发电机组的基本知识

 发电机组

一般我们常见的发电机组通常由汽轮机、水轮机或内燃机（汽油机、柴油机等发动机）驱动，而近年来所说的可再生新能源包括核能、风能、太阳能、生物质能、海洋能等。由于柴油发电机组的容量较大，可并机运行且持续供电时间长，还可独立运行，不与地区电网并列运行，不受电网故障的影响，可靠性较高。尤其对某些地区常用市电不是很可靠的情况下，把柴油发电机组作为备用电源，既能起到应急电源的作用，又能通过低压系统的合理优化，将一些平时比较重要的负荷在停电时使用，因此在工程中得到广泛的使用。以下对常见的发电机组的基本原理及结构形式分别予以介绍。

一、柴油发电机组

　柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能，根据其用途的不同，可分为陆用柴油发电机组及船用柴油发电机组；如果按品牌的不同，可分为国产柴油发电机组和进口柴油发电机组；按转速不同，可分为低速发电机组和高速发电机组。

基本原理

柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。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柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油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。这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。

结构分析

一台普通型柴油发电机组主要由柴油机、发电机以及控制系统三部分组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前市场上的柴油发电机组使用刚性连接的比较多一些，柴油机和发电机连接好之后安装在公共底架上，然后配上各种起保护作用的传感器，如水温传感器，通过这些传感器，直观地把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器，就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值的时候控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是柴油发电机组的控制系统，控制屏一般安装在发电机上，称为背包式控制屏，也有部分是独立一个屏放置在操作室内，称为分体式控制屏，控制屏通过电缆和发电机以及传感器连接，分别显示电参数和柴油机运行参数。此外,发电机组还有底盘、联轴器、散热器、燃油箱,有的还装设有消声器和外罩。

常见的发电机品牌介绍：

斯坦福发电机 stamford

无锡新时代交流发电机有限公司是康明斯发电机技术系统在中国的唯一的独资企业，首期投资1760万美元。成立于1996年2月，于1997年11月正式开业。目前年生产能力为50,000台发电机。

康明斯发电机技术系统有50多年成功地满足顾客需要的经验，是世界交流发电机技术的先导，康明斯发电机技术系统拥有全球销售和服务网络，并在英国、美国、中国、印度有生产工厂。无锡工厂完全按照康明斯发电机技术系统的设计及工艺标准来制造斯坦福交流发电机。产品设计、材料、生产、试验均由英方人员直接管理控制。体积小，重量轻，技术先进，性能可靠是斯坦福发电机的重要特性。

无锡新时代交流发电机有限公司制造的斯坦福发电机可与世界上所有柴油机配套，如康明斯、帕金斯、VOLVO、MTU、道依茨、卡特被勒和国产95、130、135、150、190系列等柴油机。各系列产品成功供应发电机组成套厂家，广泛应用于铁路、船舶、邮电通信、军工、油田、交通、高层建筑及冷藏集装箱等领域。 无锡新时代电机生产的发电机系列为:BC16、BC18、UC224、UC274、HC4、HC5、LV6、HC7。功率范围为:6.5KW－－1600KW。

利莱森玛发电机  

利莱森玛法国公司1919年成立以来一直是电机行业的先行者。公司5大主要业务包括：发电机、分马力驱动、工业电机拖动、变速箱和电子元件等。发电机功率范围从1KVA～25000KVA，配匹的原动机包括柴油机、燃气机、水轮机以及风力驱动。利莱森玛在全球有470多个销售服务机构为客户提供快捷优质服务。　　

利莱森玛电机科技（福州）有限公司完全按照法国和利莱森玛北美公司的设计及工艺标准来制造交流发电机，技术参数同步刷新。利莱森玛福州公司生产的发电机从设计技术、工艺、材料选用、质量控制等方面全部经国外专家指导和认可，于1999年初获得挪威船级社颁发的ISO9001证书

利莱森玛福州生产的发电机已经广泛地应用于高层民用建筑企业、铁路、船舶、电信、军工、油田和冷藏集装箱。发电机可与国产或国外各种品牌柴油机配套。

利莱森玛福州公司生产的标准产品系列为LSA40/42.2/43.2/44.2/46.2/47.2/49.1/50.1/51.2,功率范围涵盖8～2000KW。此外本公司还可按OEM合作方式长期提供工频（50&60 HZ）和中频（400HZ）发电机。

上海马拉松发电机

产品概述

  MP系列500机座无刷三相交流同步发电机是在美国马拉松电气公司（Marathon Electric U.S.A）提供的MAGNAPLUS图纸基础上，新开发改进设计的新型无刷发电机。

   MP系列500机座发电机与柴油机配套组成固定或移动电源，适用于各种场合，也可用作应急发电电源。MP系列发电机设计独特，结构先进，性能优良，运行可靠，使用方便，适合各种应用需要和气候条件，代表目前国际先进水平。

卓越的电器性能

1、稳态调压率≤1%

2、顺态调压率＋20%－15%Un（60%In.cosφ≤0.4滞后）

3、电压调节范围＞±10%Un

4、线压波形正弦性畸变率＜5%

5、热偏差为零（极微）

独特的结构设计

1、发电机为全防护结构，内部通风散热结构独特，铝合金风扇，通风率高，温升低。

2、无刷励磁方式，配有固态电压调压器，调压器具有低速保护，电磁干扰抑制，过励关断等功能，且带有稳定性调节和电压幅度调节。

3、整体凸极转子结构，阻尼绕组与转子铁心连成为一体，磁场绕组采用热固性环氧填充，有较高的机械和电气强度。

4、旋转整流器位于励磁机转子外侧，便于维修。

5、出线箱宽敞，内部可加装各种器件。出线箱位于机座后面上方，美观紧凑。

6、绝缘等级为H级。

7、按客户要求可提供用于并联运行的模块及附加装置。

8、发电机分单轴承和双轴承两中结构。

单轴承带有国际标准的SAE接口和联轴器片，能与各类进口油机配套。

双轴承适应国内各种柴油机的配套，按客户要求配置各种尺寸的凸缘止口。

9、根据客户需要可以加装PMG及使用DVR2000E数字式调压器。

10、根据客户需要可以加装防冷凝加热管和热保护元件。

使用条件

空气温度不超过：40℃

海拔高度不超过：1000米

如使用条件不符合上述环境，必须按规定修正功率输出定额。

电压、频率、转速、功率因数及工作方式

额定电压：400伏（480伏60赫兹时）

额定频率：50赫兹或60赫兹

额定转速：1500转/分或1800转/分

功率因数：0.8滞后

工作方式：连续（S1）

根据客户需要，可制成不同输出电压，或其它特殊要求的产品。

并联运行

MP发电机都可连续并联运行，为保证发电机运行稳定，转子上都装有全阻尼绕组。

发电机并联运行时，有功负载的分配由柴油机调速器调节实现，无功负载的分配由发电机调压器实现。

配有SE350的发电机并联运行时，需配用APM2000并联模块和5VA的电流互感器，采用电压下垂或横流补偿来保证并联发电机之间无功负载分配的均衡。

配有PMG和DVR2000E调压器的发电机，由于DVR调压器中包含了并联运行功能，只需提供5VA电流互感器的信号给调压器即可。

抗电磁干扰

   装有SE350调压器的发电机符合普通级，配DVR2000E数字式调压器的发电机符合MiL-461c

轴承

   MP发电机使用的轴承是双面防尘滚动球轴承，一次性润滑，特殊的高性能润滑脂，正常使用情况下，B10≥20000小时。

西门子发电机

 1FC2系列无刷交流同步发电机是西门子公司1997年设计研发，1998年推出的最新一代低压、无刷自励、自行调节的恒压发电机。适用于船用和陆用及特殊用途。
　　1FC2系列发电机秉承了1FC5、1FC6系列发电机的优秀品质，融入了现代发展的最新技术，同时更考虑了当今客户的需求。它象所有的西门子发电机一样，能在世界任何地方，在最恶劣的条件及最需要技术支持的环境下，都具有优良的性能和极高的可靠性。它的主要特点：

● 体积小、重量轻、性能优良 ------- 现代CAD的优化设计

● 凸极转子、无刷结构、八角造型 ------- 更简洁的结构

● 采用了电子式、数字式电压调节器------- 更高可靠性和更强功能选择

● 采用了H级绝缘系统 ------- 更高的绝缘系统

● 效率平均提高了2% ------- 更高的效率

● 提供了单支点盘片式 ------- 更方便的安装

● 外置了旋转整流单元 ------- 更方便的维护

● 扩大了功率范围 ------- 更广的功率选择

● 扩充了全球服务网络 ------- 更强的世界服务网络

　1FC2系列发电机主发电机（旋转磁场式）的励磁功率取自于磁场为静止的励磁机，励磁机的转子安装在主机的同一轴上。励磁系统的部件及电子的电压调节器（AVR）安放在发电机内，也可安装在发电机之外的电站或机组的控制集成系统内。1FC2发电机可由世界上任何品牌的柴油机驱动，也可由蒸汽轮机、水轮机及电动机驱动，它可以单机运行也可以与另一台或多台相似的发电机并联运行。

英格发电机

1) EG系列单轴和双轴无刷交流发电机是由英格公司设计，由英格发电机有限公司生产。功率:30kW～2000kW 频率:50Hz和60Hz,适合船用和陆用。

2) 性能达到国际先进水平，符合IEC34、中国GB755及国际上其它相关标准，按ISO9001（2000）国际标准生产。

3) 英格EG系列发电机融入两项注册专利，使英格发电机与国际上传统的发电机产生质的飞跃，将发电机的寿命、可靠性和整体质量得到大幅提高。

4) 英格EG系列发电机已广泛与沃尔沃、三菱、康明斯、伯琼斯、道依茨、强鹿、MAN、MTU、大宇等进口发动机及胜动、上柴、济柴、潍柴、锡柴、无动、华柴道依茨、斯太尔等国产发动机配套。

5) 随着EG发电机出口和内销的不断增加，为了更好地满足OEM用户，公司开发了160系列(功率从16Kw～32kW)，500系列(功率从1200kW～2000kW)，并对原有系列进行优化提高，全面推出后缀加N的新系列发电机。

3.3.1英格电机的优点：

采用注册专利技术，英格EG系列发电机情况的定子机械强度和端部绝缘大幅加强，总体寿命得到了提高。

定子端部结构：

定子线圈端部对伸出槽口的不同相线圈端部沿导线根部采用H级绝缘薄膜和绝缘带进行均匀半叠包，提高端部的绝缘强度和机械强度。

对定子的端部及引出的每扎线圈进行了工艺处理，对每扎线圈的引出线端部进行了整形。并在每台英格发电机的定子端部增加了绝缘端箍，而每一扎通特殊工艺整形的线圈均被有效地固定在绝缘端箍上，使端部线圈形成一个具有极佳强度的整体。有效地防止和抵御因突加负载和断短路引起的冲击造成的定子端部散架。

2）专利的转子线圈导线，三重绝缘处理结构：

底层：H级的绝缘薄膜叠包；

中间：绝缘玻璃丝包裹；

外面：优质绝缘漆浸泡、烘干；

有效提高转子的匝间和层间绝缘，使防潮、防腐能力也得到有效提高，发电机的寿命、可靠性、环境适应性也相应大幅提高。 特别适应高湿热、亚热带、海岛、化工、染织等恶劣环境的使用。

3）采用专利的转子导线的优势：

    使用普通漆包导线在绕制转子时，容易因绝缘漆出现裂缝和掉漆而引起的匝间和层间短路。此类故障是导致发电机损坏的一个主要原因。通过上述的实验比较，采用聚酰氨薄膜半叠包、玻璃丝绕包的扁铜线由于其特殊的结构，在绕制时绝对不会因为出现绝缘层损坏而导致故障的产生和隐患。提高EG发电机的绝缘可靠性，特别适用于恶劣的使用环境。

4）采用注册专利技术的英格EG发电机转子生产技术使其可靠性、寿命产生质的飞跃:

A、自动电压调整系统：

EG系列发电机在设计时已经考虑了发电机定子扁铜线在运行时，因为高温而产生的膨胀延伸现象，采用分段式的支撑块设计，留有充分的空间，防止因为扁铜线的热胀冷缩变形而损坏绝缘，烧毁发电机。

由于没有考虑转子绕组在工作时的发热膨胀，因此在长时间大负荷工作的其他品牌的发电机容易因为上述的原因造成绝缘结构破坏而导致电机损毁。

B、发电机使用无刷自励的自动电压调整系统：

同时利用基波加三次谐波作为励磁电源提供励磁，建立稳定、动态性能出色的输出电压考虑恶劣环境下工作的全塑封电子AVR模块内置突加负载缓冲功能（LAM）

除了上述的四个优点之外，经过精心设计的EG系列还有一些优点：

采用后倾式结构的高效冷却散热风扇，大大的降低了发电机运行时的噪音，平均运行噪音降低3-5dB。

使用密封防尘式滚珠轴承的轴承结构，大大延长了发电机的使用寿命。S.A.E标准的连接法兰止口和国产发动机连接标准设计，更容易与进口或者国产发动机连接。

麦格特发电机

上海麦格特电机有限公司是一家专业的发电机生产企业，座落于风景优美的上海市嘉定黄渡工业园区，厂房面积20000平方米；专业设计队伍汇集了目前国际上最先进的发电机制造技术，进行优化设计，采用国内、外质量最优良的材料制造而成的新一代发电机MW系列；MW发麦格特发电机有限公司成立于2002年,注册资金为6000人民币.公司占地面积2万平米,其中生产厂房为7000平米,办公楼面积为1500平米,生活面积为1500平米.公司现拥有职员180多人。

发电机自从1830诞生已有近200年的历史了,通过这近200年的发展与不断的改进,已成为工业化中不可缺少的一种动力设备.任何事物的发展都会出现瓶颈,就发电机而言:如何用最少的材料制造出最大的能量呢?已成为世人苦苦思索的问题.也是我们麦格特人在设制造中的目标和理想。

我们麦格特的司标,很漂亮、也很有旋转的动感.中间代表发电机的转子线圈,外面的圆圈代表发电机的锭子.并且还有两根无限延长的线,这代表麦格特发电机能量无限,可提供最大化的电力能源.同时中间的MW也是我们麦格特无刷发电机型号的头两个字母.MW相扣也代表我制造商与客户亲密无间的合作关系.

工艺结构这一块:我们麦格特发电机在设计、制造工艺上从大局着眼，从细微之处着手。不放过每一个细节，确保出厂产品的合格率为100%。并且在世界同行业中是唯一一家推出保修期为两年或2000小时的厂家。

在近7年的销售工作中得到了广大用户的好评与首肯，也使我们麦格特人信心倍增。为创造我们民族发电机的品牌吹响了激昂的前奏和扎实的基础。

在工艺方面，博众家之所长。除了严谨的工艺流程控制外，在外型的结构上也有独到之处，功率大，外型流畅、布局合理，体积小是麦格特的特点，同等功率的发电机较其他品牌的体积小1/10.在发电机的后面我们加装了后罩壳,可以防撞击,防止在运输安装和使用过程中出现的意外.并且拆卸十分方便,便于加装PMG永磁机.对那些到现场后发现谐波干扰太大，必须加装PMG永磁机的用户提供了改装方便。在后罩壳内还预留了PMG的无痕联线槽，吸取了斯坦福的优点；在与发电机联接的前端机壳我们进行了加长加宽，方便联轴器的安装与检修，这一点是吸取了利莱森瑪的优点

法拉第发电机

无锡法拉第电机有限公司将世界领先的技术和国外先进的管理理念应用于公司生产运作，与美国巴斯勒（BASLER）电气公司合作，专业从事法拉第（FARADAY）品牌交流无刷发电机的制造与销售，功率从6.5Kw～2000Kw之间，工厂位于无锡洛社雅西工业园洛社路85号。

电气特性

励磁系统

　　法拉第发电机与全球最大的独立励磁控制系统制造商-巴斯勒电气公司合作，采用美国BASLER AVR,性能稳定可靠，调压精度高。总部位位于美国伊利诺斯州海兰市的巴斯勒电气公司是著名的电力自动化专业厂商。其品质一流的励磁控制系统被ABB、GE、SIEMENS、ALSTOM 认可并使用，是发电系统的首选对象。

巴斯勒AVC63系列AVR

发电机主机定了通过AVC63 AVR向励磁机定子提供电力，AVR中的高效半导体确保输出电压从最初较低的剩磁逐渐增大到额定电压。

励磁机的输出功率通过三相全波桥式整流器输给主机转子，该整流器由一浪涌抑制器保护，以免由短路或并联时相位失步而引起的冲击，AVC63系列AVR也支持其它一系列电子器件，可以方便地与其它交流发电机并联运行。

电压调整率

电压调整率是指允许发动机转速在4%以内的波动下，功率因数在0.8滞后与1之间，从空载到满载的电压变化（包括冷态至热态的变化）。可用AVR上的一个微调来调整电压。所有AVR的电压调整率均小于±1%.

绝缘和浸漆

绝缘等级是“H”级。

控制器的介绍：

科迈

科迈COMAP控制器采用微处理技术通过适用于发电机组的算法编写软件，完善了对机组输出电压、电压相位、有功功率和无功功率的控制；COMAP控制器操作界面简洁，功能齐全，有所有发电机组的运行状态、通信状态、故障状态和运行参数的设定都可以通过面板上的按键监测和调整。

·AMF25C中/英通用版，为单台发电机组控制器，带三相市电检测；

·市电故障自起动机组；

·并控制ATS转换；

·带交流电显示，保护；

·三路及速度传感器模拟量显示，保护；

·可以用电脑直接监控；

·支援Modbus监控；

·支援数据机远程监控

深海 deepsea

英国深海电子有限公司（DSE）是全球领先的电子控制、监控和保护模块设计制造商，其产品广泛应用于柴油和天然气发动机及发电机组行业。

通过开发适用于全方位需求层次的发电机组控制模块，DSE公司在行业里确立了独特的优势。在这里，DSE的客户可以为其每一个个性化的应用找到一个合适的控制模块。DSE发电机组控制解决方案包括从简单的手动到自启动模块，电喷到非电喷发动机，到多台机组共享负载系统。公司成立于1975年，总部设在英国，拥有超过30年的行业经验，始终创造着市场领先的控制解决方案。公司的产品专注于自启动控制模块、自动切换模块、并车自动控制模块、远程控制模块等，拥有先进的技术经验及解决方案。所有DSE产品都在英国原厂生产，通过对生产过程的完全控制，以确保提供高性能的产品和解决方案。DSE的产品拥有人性化设计、优质稳定的性能，使其深受用户信耐，拥有良好的声誉和知名度。DSE的分销网络遍及120个国家和地区，使得它能够有效的管理不断增长的客户群，并提供优质的售后服务。

众智

HGM6300系列电站自动化控制器集成了数字化、智能化、网络化技术，用于单台柴油发电机组自动化及监控系统，实现发电机组的自动开机／停机、数据测量、报警保护及“三遥”功能。控制器采用大屏幕液晶（LCD）显示，中英文可选界面操作，操作简单，运行可靠。

HGM6300系列电站自动化控制器在开发过程中广泛征集了用户意见和要求，充分考虑用户的操作与使用，并且积累了以往生产和开发经验，以可靠性与易用性为第一目标而设计的。该系列控制器采用微处理器技术，实现了多种参数的精密测量、定值调节以及定时、阈值整定等功能，既可从控制器前面板调整，又可使用PC机通过RS485接口调整及监测。其结构紧凑、接线简单，可靠性高，可广泛应用于各类型发电机组自动化系统。

性能和特点：

· 以微处理器为核心，大屏幕LCD带背光、可选中英文显示，轻触按钮操作；

· 精确测量和显示功能：对柴油发电机组及市电的电参量及水温、油压、油位等实时监测；

· 控制保护功能：实现柴油发电机组自动开机／停机、负荷切换及报警保护功能；

· 参数设置功能：允许用户对其参数进行更改设定，同时记忆在内部FLASH存储器内，在系统掉电时也不会丢失；

· 多种温度、压力、油位传感器可直接使用，并可自定义参数；

· 具有实时日历、时钟及运行时间累积功能；

· 发电机组累积输出电能显示；

· 多种起动成功条件可供选择；

· 内置速度／频率检测环节，可精确地判断起动成功、额定运行、超速状态；

· 可循环保存99组历史记录，并可在现场对记录进行查询；

· 供电电源范围宽(8－35)VDC，能适应不同的起动电池电压环境；

所有参数均采用数字化调整，摒弃了常规电位器的模拟调整方法，提高了整机的可靠性和稳定性； 内建永不死机的看门狗，确保程序执行顺畅。

中国发电设备行业的发展

发电设备行业是国家重点支持的固定资产投资行业，肩负着为国民经济以及人民生活用电提供发电成套设备的重任，近年来得到了迅猛的发展。

2008年，全国发电设备生产继续保持增长。1-10月，发电设备累计产量达10,745.83万千瓦，同比增长1.9%。

中国电力行业的产业政策将向优化电源结构趋势发展，即优先发展水电、核电、风电、太阳能发电、生物质发电等可再生能源及新能源，而对煤电则“立足优化结构、节约资源、重视环保、提高技术经济水平”。未来一个时期，可再生和新能源发电设备将迎来良好的发展机遇，在中国发电装机总容量中的比重将逐步增加。