，提高生活质量，解决生活用电的迫切要求，采用小型风力发电系统为局部负载提供电力，不仅可以减少一次性巨额投资，还可以免除火力发电系统的温室气体排放，改善环境和农村地区的能源结构，有益于可持续性发展。
发电机
风力发电机是将风能转换为机械功、并带动发电机运转来发电的。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。
运行管理：
风力发电机组的控制系统是采用工业微处理器进行控制，
一般都由多个CPU并列运行，其自身的抗干扰能力强，并且通过通信线路与计算机相连，可进行远程控制，这大大降低了运行的工作量。所以风机的运行工作就是进行远程故障排除和运行数据统计分析及故障原因分析。
发电机
远程故障排除：
风机的大部分故障都可以进行远程复位控制和自动复位控制。风机的运行和电网质量好坏是息息相关的，为了进行双向保护，风机设置了多重保护故障，如电网电压高、低，电网频率高、低等，这些故障是可自动复位的。由于风能的不可控制性，所以过风速的极限值也可自动复位。还有温度的限定值也可自动复位，如发电机温度高，齿轮箱温度高、低，环境温度低等。风机的过负荷故障也是可自动复位的。
除了自动复位的故障以外，其它可远程复位控制故障引起的原因有以下几种：
1、风机控制器误报故障；
2、各检测传感器误动作；
3、控制器认为风机运行不可靠。
运行数据统计分析：
风机的功率曲线数据统计与分析，可对风机在提高出力和提高风能利用率上提供实践依据。通过对风况数据的统计和分析，掌握各型风机随季节变化的出力规律，并以此可制定合理的定期维护工作时间表，以减少风资源的浪费。
风力发电机组是将风能转化为电能的机械。从能量转换的角度看，风力发电机组由两大部分组成：其一是风力机，它的功能是将风能转换为机械能；其二是发电机，它的功能是将机械能转换为电能。
小型风力发电系统结构一般由风轮、发电机、尾舵和电气控制部分等构成。
常规的小型风力发电机组多由感应发电机或永磁同步发电机加AC/DC变换器、蓄电池、逆变器组成。在风的吹动下，风轮转动起来，使空气动力能转变成了机械能（转速+扭矩）。风轮的轮毂固定在发电机轴上，风轮的转动驱动了发电机轴的旋转，带动永磁三相发电机发出三相交流电。风速的不断变化、忽大忽小，发电机发出的电流和电压也随着变化。发出的电经过控制器的整流，由交流电变成了具有一定电压的直流电，并向蓄电池进行充电。从蓄电池组输出的直流电，通过逆变器后变成了220V的交流电，供给用户的家用电器。
发电机
风力发电机根据应用场合的不同又分为并网型和离网型风力机。离网型风力发电机亦称独立运行风力机，是应用在无电网地区的风力机，一般功率较小。独立运行风力机一般需要与蓄电池和其他控制装置共同组成独立运行风力机发电系统。这种独立运行系统可以是几kW乃至几十kw，解决一个村落的供电系统，也可以是几十到几百W的小型风力发电机组以解决一家一户的供电。
由于风能的随机性，发电机所发出电能的频率和电压都是不稳定的，以及蓄电池只能存储直流电能，无法为交流负载直接供电。因此，为了给负载提供稳定、高质量的电能和满足交流负载用电，需要在发电机和负载之间加入电力变换装置，这种电力变换装置主要由整流器、逆变器、控制器、蓄电池等组成。
小型风力发电系统作为农村能源的组成部分，它的推广应用对于改善用电结构，特别是边远山区的生产、生活用能，推动生态环境建设诸领域的发展将发挥积极作用，因此具有广阔的市场前景。风能具有随机性和不确定性，风力发电系统是一个复杂系统。简化小型风力发电系统的结构、降低成本、提高可靠性及实现系统优化运行，对于小型风力风力发电系统的推广具有非常重要意义。
风力发电机维护：
风力发电机是集电气、机械、空气动力学等各学科于一体的综合产品，
各部分紧密联系，息息相关。风力机维护的好坏直接影响到发电量的多少和经济效益的高低；风力机本身性能的好坏，也要通过维护检修来保持，维护工作及时有效可以发现故障隐患，减少故障的发生，提高风机效率。
发电机
风机维护可分为定期检修和日常排故维护两种方式。
1、风机的定期检修维护
定期的维护保养可以让设备保持最佳期的状态，并延长风机的使用寿命。定期检修维护工作的主要内容有：风机联接件之间的螺栓力矩检查（包括电气连接），各传动部件之间的润滑和各项功能测试。
风机在正常运行中时，各联接部件的螺栓长期运行在各种振动的合力当中，极易使其松动，为了不使其在松动后导致局部螺栓受力不均被剪切，必须定期对其进行螺栓力矩的检查。在环境温度低于-5℃时，应使其力矩下降到额定力矩的80%进行紧固，并在温度高于-5℃后进行复查。一般对螺栓的紧固检查都安排在无风或风小的夏季，以避开风机的高出力季节。
风机的润滑系统主要有稀油润滑（或称矿物油润滑）和干油润滑（或称润滑脂润滑）两种方式。风机的齿轮箱和偏航减速齿轮箱采用的是稀油润滑方式，其维护方法是补加和采样化验，若化验结果表明该润滑油已无法再使用，则进行更换。干油润滑部件有发电机轴承，偏航轴承，偏航齿等。这些部件由于运行温度较高，极易变质，导致轴承磨损，定期维护时，必须每次都对其进行补加。另外，发电机轴承的补加剂量一定要按要求数量加入，不可过多，防止太多后挤入电机绕组，使电机烧坏。
定期维护的功能测试主要有过速测试，紧急停机测试，液压系统各元件定值测试，振动开关测试，扭缆开关测试。还可以对控制器的极限定值进行一些常规测试。
2、日常排故维护
风机在运行当中，也会出现一些故障必须到现场去处理。
首先要仔细观察风机内的安全平台和梯子是否牢固，有无连接螺栓松动，
控制柜内有无糊味，电缆线有无位移，夹板是否松动，扭缆传感器拉环是否磨损破裂，偏航齿的润滑是否干枯变质，偏航齿轮箱、液压油及齿轮箱油位是否正常，液压站的表计压力是否正常，转动部件与旋转部件之间有无磨损，各油管接头有无渗漏，齿轮油及液压油的滤清器的指示是否在正常位置等。
发电机
第二是听，听一下控制柜里是否有放电的声音，有声音就可能是有接线端子松动，或接触不良，须仔细检查，听偏航时的声音是否正常，有无干磨的声响，听发电机轴承有无异响，听齿轮箱有无异响，听闸盘与闸垫之间有无异响，听叶片的切风声音是否正常。
第三，清理干净自己的工作现场，并将液压站各元件及管接头擦净，以便于今后观察有无泄漏。
同步发电机
作发电机运行的同步电机。是一种最常用的交流发电机。在现代电力工业中，它广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。由于同步发电机一般采用直流励磁，当其单机独立运行时，通过调节励磁电流，能方便地调节发电机的电压。若并入电网运行，因电压由电网决定，不能改变，此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。
同步发电机的定子、转子结构与同步电机相同，一般采用三相形式，只在某些小型同步发电机中电枢绕组采用单相。
高速同步发电机：
因大多数发电机与原动机同轴联动，火电厂都用高速汽轮机作原动机，所以汽轮发电机通常用高转速的2极电机，其转速达3000转/分（在电网频率为60赫时，为3600转/分）。核电站多用4极电机，转速为1500转/分（当电网频率为60赫时，为1800转/分）。为适应高速、高功率要求，高速同步发电机在结构上一是采用隐极式转子，二是设置专门的冷却系统。
隐极式转子：外表呈圆柱形，在圆柱表面开槽以安放直流励磁绕组，并用金属槽楔固紧，使电机具有均匀的气隙。由于高速旋转时巨大的离心力，要求转子有很高的机械强度。隐极式转子一般由高强度合金钢整块锻成，槽形一般为开口形，以便安装励磁绕组。在每一个极距内约有1/3部分不开槽，形成大齿；其余部分的齿较窄，称做小齿。大齿中心即为转子磁极的中心。有时大齿也开一些较小的通风槽，但不嵌放绕组；有时还在嵌线槽底部铣出窄而浅的小槽作为通风槽。隐极式转子在转子本体轴向两端还装有金属的护环和中心环。护环是由高强度合金制成的厚壁圆筒，用以保护励磁绕组端部不至被巨大的离心力甩出；中心环用以防止绕组端部的轴向移动，并支撑护环。此外，为了把励磁电流通入励磁绕组，在电机轴上还装有集电环和电刷。
冷却系统：由于电机中能量损耗和电机的体积成正比，它的量级与电机线度量级的三次方成比例，而电机散热面的量级只是电机线度量级的二次方。因此，当电机尺寸增大时（受材料限制，增大电机容量就得加大其尺寸），电机每单位表面上需要散发的热量就会增加，电机的温升将会提高。在高速汽轮发电机中，离心力将使转子表面和转子中心孔表面产生巨大的切向应力，转子直径越大，这种应力也越大。因此，在锻件材料允许的应力极限范围内，2极汽轮发电机的转子本体直径不能超过1250毫米。大型汽轮发电机要增大单机容量，只有靠增加转子本体的长度（即用细长的转子）和提高电磁负荷来解决。转子长度可达8米，已接近极限。要继续提高单机容量，只能是提高电机的电磁负荷。这使大型汽轮发电机的发热和冷却问题变得特别突出。对于50000千瓦以下的汽轮发电机，多采用闭路空气冷却系统，用电机内的风扇吹拂发热部件降温。对于容量为5～60万千瓦的发电机，广泛使用氢冷。氢气（纯度99%）的散热性能比空气好，用它来取代空气不仅散热效果好，而且可使电机的通风摩擦损耗大为降低，从而能显著提高发电机的效率。但是，采用氢冷必须有防爆和防漏措施，这使电机结构更为复杂，也增加了电极材料的消耗和成本。此外，还可采用液体介质冷却，例如水的相对冷却能力为空气的50倍，带走同样的热量，所需水的流量比空气小得多。因此，在线圈里采用一部分空心导线，导线中通水冷却，就可以大大降低电机温升，延缓绝缘老化，增长电机寿命。
低速同步发电机：
多数由较低速度的水轮机或柴油机驱动。电机磁极数由4极到60极，甚至更多。对应的转速为1500～100转/分及以下。由于转速较低，一般都采用对材料和制造工艺要求较低的凸极式转子。
凸极式转子的每个磁极常由1～2毫米厚的钢板叠成，用铆钉装成整体，磁极上套有励磁绕组。励磁绕组通常用扁铜线绕制而成。磁极的极靴上还常装有阻尼绕组。它是一个由极靴阻尼槽中的裸铜条和焊在两端的铜环形成的一个短接回路。磁极固定在转子磁轭上，磁轭由铸钢铸成。凸极式转子可分为卧式和立式两类。大多数同步电动机、同步调相机和内燃机或冲击式水轮机拖动的发电机，都采用卧式结构；低速、大容量水轮发电机则采用立式结构。
卧式同步电机的转子主要由主磁极、磁轭、励磁绕组、集电环和转轴等组成。其定子结构与异步电机相似。立式结构必须用推力轴承承担机组转动部分的重力和水向下的压力。大容量水轮发电机中，此力可高达四、五十兆牛（约相当于四、五千吨物体的重力），所以这种推力轴承的结构复杂，加工工艺和安装要求都很高。按照推力轴承的安放位置，立式水轮发电机分为悬吊式和伞式两种。悬吊式的推力轴承放在上机架的上部或中部，在转速较高、转子直径与铁心长度的比值较小时，机械上运行较稳定。伞式的推力轴承放在转子下部的下机架上或水轮机顶盖上。负重机架是尺寸较小的下机架，可节约大量钢材，并能降低从机座基础算起的发电机和厂房高度。
同步发电机的并联运行 同步发电机绝大多数是并联运行，并网发电的。各并联运行的同步发电机必须频率、电压的大小和相位都保持一致。否则，并联合闸的瞬间，各发电机之间会产生内部环流，引起扰动，严重时甚至会使发电机遭受破坏。但是，两台发电机在投入并联运行以前，一般说来它们的频率与电压的大小和相位是不会完全相同的。为了使同步发电机能投入并联运行，首先必须有一个同步并列的过程。同步并列的方法可分为准同步和自同步两种。同步发电机在投入并联运行以后，各机负载的分配决定于发电机的转速特性。通过调节原动机的调速器，改变发电机组的转速特性，即可改变各发电机的负载分配，控制各发电机的发电功率。而通过调节各发电机的励磁电流，可以改变各发电机无功功率分配和调节电网的电压。
发电机
永磁同步风力发电机：
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广泛关注，并逐渐开始投入使用。永磁同步风力发电系统基本结构如图1所示，它主要由风力机、永磁同步发动机、变频器和变压器组成。
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。
在过去的几十年里，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：
2、变速运行范围宽，即可超同步运行也可以亚同步运行；
适用场合：
1、在电力设施匮乏、交通不便、缺乏常规燃料，但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高效并网发电；
3、为农村、牧区、边防哨所、气象台站等偏远、负载较轻的用户，提供交流或直流电源。
异步发电机
交流励磁发电机由于转子方采用交流电压励磁，使其具有灵活的运行方式，在解决电站持续工频过电压、变速恒频发电、抽水蓄能电站电动-发电机组的调速等问题方面有着传统同步发电机无法比拟的优越性。交流励磁发电机主要的运行方式有以下三种：
1）运行于变速恒频方式；
2）运行于无功大范围调节的方式；
3）运行于发电-电动方式。
随着电力系统输电电压的提高，线路的增长，当线路的传输功率低于自然功率时，线路和电站将出现持续的工频过电压。为改善系统的运行特性，不少技术先进的国家，在6"世纪A"年代初开始研究异步发电机在大电力系统中的应用问题，并认为大系统采用异步发电机后，可提高系统的稳定性，可靠性和运行的经济性.
异步发电机由于维护方便，稳定性好，常用作并网运行的小功率水轮发电机。当用原动机将异步电机的转子顺着磁场旋转方向拖动，并使其转速超过同步转速时，电机就进入发电机运行，并把原动机输入的机械能转变成电能送至电网。这时电机的励磁电流取自电网。
柴油发电机
柴油发电机组是一种独立的发电设备，系指以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。柴油发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过12h，其输出功率将低于额定功率约90%。
相关术语
发电机：能把机械能转变为电能的设备的总称。所产生的电能可以是直流电也可以是交流电。
接地：是指电路与大地之间或与某些和大地相通的导电物体之间的连接。
怠速控制：一种可直接根据电气负载对发动机的怠速进行控制的系统。
永磁发电机：一种带有永久磁铁的交流发电机，用于产生内燃机点火所需要的电流。
欧姆：电阻的单位。
相位：交流电的振幅或量值均匀、周期性的变化。三相交流电由三个不同的正弦波电流组成，相互之间的相位差均为120度。
电源转换系统：该系统可以把发电机安全地接入到家庭用电系统中。
额定电压：一套引擎发电机组的额定电压是其设计的工作电压值。
后轴承支架：一种铸件，用作转子轴承外罩。转子轴承支持转子轴。
发电机
整流器：将交流电转换为直流电的器件。
继电器：一种电动开关，通常用在控制电路中。与电流接触器相比，其触点只能通过较小的电流。
电阻：对电流的阻力。
转子：发电机的转动元件。
单相：一个交流负载或电源，通常情况下，如果是一个负载，则只有两个输入端子，如果是一个电源，则只有两个输出端子。
定子：电机的静止部分。
振动支架：位于发动机或发电机与机架之间的橡胶器件，可以最大限度地减轻振动。
稳压器：该设备通过控制激励转子的直流电量，自动地使发电机电压保持在一个正确值上。
绕组：发电机的所有线圈。定子绕组由若干个定子线圈及其互联线路组成。转子绕组由转子磁极上的所有绕组及接线组成。
测试步骤
第三步：起动发动机，用电压表测量发动机B+点电压，应达到如下数值
第四步：打开部分负载，如车灯
第五步：打开空调、车灯等主要电器
进行到第三步时，发电机没有电压输出，可采取如下办法检查，对于有产生激磁D+点的发电机可从电瓶正极引一条2.5mm2的导线，起动发动机后，用另一端瞬间点击D+点（时间1S以内），再用电压表测量B+点有无电压输出，若有，从第三步开始检查至第五步，同时判断出整车充电指示灯线路有断路现象（一般为指示灯损坏，仪表盘杆接件松动，线路断路），若无电压输出，则发电机存在不发电故障。
命名规则
根据《2013-2017年 中国发电机及发电机组行业市场前瞻与投资商机分析报告》。国家为了规范和管理柴油发电机组，对柴油发电机组的名称和型号编制方法做了统一规定，根据JB/T1403-99的规定，机组的型号命名规则如图所示
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
图中从左到右7个格的含义如下：
1--用数字表示发电机组的输出的额定功率，单位为KW；
2--用字母表示发电机输出电流的种类，其中G表示工频，P表示交流中频，S表示交流双频，Z表示直流；
3--用字母表示发电机组的类型，F表示陆用，FC表示船用，Q表示汽车电站，T表示挂车；
4--用字母表示控制特征，缺位时表示手动，Z表示自动化机型，S表示低噪声机型，SZ表示低噪声自动化机型；
5--用数字表示设计序号；
6--用数字表示变形代号；
7--用字母表示环境特征，缺位时表示普通型，TH表示温热带型。
例：75GFS3表示额定功率为75KW，交流工频，陆用，低噪声，设计序号为3的柴油发电机组。
参考资料
[1]
浅析风力发电机组发电机故障2020-01-15T11:27:34+08:00[引用日期2022-06-06 18:24:24]
[2]
科学家开发可利用无线信号充电的设备2019-01-30T10:03:12+08:00[引用日期2022-06-06 18:26:20]
