大型發電機形式分類百科
發布時間：2024-08-21 點擊：167
大型發電機形式分類百科
發電機是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備，它由柴油機或其他動力機械驅動，將燃料燃燒產生的能量轉化為機械能傳給發電機，再由發電機轉換為電能。發電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構造的一般原則是：用適當的導磁和導電材料構成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產生電磁功率，達到能量轉換的目的。
1．按轉換的電能方式分類
按轉換的電能方式可分為交流發電機和直流發電機兩大類，直流發電機一般都帶有換向器和電刷，將線圈產生的交流電轉換成脈動直流電輸出?，F代有些直流發電機實際上是在發電機的交流輸出之后通過晶閘管scr、igbt或者高頻開關裝置進行整流，在結構上，實際是將交流發電機捆綁了整流裝置，嚴格意義仍屬于交流發電機范疇，并不是真正意義上的直流發電機。
交流發電機又分為交流同步發電機和交流異步發電機兩種。
交流同步發電機又分為交流隱極式同步發電機和交流凸極式同步發電機兩種。
在現代發電站中最常用的是交流同步發電機，交流異步發電機很少用，但是在超級靜音發電機組應用場景中，由于異步發電機的轉子無需勵磁，易于制造及冷卻而被采用。
交流發電機組按照相數又可分為單相發電機（也有一些特殊接法能夠產生兩相的效果，按照分類實際上還是屬于廣義上的單相發電機）和三相發電機兩種。低壓三相發電機輸出電壓一般為400v，單相發電機輸出電壓一般為230v。
2．按勵磁方式分類
按勵磁方式分類可分為有刷勵磁發電機和無刷勵磁發電機。
1）有刷發電機原理最簡單、成本最低，結構上只有主定子和主轉子，發電機旋轉后，主轉子的剩磁切割主定子線圈產生感應電動勢發出微弱的電壓，經過自動電壓調節器（avr）整流后形成直流勵磁電壓，再通過正極和負極兩個電刷和集電環，直流勵磁能量反饋到主轉子充磁，形成更強的磁場切割主定子線圈，主定子線圈產生更強的感應電動勢，如此循環正反饋并且在勵磁調節器的調節下，主定子線圈產生的感應電動勢最終達到額定電壓并穩定輸出。有刷發電機原理雖然簡單，但是缺點顯而易見，那就是由于存在正極和負極兩個電刷和集電環，導電部分旋轉接觸，既需要導電性能好，又需要耐磨性能好，因此一般采用電刷，電刷太緊，雖然會使電刷與集電環之間的接觸電阻相對較小，但是電刷與集電環摩擦生熱，且電刷也極易磨損，電刷太松，又容易產生較大的接觸電阻，從而發熱，嚴重時可能燒壞電刷。高溫對硅鋼片也有消磁作用，因此有刷發電機需定期維護，清掃電刷，調節電刷的壓緊力度或者更換電刷。因電刷和集電環是旋轉接觸，接觸不良時極易產生火花，對無線電設備產生電磁干擾，增加了故障點，不適用于為電磁敏感設備以及易燃易爆等危險場所供電。因此，有刷勵磁在中小功率的發電機中已基本上被更先進的無刷勵磁替代了。
2）無刷發電機。無刷發電機相對有刷發電機比較，相當于多了一套勵磁發電機和旋轉二極管整流裝置，供電可靠性和電氣指標都提高了，除了軸承，基本上屬于免維護，成本適中，因而得到了最廣泛的應用。其特點：
①無滑動接觸等易損部分，可靠性高、維護簡單、使用壽命長，可長期連續運行而很少維護修養，特別適用于自動化電站和環境惡劣的場合。
②導電部分沒有旋轉接觸，故不產生火花。同時無集電環摩擦發熱的特點也能適應高溫度的環境。
③所發出的電壓波形好，畸變率小，電磁干擾小。
④由于無刷發電機是由多級發電機組成，間接控制主發電機勵磁功率，因而控制勵磁功率很小，故勵磁功率調節裝置具有可控功率器件體積小、發熱量低、故障率低、可靠性很高的優點。
無刷發電機又分為他勵式無刷發電機和自勵式無刷發電機。
他勵式無刷發電機又分為cgt斯坦福等品牌發電機、pmg永磁發電機和利萊森瑪專利的arep和mecc alte美奧迪專利的maux 輔助繞組等類型。
3．按照機械連接方式分類
按照機械連接方式分類，有帶式傳動發電機、采用飛輪盤片連接的單支點發電機和采用彈性聯軸器連接的雙支點發電機。帶式傳動發電機一般用于對電能質量要求不高，對占地面積要求不高的小功率發電機，在中大功率發電機中很少采用；單支點發電機由于結構緊湊，成本低且安裝方便得到最廣泛的應用；雙支點發電機成本相對較高，安裝工藝也比較復雜，僅僅用于船用、港機、數據中心高壓發電機組或者石油鉆機發電機組等極少數振動大、運行環境惡劣，以及像高壓發電機的高電壓會對主軸產生感應電壓、對主軸與軸瓦嚙合面會造成破壞的場合
4．按照冷卻方式分類
按照冷卻方式分類，可分為水冷式發電機和風冷式發電機。在陸用工業應用中，絕大部分采用ip22或者 ip23的自然風冷發電機。在船用發電機組中，如果還是采用自然風冷方式，海洋鹽霧容易隨冷卻空氣進入發電機，對發電機繞組等形成腐蝕，造成發電機絕緣性能下降甚至早損，因此必須采用封閉循環水冷發電機，即在原來的風冷發電機的上部增加一個水對空氣冷卻器，原來在外面開放式循環的冷卻空氣就在水對空氣冷卻器內封閉循環，熱空氣的熱量依靠外部循環的冷卻水帶出，而且必須考慮在封閉循環水冷系統發生故障情況下（例如循環水泵故障或者缺水等）的應急冷卻方式切換措施，例如在水對空氣冷卻器上設置發電機的應急冷卻進風口和排風口，另外還必須設置漏水檢測裝置，防止水對空氣冷卻器漏水進入發電機，對發電機造成破壞。另外，由于船用設備都必須經過船級社認證，發電機也不例外，而且世界上的船級社認證種類較多，購買船用發電機時，一定要注意取得用戶指定的船級社證書。在石油鉆機或者港機發電機組中，由于采用自然風冷方式，野外的灰塵或海洋鹽霧容易隨冷卻空氣進入發電機，對發電機繞組形成腐蝕或者堵塞繞組冷卻通道，因此采用帶進風過濾濾網的風冷發電機。同時，為了防止進風過濾濾網堵塞沒有及時處理，造成發電機繞組過熱甚至燒毀，帶進風過濾濾網的風冷發電機一般配套了進風過濾濾網兩端壓力差的差壓報警裝置，當濾網堵塞，造成進風過濾濾網兩端壓力差超過設定值時報警，提醒維護人員及時清理或者更換濾網。還有，對于防護等級高的發電機應用，同時需要配套pt100繞組溫度模擬量檢測傳感器和軸承溫度模擬量檢測傳感器以及配套溫度顯示裝置，或者配置ptc繞組溫度開關量檢測和軸承溫度開關量檢測探頭以及配套的溫度繼電器，前者能夠實時顯示繞組或軸承溫度，后者當發電機由于進風受限導致冷卻能力不足，繞組或者軸承溫度升高到設定值時，自動報警或停機。一般來說，高防護等級都會造成一定的功率折損，例如，cgt帶進風過濾網的風冷發電機功率折損在5％左右。
另外，還有一種冷卻水管直接布置在定子繞組內的水冷發電機，依靠冷卻水的循環，直接將定子繞組內部的熱量通過一次交換帶出，一般用于或超級靜音發電機組。
5．按照轉子和定子的相對位置分類
按照轉子和定子的相對位置分類，可分為傳統的內轉子工頻發電機和近年來比較流行的小功率外轉子中頻發電機，傳統的工頻發電機由于功率跨度大，在中大功率時，需要占用更多空間安裝定子繞組線圈，而磁極數量僅僅在2～6極之間，占用空間小，因此采用定子在外、轉子在內旋轉的內轉子結構。而小功率外轉子中頻發電機正好相反，由于磁極數量至少在10以上，多的時候多達30多個極，所有磁極采用瓦片狀稀土永磁體或者鐵氧體，貼在轉子鐵心罩殼內圈，在高速旋轉時不易掉落，而小功率發電機定子繞組需要的線圈匝數相對較少，占用空間少，因此采用定子在內，轉子在外旋轉的外轉子結構。由于此種緊湊式結構功率重量比可以做到很大，6kva的發電機，重量僅僅只有6kg，不到傳統的內轉子工頻發電機重量的1/3，發電機長度甚至不到傳統發電機長度的1/4，由于磁極數量多，中頻輸出頻率可高達500hz，整流后紋波小、濾波方便，經簡單整流濾波后的電能質量就很高，因此非常適合于通信基站直流負載使用的小型便攜式發電機組。
6．按照輸出電壓高低分類
按照輸出電壓高低可分為低壓發電機。中壓發電機和高壓發電機。低壓、中壓和高壓的定義，各個廠家并不完全相同，具體劃分需要參閱各個廠家的相關資料。在數據中心大量出現之前，幾乎是低壓發電機一統天下，現在隨著大容量數據中心10mw級的備用發電機組的動力樓的需求爆發，傳統的低壓發電機無法滿足需求，數據中心備用發電機組項目具有單層建筑面積相對較大，用電負載基本都需由自備發電機組來保證，自備發電機組需求容量非常大等特點。對于這種數據的機房樓，如自備發電機組設置在機房樓內，將會造成首層大量建筑面積的占用，影響高低壓變配電設備的布置及空調制冷設備的布置，并且給解決發電機組運行時的振動、噪聲問題和發電機房的進排風布置帶來困難。如采用低壓發電機組，設置在機房樓外獨立設置的發電機房內，低電壓、大電流、長距離輸電，能量損耗極大，同時也會在運行維護、施工等方面帶來極大困難。由于單臺低壓母線槽和低壓斷路器的6400a額定電流限制，也不可能做到滿足數據中心負載需求的單組大容量系統。另外，數據中心的耗能大戶如制冷壓縮機也有越來越多采用效率更高的高壓電動機等負載的趨勢，綜上所述，采用高壓發電機的趨勢越來越明顯。
從供電系統節能的角度考慮，采用高壓發電機的自備柴油發電機組假設功率不變，額定電壓從400v提高到10kv，電壓提高25倍，電流將減少到原來的1/25左右，線路損耗與電流的二次方成正比地大幅度減少，同時由于額定電流變小，可以采用更小截面積的導線，大大節省了有色金屬用量。
7．按照應用場合分類
按照應用場合，可以分為陸用發電機和船用
論備用柴油發電機對商業行業需求的重要性
柴油發電機組為何低油壓時候啟動失敗了
江蘇省100KW柴油發電機組廠家哪家好
廠家柴油發電機組故障原因和日常知識
為何高性能大型柴油發電機啟動會冒藍煙？
700KW天然氣發電機組技術參數及燃氣特點
發電機的滅磁時間常數測定
玉柴發電機YC6A190-D30技術參數
發電機是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備，它由柴油機或其他動力機械驅動，將燃料燃燒產生的能量轉化為機械能傳給發電機，再由發電機轉換為電能。發電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構造的一般原則是：用適當的導磁和導電材料構成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產生電磁功率，達到能量轉換的目的。
1．按轉換的電能方式分類
按轉換的電能方式可分為交流發電機和直流發電機兩大類，直流發電機一般都帶有換向器和電刷，將線圈產生的交流電轉換成脈動直流電輸出?，F代有些直流發電機實際上是在發電機的交流輸出之后通過晶閘管scr、igbt或者高頻開關裝置進行整流，在結構上，實際是將交流發電機捆綁了整流裝置，嚴格意義仍屬于交流發電機范疇，并不是真正意義上的直流發電機。
交流發電機又分為交流同步發電機和交流異步發電機兩種。
交流同步發電機又分為交流隱極式同步發電機和交流凸極式同步發電機兩種。
在現代發電站中最常用的是交流同步發電機，交流異步發電機很少用，但是在超級靜音發電機組應用場景中，由于異步發電機的轉子無需勵磁，易于制造及冷卻而被采用。
交流發電機組按照相數又可分為單相發電機（也有一些特殊接法能夠產生兩相的效果，按照分類實際上還是屬于廣義上的單相發電機）和三相發電機兩種。低壓三相發電機輸出電壓一般為400v，單相發電機輸出電壓一般為230v。
2．按勵磁方式分類
按勵磁方式分類可分為有刷勵磁發電機和無刷勵磁發電機。
1）有刷發電機原理最簡單、成本最低，結構上只有主定子和主轉子，發電機旋轉后，主轉子的剩磁切割主定子線圈產生感應電動勢發出微弱的電壓，經過自動電壓調節器（avr）整流后形成直流勵磁電壓，再通過正極和負極兩個電刷和集電環，直流勵磁能量反饋到主轉子充磁，形成更強的磁場切割主定子線圈，主定子線圈產生更強的感應電動勢，如此循環正反饋并且在勵磁調節器的調節下，主定子線圈產生的感應電動勢最終達到額定電壓并穩定輸出。有刷發電機原理雖然簡單，但是缺點顯而易見，那就是由于存在正極和負極兩個電刷和集電環，導電部分旋轉接觸，既需要導電性能好，又需要耐磨性能好，因此一般采用電刷，電刷太緊，雖然會使電刷與集電環之間的接觸電阻相對較小，但是電刷與集電環摩擦生熱，且電刷也極易磨損，電刷太松，又容易產生較大的接觸電阻，從而發熱，嚴重時可能燒壞電刷。高溫對硅鋼片也有消磁作用，因此有刷發電機需定期維護，清掃電刷，調節電刷的壓緊力度或者更換電刷。因電刷和集電環是旋轉接觸，接觸不良時極易產生火花，對無線電設備產生電磁干擾，增加了故障點，不適用于為電磁敏感設備以及易燃易爆等危險場所供電。因此，有刷勵磁在中小功率的發電機中已基本上被更先進的無刷勵磁替代了。
2）無刷發電機。無刷發電機相對有刷發電機比較，相當于多了一套勵磁發電機和旋轉二極管整流裝置，供電可靠性和電氣指標都提高了，除了軸承，基本上屬于免維護，成本適中，因而得到了最廣泛的應用。其特點：
①無滑動接觸等易損部分，可靠性高、維護簡單、使用壽命長，可長期連續運行而很少維護修養，特別適用于自動化電站和環境惡劣的場合。
②導電部分沒有旋轉接觸，故不產生火花。同時無集電環摩擦發熱的特點也能適應高溫度的環境。
③所發出的電壓波形好，畸變率小，電磁干擾小。
④由于無刷發電機是由多級發電機組成，間接控制主發電機勵磁功率，因而控制勵磁功率很小，故勵磁功率調節裝置具有可控功率器件體積小、發熱量低、故障率低、可靠性很高的優點。
無刷發電機又分為他勵式無刷發電機和自勵式無刷發電機。
他勵式無刷發電機又分為cgt斯坦福等品牌發電機、pmg永磁發電機和利萊森瑪專利的arep和mecc alte美奧迪專利的maux 輔助繞組等類型。
3．按照機械連接方式分類
按照機械連接方式分類，有帶式傳動發電機、采用飛輪盤片連接的單支點發電機和采用彈性聯軸器連接的雙支點發電機。帶式傳動發電機一般用于對電能質量要求不高，對占地面積要求不高的小功率發電機，在中大功率發電機中很少采用；單支點發電機由于結構緊湊，成本低且安裝方便得到最廣泛的應用；雙支點發電機成本相對較高，安裝工藝也比較復雜，僅僅用于船用、港機、數據中心高壓發電機組或者石油鉆機發電機組等極少數振動大、運行環境惡劣，以及像高壓發電機的高電壓會對主軸產生感應電壓、對主軸與軸瓦嚙合面會造成破壞的場合
4．按照冷卻方式分類
按照冷卻方式分類，可分為水冷式發電機和風冷式發電機。在陸用工業應用中，絕大部分采用ip22或者 ip23的自然風冷發電機。在船用發電機組中，如果還是采用自然風冷方式，海洋鹽霧容易隨冷卻空氣進入發電機，對發電機繞組等形成腐蝕，造成發電機絕緣性能下降甚至早損，因此必須采用封閉循環水冷發電機，即在原來的風冷發電機的上部增加一個水對空氣冷卻器，原來在外面開放式循環的冷卻空氣就在水對空氣冷卻器內封閉循環，熱空氣的熱量依靠外部循環的冷卻水帶出，而且必須考慮在封閉循環水冷系統發生故障情況下（例如循環水泵故障或者缺水等）的應急冷卻方式切換措施，例如在水對空氣冷卻器上設置發電機的應急冷卻進風口和排風口，另外還必須設置漏水檢測裝置，防止水對空氣冷卻器漏水進入發電機，對發電機造成破壞。另外，由于船用設備都必須經過船級社認證，發電機也不例外，而且世界上的船級社認證種類較多，購買船用發電機時，一定要注意取得用戶指定的船級社證書。在石油鉆機或者港機發電機組中，由于采用自然風冷方式，野外的灰塵或海洋鹽霧容易隨冷卻空氣進入發電機，對發電機繞組形成腐蝕或者堵塞繞組冷卻通道，因此采用帶進風過濾濾網的風冷發電機。同時，為了防止進風過濾濾網堵塞沒有及時處理，造成發電機繞組過熱甚至燒毀，帶進風過濾濾網的風冷發電機一般配套了進風過濾濾網兩端壓力差的差壓報警裝置，當濾網堵塞，造成進風過濾濾網兩端壓力差超過設定值時報警，提醒維護人員及時清理或者更換濾網。還有，對于防護等級高的發電機應用，同時需要配套pt100繞組溫度模擬量檢測傳感器和軸承溫度模擬量檢測傳感器以及配套溫度顯示裝置，或者配置ptc繞組溫度開關量檢測和軸承溫度開關量檢測探頭以及配套的溫度繼電器，前者能夠實時顯示繞組或軸承溫度，后者當發電機由于進風受限導致冷卻能力不足，繞組或者軸承溫度升高到設定值時，自動報警或停機。一般來說，高防護等級都會造成一定的功率折損，例如，cgt帶進風過濾網的風冷發電機功率折損在5％左右。
另外，還有一種冷卻水管直接布置在定子繞組內的水冷發電機，依靠冷卻水的循環，直接將定子繞組內部的熱量通過一次交換帶出，一般用于或超級靜音發電機組。
5．按照轉子和定子的相對位置分類
按照轉子和定子的相對位置分類，可分為傳統的內轉子工頻發電機和近年來比較流行的小功率外轉子中頻發電機，傳統的工頻發電機由于功率跨度大，在中大功率時，需要占用更多空間安裝定子繞組線圈，而磁極數量僅僅在2～6極之間，占用空間小，因此采用定子在外、轉子在內旋轉的內轉子結構。而小功率外轉子中頻發電機正好相反，由于磁極數量至少在10以上，多的時候多達30多個極，所有磁極采用瓦片狀稀土永磁體或者鐵氧體，貼在轉子鐵心罩殼內圈，在高速旋轉時不易掉落，而小功率發電機定子繞組需要的線圈匝數相對較少，占用空間少，因此采用定子在內，轉子在外旋轉的外轉子結構。由于此種緊湊式結構功率重量比可以做到很大，6kva的發電機，重量僅僅只有6kg，不到傳統的內轉子工頻發電機重量的1/3，發電機長度甚至不到傳統發電機長度的1/4，由于磁極數量多，中頻輸出頻率可高達500hz，整流后紋波小、濾波方便，經簡單整流濾波后的電能質量就很高，因此非常適合于通信基站直流負載使用的小型便攜式發電機組。
6．按照輸出電壓高低分類
按照輸出電壓高低可分為低壓發電機。中壓發電機和高壓發電機。低壓、中壓和高壓的定義，各個廠家并不完全相同，具體劃分需要參閱各個廠家的相關資料。在數據中心大量出現之前，幾乎是低壓發電機一統天下，現在隨著大容量數據中心10mw級的備用發電機組的動力樓的需求爆發，傳統的低壓發電機無法滿足需求，數據中心備用發電機組項目具有單層建筑面積相對較大，用電負載基本都需由自備發電機組來保證，自備發電機組需求容量非常大等特點。對于這種數據的機房樓，如自備發電機組設置在機房樓內，將會造成首層大量建筑面積的占用，影響高低壓變配電設備的布置及空調制冷設備的布置，并且給解決發電機組運行時的振動、噪聲問題和發電機房的進排風布置帶來困難。如采用低壓發電機組，設置在機房樓外獨立設置的發電機房內，低電壓、大電流、長距離輸電，能量損耗極大，同時也會在運行維護、施工等方面帶來極大困難。由于單臺低壓母線槽和低壓斷路器的6400a額定電流限制，也不可能做到滿足數據中心負載需求的單組大容量系統。另外，數據中心的耗能大戶如制冷壓縮機也有越來越多采用效率更高的高壓電動機等負載的趨勢，綜上所述，采用高壓發電機的趨勢越來越明顯。
從供電系統節能的角度考慮，采用高壓發電機的自備柴油發電機組假設功率不變，額定電壓從400v提高到10kv，電壓提高25倍，電流將減少到原來的1/25左右，線路損耗與電流的二次方成正比地大幅度減少，同時由于額定電流變小，可以采用更小截面積的導線，大大節省了有色金屬用量。
7．按照應用場合分類
按照應用場合，可以分為陸用發電機和船用
論備用柴油發電機對商業行業需求的重要性
柴油發電機組為何低油壓時候啟動失敗了
江蘇省100KW柴油發電機組廠家哪家好
廠家柴油發電機組故障原因和日常知識
為何高性能大型柴油發電機啟動會冒藍煙？
700KW天然氣發電機組技術參數及燃氣特點
發電機的滅磁時間常數測定
玉柴發電機YC6A190-D30技術參數
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