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三十一章 举国搞建设

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在水泥的成功批量生产的那一天开始,整个大明就没有消停过。

产量一直在增加,水泥厂一直在扩建,各地的皇家水泥厂更是如雨后春笋般地成立起来,但是,水泥依然脱销。

虽然万历建立了严格的保密机制,但是水泥这个东西万历也知道,量太大了,估计也无法保密太久。

保密的原因简单:一是军事需要,用水泥修建的城墙比一般糯米汁修建的城墙要坚固十倍以上,万历深知,进入火器时代后,过去的那些城墙连实心弹都能造成巨大损失,更何况是现代火器。

所以保密很重要,毕竟以后打到国外去,战士攻城容易的多。

二是经济利益,这可是巨大利润呀,糯米多贵,水泥就是些石灰砂子多便宜,只要卖得比糯米便宜就行了,由皇家独家生产垄断经营,民间禁止生产,严格保密。

反正能保密一天算一天吧,这个水泥太受欢迎了,价格比糯米低,但是建筑的效果又比糯米的强多了,并且在万历的指引下,建筑材料加了钢筋混凝土后,可以建很高的楼也不用担心垮塌。

于是万历更加轻松地设计出水利电梯,由钢铁厂的分厂负责制造电梯,虽然发电机还没搞出来,但是相信也快了,先在有水利资源的地区把高楼建起来,利用水利将电梯带动起来,逼着科学院的那帮人在没有水利的地方解决上30楼的问题。

当然,饭要一一吃,在还没有电的时候,就去做这些事情有点过于超前了,不过万历的思维不是这样子的,因为如果有现实问题让科学院的人主动去思考解决,将会形成良性循环,不能什么都要万历来指引方向,要让他们自主地去研发,才会有未来。

因此,这两年,万历通过各种引导和利诱,让民间资本和官方资本一起将大明整个的变了个样子。

首先,通过发包的形式,让国各地修水泥路,让民间资本来运作,建成后的路段私人可以进行收费,但是收费标准由国家来定,这样可以让公共设施修建的巨大费用转移至民间,并且修建要符合标准,保质期未到路有质量问题,国家将从最初交纳的保证金里面扣除并且强制罚款。

国家还可以通过此举卖出海量的水泥,你想,国都修路,那最少也要几万公里吧,那需要多少水泥呀。水泥成了万历的摇钱树。

民众对水泥的喜爱程度丝毫不亚于官府,因为那个时候有地的人可以自已修个房子什么的,有了水泥后,这些工作变得简单多了。

所以,可想而知,国上下一片建设浪潮,皇家的、官府的、老百姓的,真是乌烟瘴气,搞得蒙古人和后金人,觉得大明也没啥了不起,你看这城里头的灰比塞北还大。

万历可能没想到,就因为搞建设,皇太极一路上看到的都是负面的感觉,觉得万历是一个昏君,把国家搞得一塌糊涂,反而起到了麻痹敌人的作用。

后来,万历自己出门都受不了了,这个污染也太严重了,下令,凡是施工人员必须负责好现场清理和卫生工作,不得扬尘,否则罚款,并且派了城管人员进行检查,这些人从锦衣卫中调用。

万历这才发现,原来大明百姓没有受过文明卫生的教育,这可不是好事,立刻在报纸上呼吁和开展新文明运动,五讲四美好市民,一个什么样的大明人才是高尚的和高贵的。

过了一段时间,发现积习难改,效果不大,好嘛,不听劝就罚款,不讲卫生随地吐痰和大便的罚款,规定行人靠右,车辆走中间,走错的罚,不光罚款,累教不改的上街打扫卫生。

反正这几年,万历没少折腾,不过都是折腾别人,他自己只动嘴巴,朝野上下,一片鸡飞狗跳,历史上以前的党争啊、阉党呀都消失了,因为太忙,所有官员都没办法,谁闲万历就折腾他。

没事做就给你找事情做,反正不能闲着,象以前那样当官不行了,现在大明上下光搞建设这一项,大家就忙得脚不沾地。

文官忙建设,武将忙操练,老百姓忙着挣钱,总之,举国上下,大部分人都很累。

如果有闲人,也就只有那些勋贵和财阀,要不就是他们的子孙。

万历一看,不乐意了,噢,人家都累得要死,合着你们有钱有时间,这么享受,虽然以后会要你们的命,但是现在也不能让你们闲着。

立刻规定,每个勋贵或者财阀的后代如果没有上学或者没有上班凡是超过15岁的男丁,必须来城管部门报道,每天上街管理和检查卫生,有薪水但是不多,这下可折腾坏了,这帮子立刻变得爱读书爱上学或者赶紧找关系去衙门上班。都不愿意丢脸呀。

万历还嫌大明发展的速度太慢,因为现在连电都没弄出来,想要享受现代人生活的万历非常难受,没有空调吹,没有电脑玩,没有手机上网,没有冰激凌吃,没有电影看,没有电视,连个电灯都没有,非常地不适应。

最后万历终于暴走,直接召国师来,让她把这些弄出来,而且还造了一个水利发电机和一个风力发电机还有一个蒸汽发电机,引宫里后山上的水来发电,用风力发电,用烧煤发电。

然后让徐光启他们这帮科学家来看,这些土包子,看到电灯还这灯为什么吹不灭。万历好好地鄙夷了他们一下,国师一下就把这些搞出来了,你们这帮人太没用了。

老徐他们都感觉很惭愧,都向万历保证,回去一定努力工作,不辜负皇上的心血,一定在短时间搞懂发电原理,也很感谢皇上,因为发现原来电是可以用来驱动的,那么电梯岂不是不需要水利也能上楼了。万历非常无语地望着他们,:“你们才知道呀,这是初中物理知识而已!”吓得这帮科学家落荒而逃。

这帮人回去连夜找国师要了相关书本看,国师给了他们中学物理和化学教材,他们这才发现这是一个新的世界,虽然脑子都有点不够用了,但是还是深受启发,很快就跳跃式地完成了二次工业革命,发电机先搞出来了,比蒸汽机还快。

不过他们仍旧非常奇怪,为什么皇上和国师好像什么都知道,每次他们发明的东西刚一出来,皇上一看就知道怎么使用,而且很快就能指出不足之处,那个国师就更加逆天了,虽然她的都是科学,但是大部分的东西我们这些人都听不懂,要知道,我们这些人在世界上都算是顶尖的科学家呀,真是郁闷死了,他们俩太强了。

特别是徐光启,本身也是天文学家,但是有时候与国师讨论天体运行的轨迹时,居然国师完不用看也不用测量,就知道许多天体的位置和运行轨迹,还哪颗星上面是低温还是高温。

直得老徐一愣一愣地,事后经过验证,发现国师得比书上记录的还精确。所以,老徐的这帮老外朋友以后看到万历和灭绝的时候再也不敢自称专家了。

从此,老徐这帮人吃住都在科学院,再也不回家了,因为知耻所以后勇呀,看到高人,那还不努力怎么行。

但是无论他们取得了多大的发明创造,万历和国师都是一副早知道的样子,比如汽车还没发明的时候,老徐他们对蒸汽机还只认为用在矿山和钢厂不错,结果万历为什么不用在船上和陆地上,这样蒸汽船和汽车就发明出来了,问题是万历如何知道可行的,真是让人无语的天才呀,老徐只好这样下结论了。

所以万历一提蒸汽火车,老徐都没觉得奇怪,只是问为什么下面要铺铁轨,结果万历白了一眼他,好像看着个白痴一样:“因为火车的重量是汽车的几十上百倍,这么重的东西橡胶轮胎如何能够承受!”

老徐觉得自己真是个白痴,就连汽车轮子为什么要用橡胶也不知道,因为他只见过木头轮子的马车。但是他不敢问了,只好去找国师。

没想到国师也觉得他的问题太白痴,道:“橡胶轮胎里面可以充气啊,这样比木质轮子的阻力多了,跑得更加快,也更加结实而且乘坐舒服呀,这你都不知道吗?”

老徐泪流满面,自卑地想要自杀了,为什么橡胶轮胎要充气呀,怎么好像我们发明的东西是他俩早就用过的呀,我快疯了,天哪,怎么有这样的事情,是我太笨了还是他们根本就不是人呀!

好在老徐和科学院的人一交流就发现这些人也和自己差不多笨,也不知道那些问题。看来自己很正常,不正常的是那两个人。

要不然真的会发疯的,看来要理解天才还是需要勇气的,老徐他们这帮人只好没日没夜地工作,以弥补和天才的区别,毕竟老是被人当作白痴,是件很难受的事情。

有了电的发明,于是,大明的黑夜也变成了白天,有了发电机和水泥的出现,整个大明的人才真正发现,大明真的不一样了,完变了样子了,平整坚固的马路上跑着的不光是马车还有自己会动的汽车,高楼大厦拔地而起,夜晚灯火通明,亮如白昼,还有不用帆就能够自动行驶如飞的巨轮。

带来这个变化的人正是万历皇帝,自从他上朝开始,大明就越来越好了,而此刻,皇太极却早已离开北京,没有看到这些变化。

也许他晚一段时间离开,也许他多搜集一下信息,也许他真正明白大明的实力后,估计他连拿刀的勇气都不会有了。

发电机

发展历史

1832年,法国人毕克西发明了手摇式直流发电机,其原理是通过转动永磁体使磁通发生变化而在线圈中产生感应电动势,并把这种电动势以直流电压形式输出。

1866年,德国的西门子发明了自励式直流发电机。

1869年,比利时的格拉姆制成了环形电枢,发明了环形电枢发电机。这种发电机是用水力来转动发电机转子的,经过反复改进,于1847年得到了3。2KW的输出功率。

1882年,美国的戈登制造出了输出功率447KW,高3米,重22吨的两相式巨型发电机。美国的特斯拉在爱迪生公司的时候就决心开发交流电机,但由于爱迪生坚持只搞直流方式,因此他就把两相交流发电机和电动机的专利权卖给了西屋公司。

1896年,特斯拉的两相交流发电机在尼亚拉发电厂开始劳动营运,3750KW,5000V的交流电一直送到40公里外的布法罗市。

1889年,西屋公司在俄勒冈州建设了发电厂,1892年成功地将15000伏电压送到了皮茨菲尔德。

在公元1831年,法拉第将一个封闭电路中的导线通过电磁场,导线转动有电流流过电线,法拉第因此了解到电和磁场之间有某种紧密的关连,他建造了第一座发电机原型,其中包括了在磁场中迥转的铜盘,此发电机产生了电力。在此之前,所有的电皆由静电机器和电池所产生,而这二者均无法产生巨大力量。但是,法拉第的发电机终于改变了一切。

发电机包括一个能在二个或二个以上的磁场间迅速旋转的电磁铁,当二个磁场相互交错,就产生了电,由电线从发电机中导出。电子工程师依发电机线绕的方式和磁铁的安排,而获得交流电(AC)或直流电(DC),大部分发电机都是产生交流电,它比直流电更易由传输线作长距离的传送。

学过物理课的人都会记得,英国科学家法拉第于1831年发现了电磁感应原理。这一在人类社会发展过程中起到重要作用的原理是:“当磁场的磁力线发生变化时,在其周围的导线中就会感应产生电流。”

法拉第曾煞费苦心,通过研究和反复实验,终于发现了这一影响巨大的科学原理,而且他确信,利用此原理肯定能制造出可以实际发电的发电机。

就在法拉第发现电磁感应原理的第二年,受法拉第发现的启示,法国人皮克希应用电磁感应原理制成了最初的发电机。

皮克希的发电机是在靠近可以旋转的U形磁铁(通过手轮和齿轮使其旋转)的地方,用两根铁芯绕上导线线圈,使其分别对准磁铁的N极和S极,并将线圈导线引出。这样,摇动手轮使磁铁旋转时,由于磁力线发生了变化,结果在线圈导线中就产生了电流。

由这种发电机的装置可以知道,每当磁铁旋转半圈时,线圈所对应的磁铁的磁极就改变一次,从而使电流的方向也跟着改变一次。为了改变这种情况,使电流方向保持不变,皮克希想出了一个巧妙的办法:在磁铁的旋转轴上加装两片相互隔开成圆筒状的金属片,由线圈引出的两条线头,经弹簧片分别与两个金属片相接触。另外,再用两根导线与两个金属片接触,以引出电流。这个装置,就叫做整流子,在后来的发电机上仍得到应用。

整流子为什么能保持电流方向不变呢?这是因为电流从线圈流入整流子,而整流子是和磁铁一起旋转的。当磁铁转过半圈,线圈中电流方向倒逆过来,整流子也正好转过半周来而掉转了方向,因而输出的电流方向始终是不变的。

皮克希发明的这种发电机在世界上是首创,当然也有其不足之处。需要对它进行改进的地方,一是转动磁铁不如转动线圈更为方便灵活;二是通过整流子可以得到定向的电流,但是电流强弱还是不断变化的。为改变这种情况,人们采用增加一些磁铁和线圈数量,并稍微错开地将变化的电流一起引出的办法,使输出电流的强度变化控制在一定的范围内。

从皮克希发明发电机后的30多年间,虽然有所改进,并出现了一些新发明,但成果不大,始终未能研制出能输出像电池那样大的电流,而且可供实用的发电机。

1867年,德国发明家韦纳冯西门子对发电机提出了重大改进。他认为,在发电机上不用磁铁(即永久磁铁),而用电磁铁,这样可使磁力增强,产生强大的电流。

西门子用电磁铁代替永久磁铁发电的原理是,电磁铁的铁芯在不通电流时,也还残存有微弱的磁性。当转动线圈时,利用这一微弱的剩磁发出电流,再反回给电磁铁,促使其磁力增强,于是电磁铁也能产生出强磁性。接着,西门子着手研究电磁铁式发电机。很快就制成了这种新型的发电机,它能产生皮克发电机所远不能相比的强大电流。同时,这种发电机比连接一大堆电池来通电要方便得多,因而它作为实用发电机被广泛应用起来。

西门子的新型发电机问世后不久,意大利物理学家帕其努悌于1865年发明了环状发电机电枢。这种电枢是以在铁环上绕线圈代替在铁芯棒上绕制的线圈,从而提高了发电机的效率。

实际上,帕斯努悌早在1860年就提出了发电机电枢的设想,但未能引起的人们的注意。1865年,他又在一本杂志上发表了这一独创性的见解,仍未得到社会的公认。

到了1869年,比利时学者古拉姆在法国巴黎研究电学时,看到了帕其努悌发表的文章,认为这一发明有其优越性。于是,他就根据帕其努悌的设计方案,兼采纳了西门子的电磁铁式发电机原理进行研制,于1870年制成了性能优良的发电机。

在帕其努悌的发明中,对发电机的整流子部分进行了重要改进,使发电机发出的电流强度变化极。而采用帕其努悌设计方案制成的古拉姆式发电机,其发出的电流强度变化也很。这是古拉姆发电机的优良性能的表现之一。

古拉姆发电机的性能好,所以销路很广,他不仅发了财,而且被人们誉为“发电机之父”。

有些人看到古拉姆发明发电机获得成功,也想对发电机进行改进从而制造出更先进的发电机。在这些人中,就有德国的西门子公司研究发电机的工程师阿特涅。他发明了古拉姆发电机不同的线圈绕线方式,制成了性能良好的发电机。

古拉姆发电机的电枢是将铁丝绕成环状,在环与环之间夹上纸进行绝缘,然后将环捆在一起作为铁芯,在其上面绕上导线线圈,再由线圈的不同部位引出一些导线,接向带整流子。而阿特涅发电机的电枢,是用许多薄圆铁板以纸绝缘后重叠起来,制成铁芯,然后在上面绕上导线线圈。人们把这种方法叫做“鼓卷”,意思是像鼓一样的形状。经过这种改进后,发电机无论是外观或是性能,都比原来有了很大起色。

西门子公司由于阿特涅的这项发明而益发驰名。于是,德国以西门子公司为核心,大力研制各种发电机,从而使电力工业得到了迅速的发展。

随着发电机的逐渐大型化,转动发电机的动力也发生了变化。其中以水力作动力更使人们感兴趣。这是因为用水力转动大型发电机较方便,而且不消耗燃料,成本低。因此,西门子公司又投入水力发电的研究工作。

利用水力发电与水力发电不同,前者必须将发电机安装在水流湍急的地方,也就是水流落差大的地方。这样,就必须在山中河川的上游发电,然后再输送到远方的城市。

为了远距离输送电,就要架设很长的输电线。但是,在输电线中通过很强的电流时,电线就要发热,这样,好不容易发出的电能在送向远方的途中,却因为电线发热而损耗掉了。

为了减少电能在长距离输送中的发热损耗,可以采用的办法有两个:一是增加电压的截面积,即将电线加粗,减电阻;二是提高电压而减电流。

前一个措施因需要大量的金属导线,而且架设很粗的导线有很多困难,因而很难得到采用。比较起来,还是后一个措施有实用价值。然而,对于当时使用的直流电来,使其电压提高或降低都是难以实现的。于是,人们只得开始考虑利用电压很容易改变的交流电。

看来,将直流发电机改为交流电发电机比较容易,主要是取掉整流子就行了。所以,西门子公司的阿特涅便于1873年发明了交流发电机。此后,对交流发电机的研究工作便盛行起来,从而使这种发电机得到了迅速的发展

发电机(英文名称:Generators)是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。

发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。

工作原理

发电机主要由定子、转子、端盖.电刷.机座及轴承等部件构成。

定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。发电机

转子由转子铁芯、转子磁极(有磁扼.磁极绕组)、滑环、(又称铜环.集电环)、风扇及转轴等部件组成。

通过轴承、机座及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,通过滑环通入一定励磁电流,使转子成为一个旋转磁场,定子线圈做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。由于电刷与转子相连处有断路处,使转子按一定方向转动,产生交变电流所以家庭电路等电路中是交变电流,简称交流电。中国电网输出电流的频率是50赫兹。

汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率,汽轮机一般做成高速的,通常为3000转/分(频率为50赫)或3600转/分(频率为60赫)。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗,转子直径一般做得比较,长度比较大,即采用细长的转子。特别是在3000转/分以上的大容量高速机组,由于材料强度的关系,转子直径受到严格的限制,一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度,运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以5~10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来,汽轮发电机的最大容量已达到130~150万千瓦。从1986年以来,在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用,这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。

折叠编辑本段延长寿命

新买的柴油发电机如何使用可延长发电机组的使用寿命:

新购买的柴油发电机组需要注意一下几点,正确使用和维护发电机组可延长发电机组的使用寿命:

1.起动前的准备工作

(1)机房操作人员应遵守安操作规程,穿工作服和绝缘鞋,机组人员应分工明确。

(2)检查飞轮及发电机部分防栏杆罩是否完好。

(3)检查各变速箱、离合器、调速器、油位、各紧固件等,确认完好,油水温度不低于20度时,方可起动。

(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。

(7)检查贮气瓶压力是否正常,超速保险装置是否定位。

(8)打开打气泵的排污阀。

(9)检查循环水泵、机油泵、燃油泵是否正常。

(10)将励磁电阻置于最大的电阻位置,并将送电开关断开。

2.起动和运行操作

(1)对于停机超过24h的机组,须先打开试动阀,并起动机油泵。对于停机超过7天的机组,应测量励磁机及操作电路的绝缘电阻,必须符合要求。

(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。

(3)察看起动电源的电压是否符合要求。若电压正常,按下起动按钮等柴油发动机正常运行后即松开。

(4)当柴油发动机运转后,观察机油压力表的指示值,当升到规定值以上时,停止机油泵,并关闭扫气泵排污阀,穿好前离合器螺钉。

(5)当发电机起动后,即认为发电机及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。

(7)逐渐调整柴油发动机的转速,但在调整时应注意观察发电机运转是否正常。正常时,集电环及换向器上的电刷应无跳动、无冒火花现象、无异常响声。

(8)调整发电机输出的电压和频率,其电压值应稳定并达到380v+-10v,频率应达到50Hz+-0.5Hz。

3.发电机回收

发电机回收再利用,可以极大节省资源的浪费,合理利用,在能源上给与极帮助和推动作用。

折叠编辑本段类型介绍

由于每一次能源形态的不同,可以制成不同的发电机。

利用水利资源和水轮机配合,可以制成水轮发电机;由于水库容量和水头落差高低不同,可以制成容量和转速各异的水轮发电机。

利用煤、石油等资源,和锅炉,涡轮蒸汽机配合,可以制成汽轮发电机,这种发电机多为高速电机(3000rp。

此外还有利用风能、原子能、地热、潮汐等能量的各类发电机。

此外,由于发电机工作原理不同又分作直流发电机,异步发电机和同步发电机。目前在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。

折叠柴油发电机

基本信息

由内燃机驱动的发电机。它起动迅速,操作方便。但内燃机发电成本较高,所以柴油发电机组主要用作应急备用电源,或在流动电站和一些大电网还没有到达的地区使用。柴油发电机通常在1000转/分以上,容量在几千瓦到几千千瓦之间,尤以200千瓦以下的机组应用较多。它制造比较简单。柴油机轴上输出的转矩呈周期性脉动,所以发电机是在剧烈振动的条件下工作。因此,柴油发电机的结构部件,特别是转轴要有足够的强度和刚度,以防止这些部件因振动而断裂。此外,为防止因转矩脉动而引起发电机旋转角速度不均匀,造成电压波动,引起灯光闪烁,柴油发电机的转子也要求有较大的转动惯量,而且应使轴系的固有扭振频率与柴油机的转矩脉动中任一交变分量的频率相差20%以上,以免发生共振,造成断轴事故。

柴油发电机组

主要由柴油机、发电机和控制系统组成,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,目前使用刚性连接比较多一些,柴油机和发电机连接好后安装在公共底架上,然后配上各种传感器,如水温传感器,通过这些传感器,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时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机组本身的控制系统。

柴油发电机原理

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,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。

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%。尽管柴油发电机组的功率较低,但由于其体积、灵活、轻便、配套齐,便于操作和维护,所以广泛应用于矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等部门,作为备用电源或临时电源。同时这种型的发电机组也可以作为型的移动电站使用,成为很多企业的后备电源使用。

折叠滚筒直流发电机

1、购买和使用发电机,应当符合铭牌上的技术要求,如电压,功率和额定输出电流等。例如用于丰收—27型拖拉机,东方红—40型拖拉机等,常用150瓦发电机,额定输出电流为13安;用于铁牛—55型拖拉机常用220瓦发电机,额定输出电流为18安。

2、用于拖拉机上的发电机通常为并激式,也就是发电机激磁线圈是并联的,所以,总要有一端通过机壳与电枢线圈是并联的,所以,总要有一端通过机壳与电枢线圈相接。若激磁线圈在发电机内通过机壳与电枢线圈相接叫内搭铁(图5—1),即叫“内搭铁发电机”;若激磁线圈在发电机外通过调节器搭铁(图5—2),即叫“外搭铁发电机”。国产拖拉机目前使用的直流发电机均为内搭铁。在接线时,一定要将激磁线圈的引出线与搭铁的碳刷架相接,激磁线圈便无电流通过,发电机不会发电。另外有些进的拖拉机上使用外搭铁发电机,如果改为内搭铁发电机,只要调换发电机激磁线圈抽头接线即可。

3、发电机壳上两个接线柱,一般均有“电枢”“磁场”字样注明。如文字标注不清,可用下述方法识别。

1)电枢接线柱:直径较粗;是接在绝缘的刷架上。

2)磁场接线柱:直径较细;磁场线圈一个端头就按在上面。

4、在拖拉机上的发电机是由发动机带动的,所以转动方向是一定的,在检修时若将发电机反向旋转就不发电,这是因为正转时电枢线圈在磁场的作用下感应出的电流经调节器与激磁线圈相通。激磁线圈通电后的磁场方向与铁芯剩磁方向相同,因而磁场不断增强,电压迅速升高。反转时电流方向与正转时相反,使激磁线圈通电后的磁场方向与铁芯剩磁方向相反,磁场越来越弱,使发电机不能发电。

5、当发电机电枢不经负载短路时,发电场是不会烧坏的。这是因为拖拉机上使用的直流发电机均为并激式。发电机于额定功率下工作时,电枢绕组产生的电流大部分输向外电路,部分输入激磁绕组产生磁场。当电枢接线柱与机壳短路时,发电机电流迅速增大,此时在电机内产生很大的压降和强烈的电枢反应,使输出的电压急剧下降,激磁电流迅速消失,发电机电压趋近于零。因此,当电枢接线柱与机壳短路时不会烧坏发电机。

6、在使用中有时发现发电机极性突然改变的现象(即发出的电流方向改变)。这是因为输出电流骤然增大时,电机内部强烈的电枢反应使铁芯剩磁方向改变而引起。遇到这种情况必须将其改变过来,才能使充电电路正常工作。改变的方法是:将蓄电池正极与机壳连接,负极与磁场接线柱相触2—3秒,即能改变磁极铁芯的剩磁方向。(在正极搭铁的系统中)。有时,在检修中用蓄电池做电源,用跳火花法检查激磁线圈故障时,如不注意连接的极性,把蓄电池负极当成搭铁极,改变了激磁线圈的电流方向,从而使铁芯剩磁方向改变了。由于剩磁方向的改变,则发电机电压极性也随之改变。这是应当注意的。

7、一般的直流发电机整流子铜片间的云母片都低于铜片。这是因为铜片比云母片磨损速度快,使用一段时间云母片就会高出整流子铜片,使碳刷悬空。这样整流子和碳刷之间就会出现强烈火花。为避免此现象,整流子车光后应用锯片将云母割低于整流子铜片0.8毫米左右。但有的直流发电机如ZF—28型和ZF—33型,整流子铜片间采用人工云母,它与铜片磨损速度相近,故出厂时未将云母片割低,检修这种发电机就不需割低。

折叠风力发电机

是将风能转换为机械功的动力机械,又称风车。广义地,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。

水利发电机是将水的动能和重力势能转换为机械功的动力机械。中国的三峡就是很好的例子。在发电这一块最好要数核能发电了,不过相对核能污染较大。所以中国现在广泛还是用煤炭发电。目前中国煤炭资源吃紧,煤炭价格一直在涨,这也是为什么现在会有电荒的出现的主要原因。

折叠编辑本段运行管理

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。

1.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:

⑴风机控制器误报故障;

⑵各检测传感器误动作;

⑶控制器认为风机运行不可靠。

2.运行数据统计分析

对风电场设备在运行中发生的情况进行详细的统计分析是风电场管理的一项重要内容。通过运行数据的统计分析,可对运行维护工作进行考核量化,也可对风电场的设计,风资源的评估,设备选型提供有效的理论依据。

每个月的发电量统计报表,是运行工作的重要内容之一,其真实可靠性直接和经济效益挂钩。其主要内容有:风机的月发电量,场用电量,风机的设备正常工作时间,故障时间,标准利用时,电网停电,故障时间等。

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。例如,在对国产化风机的功率曲线分析后,我们对后三台风机的安装角进行了调节,降低了高风速区的出力,提高了低风速区的利用率,减少了过发故障和发电机温度过高故障,提高了设备的可利用率。通过对风况数据的统计和分析,我们掌握了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。

3.故障原因分析

我们通过对风机各种故障深入的分析,可以减少排除故障的时间或防止多发性故障的发生次数,减少停机时间,提高设备完好率和可利用率。如对150kW风机偏航电机过负荷这一故障的分析,我们得知有以下多种原因导致该故障的发生,首先机械上有电机输出轴及键块磨损导致过负荷,偏航滑靴间隙的变化引起过负荷,偏航大齿盘断齿发生偏航电机过负荷,在电气上引起过负荷的原因有软偏模块损坏,软偏触发板损坏,偏航接触器损坏,偏航电磁刹车工作不正常等。又如,在对Jacobs系列风机控制电压消失故障分析中,我们采用排除实验法,将安链当中有可能引起该故障的测量信号元件用信号继电器和短接线进行电路改造,最终将故障原因定位在过速压力开关的整定上,将该故障的发生次数减少,提高了设备使用率,减少了闸垫的更换次数,降低了运行成本。

折叠同步发电机

基本信息

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,只在某些型同步发电机中电枢绕组采用单相。

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。

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(图1)。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

当发电机接上对称负载后,电枢绕组中的三相电流会产生另一个旋转磁场,称电枢反应磁场。其转速正好与转子的转速相等,两者同步旋转。

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,如图2所示。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,如图3所示。图2中还显示出电阻性、电容性和电感性3种负载的情况。由于电枢反应磁场影响的不同,三者的曲线也不一样。在外特性中,从空载到额定负载时电压的变化程度称为电压变化率△U,常用百分数表示为

同步发电机的电压变化率约为20~40%。一般工业和家用负载都要求电压保持基本不变。为此,随着负载电流的增大,必须相应地调整励磁电流。图3所示为3种不同性质负载下的调整特性。虽然调整特性的变化趋势与外特性正好相反,对于感性和纯电阻性负载,它是上升的,而在容性负载下,一般是下降的。

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1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。

①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,称做齿。大齿中心即为转子磁极的中心。有时大齿也开一些较的通风槽,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。

②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。目前,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。为此,已研制出多种冷却系统。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。1956年,英国首创第一台12000千瓦定子线圈水内冷汽轮发电机。1958年,中国由浙江大学、上海电机厂首先研制成第一台定、转子线圈都采用水内冷的12000千瓦双水内冷汽轮发电机,为这种冷却方式奠定了基础。世界一些国家在大容量电机中也广泛采用水内冷技术,并制造出了几十万到一百多万千瓦的巨型发电机。除了水冷外,液体冷却介质还可使用变压器油,其相对导热能力约为水的40%,绝缘性能好,可将发电机额定电压提高到几万伏,从而节约了升压变压器的投资。近年来,还在研究用氟利昂作为冷却介质的蒸发冷却技术。氟利昂绝缘好,很容易气化,利用其气化潜热来冷却电机,是一种有意义的探索方向。

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(图4)。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,一般来它们的频率与电压的大和相位是不会完相同的。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。

准同步并列

将已加励磁的待投运发电机通过调节其原动机的转速和改变该发电机的励磁,使其和运行中的发电机的频率差不超过0.1~0.5%。在两机电压相位差不超过10°的瞬间进行合闸并联,两者即可自动牵入同步运行。准同步并列的操作可以手动,也可以借自动装置完成。

自同步并列

把待投入并联的发电机转速调到接近电网的同步转速,在未加励磁的条件下就合闸并联,然后再加入励磁,依靠发电机和电网之间出现的环流及相应产生的电磁转矩把发电机迅速牵入同步。采用自同步并列时,由于减少了调节发电机转速、电压和选择合闸瞬间所需的时间,所以并列的过程较快,特别适宜于电力系统事故情况下机组的紧急投入。但是此法在并列合闸瞬间的电流冲击比较大,会使电网电压短时下降,电机绕组端部承受较大的电磁力。

折叠交流发电机

在日常生活中我们用交流发电机来供用电设备使用时,常发生用电设备不能正常工作的情况,其原因是发电机输出的交流电不够稳定,这时候需要电力稳压器来稳定电压,也就是我们日常生活中常用到的交流稳压电源,交流稳压电源能使发电机的输出电压精度稳定到我们用电设备正常工作所允许的范围。

交流发电机构造

交流发电机的构造稍显复杂。但是不论它是单相还是三相,都是由下列几个主要部分组成:

⑴激磁部分,包括激磁机和磁场部分。

⑵电枢部分。

⑶机壳部分,包括装置备部分的铁架和机座。

折叠异步发电机

异步发电机又称“感应发电机”。利用定子与转子间气隙旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用的一种交流发电机。其转子的转向和旋转磁场的转向相同,但转速略高于旋转磁场的同步转速。常用作功率水轮发电机。

交流励磁发电机又被人们称之为双馈发电机

折叠三相异步电动机

.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。

异步发电机也可以并联电容,靠本身剩磁自行励磁,独立发电(见图),这时发电机的电压与频率由电容值、原动机转速和负载大等因素决定。当负载改变,一般要相应地调节并联的电容值,以维持电压稳定。由于异步电机并联电容时,不需外加励磁电源就可独立发电,故在负荷比较稳定的场合,有可取之处。例如可用作农村简易电站的照明电源或作为备用电源等。

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