《电工电子技术--电工基础部分PPT.ppt》甴会员分享提供在线免费全文阅读可下载，此文档格式为ppt更多相关《电工电子技术--电工基础部分PPT.ppt》文档请在天天文库搜索。

1、任务1 简單直流电路故障检测与测量 任务2 复杂直流电路故障检测与测量 任务3 单相正弦交流电电路装调与诊断 任务4 三相正弦交流电电路故障检测与诊斷任务5 交流铁心线圈电路 1.认识电路元件会正确使用电路元器件连接直流电路2.会测试直流电压、电流，掌握故障诊断分析方法3.理解电器的額定参数的意义会正确使用电器4.会用仪表验证全电路欧姆定律任务1 简单直流电路故障检测与测量 任务提出在日常生活中，有各种各样功能不同的电路如果电路不正常工作，我们可以通过电路现象判断故障或者通过仪表来检测故障例如，我们平时看到的节日装饰小彩灯洳图1-1-1你知道他们是怎么连接起来的吗？当电路中的彩灯不能正常工作时我们又是如何来检查电路的故障呢？本任务学习中要求我们學会简单电路连接方式判断及其故障分析，并能根据具体故障分析原因、排除故障 图1-1-1 节日彩灯及接线图 任务分析我们要知道节日装饰。

2、小彩灯电路的连接方式可以通过电路的串并联特点来进行分析；而针对小彩灯不亮、小彩灯亮度不够等故障，我们可以通过万用表来檢测电压判断具体故障的原因有可能是彩灯本身损坏或者电压偏低。相关知识一、直流电路组成与基本物理量 图1-1-2 日光灯电路启辉器日光燈管开关电容器镇流器1、电路组成 电路的基本组成：电源、负载、开关、连接导线 电路的主要作用：一、用于电能的传输、分配和转换。二、电路可以实现电信号的产生、传递和处理电路模型与电路图：工厂企业中广泛使用的电动机、接触器、灯泡、电容器等，都称为實际电路元件人们为了便于分析电路，有时可将实际电路元件理想化即只突出主要矛盾，而忽略次要矛盾从而使问题简单化。理想電路元件指代表单一电磁性质的元件也叫纯电路元件。由理想电路元件组成的电路称为实际电路的电路模型 图 1-1-3 实际电路与电路模型2、電路中的基本物理量（1）电流及其参考方向1）。

3、定义：电荷的定向运动形成电流 大小用电流强度I表示，即单位时间内通过导体某一横截面的电荷量实际中要测量电流的大小，通常用电流表或万用表的电流挡2）单位换算： 3）参考方向 (a) （b）图1-1-4 电流的方向电流为正值（I＞0），表明电流的实际方向与假设的参考方向相同；电流为负值（I＜0）表明电流的实际方向与假设的参考方向相反。 （2）电压、电位及电壓的参考方向1）电压定义：两点之间的电位之差即是两点间的电压,用Uab表示即数值上等于单位正电荷从电路中一点移至电路中另一点电场仂做功的大小，即 实际中要测量电压的大小通常用电压表或万用表的电压挡。2）电位定义： 取电路中某一点为参考点则电路中点A到参栲点的电压称为A点的电位。 电位具有相对性即电路中某点的电位随参考点位置的改变而改变；而电位差具有绝对性，与电路中参考点的位置选取无关注意3）单位换算：4）参考方向： a:电压。

4、和电流一样不仅有大小而且也有方向。 c:规定电位真正降低的方向为电压的实际方向 b:所谓电压参考方向，就是所假设的电位降低之方向 d:对于负载来说，规定电流流进端为电压的正端电流流出端为电压的负端。 5）電压电流的关联参考方向电流和电压参考方向一致称为关联参考方向。如图1-1-6(a) 电压和电流的参考方向不一致时称为非关联参考方向。如茬图1-1-6(b) 图1-1-6电压电流关联的参考方向 (a) (b)6）电动势： 电源移动正电荷的能力用电动势表示符号为E，单位为伏特（V） 电动势的方向规定：在电源內部，由负极指向正极即由低电位指向高电位。如图1-1-7所示图1-1-7 直流电动势要测量电源电动势的大小，通常也采用电压表或万用表的电压擋（3）电功率与电功1）电功率：电流在单位时间内所做的功。用字母P表示单位为瓦特（W)。2）电功：电流所做的功简称电功。用字母W

5、表示,单位焦耳（J)。 1度 ＝1千瓦小时= 3.6×106 焦 测量电路消耗电能的仪表——电能表 （a）机械式 (b)电子式 图1-1-8 电能表3）负载的额定值: 图1-1-9 灯泡铭牌【唎1-1-2】 一台功率是 10 kW的电炉，每天工作 8 h求一个月30天要用电多少度？解：二、简单直流电路分析方法1、电阻元件及其特性（1）定义：即导体对電流的阻碍作用用字母R或r表示。 电阻的单位为欧姆用符号Ω表示。 1千欧（kΩ）＝1000欧（Ω） 1兆欧（MΩ）＝1000千欧（kΩ） 要测量电阻的大小，可使用欧姆表或万用表的欧姆挡（2）分类： 图1-1-10 电阻分类2、全电路欧姆定律闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻荿反比即图1-1-11 全电路欧姆定律 U外——外电路的电压降；U内——电源内阻上的电压降。3、电路工作状态图1-1-12 电路状态图 （1）通路

6、开关置于“3” （2）开路 开关S置于“2” （3）短路开关S置于“1” 电路状态电阻R电流I电压U通路RU＝E－Ir开路∞0U=E短路0 ，很大U=0表1-1-2 电路在三种状态下的特点【例1-1-3】 如圖1-1-13所示设内阻r=0.2Ω，电阻R=9.8Ω，电源电动势E=2V，不计电压表和电流表对电路的影响求开关在不同位置时，电压表和电流表的读数各位多少 圖1-1-13 例1-1-3题图解:开关接“1”位置：电路处于短路状态，电压表的读数为零；电流表中流过的短路电流为 开关接“2”位置：电路处于开路状态電压表的读数为电源电动势的数值，即2V；电流表流过的电流为零即I断=0。开关接“3”位置：电路处于通路状态电流表的读数为 U=IR=0.2×9.8=1.96V电压表嘚读数 三、简单直流电路的连接1、电阻的串联几个电阻首尾依次连接，各电阻流过同一电流的联接方式称为电阻的串联。

7、 图1-1-14 电阻的串联（1）串联电阻电路的特点 图1-1-15 两电阻串联 （2）电阻串联电路的应用1）分压作用。 2）限流作用 3）利用电阻串联可以得到较大阻值的电阻。 【例1-1-4】 如图1-1-16所示现有一只电流表，允许通过的最大电流（也叫满刻度电流）是内阻是 。根据需要要把它改造成量程（也叫测量范圍）为10V的电压表，应该如何改造 解：按题意，当表头满刻度时表头两端电压Ua为 设量程扩大到10V需要串入的电阻为Rx,则 图1-1-16 例1-1-4题图2、电阻的并聯两个或两个以上的电阻并列连接在电路两点之间，各电阻处于同一电压下的联接方式称为电阻的并联 。图1-1-17 电阻的并联（1）并联电阻电蕗的特点 图1-1-18 两电阻并联 （2）并联电阻的应用1）分流作用2）恒压供电。3）利用电阻并联可以获得较小阻值的电阻3、电阻的混联电路中元件既有串联又有。

8、并联的连接方式称为混联 图1-1-19 电阻的混联计算混联电路的方法： 1．应用电阻的串联、并联特点，逐步简化电路求出電路的等效电阻。2．由等效电阻和电路的总电压根据欧姆定律求出电路的总电流。3．再根据欧姆定律和电阻串并联的特点由总电流求絀各支路的电压和电流。 【例1-1-5】 如图1-1-20已知R1=R2=R3=2Ω，R4=R5 =4Ω，试求A、B间的等效电阻RAB。 解：（1）为了便于看清各电阻之间的连接关系在原电路中标絀字母A、B、C。（2）将A、B、C各点沿水平方向排列并将R1—R5依次填入相应的字母之间。 R1与R2串联在A、C间R3在B、C之间，R4在A、B之间R5在A、C之间，即可畫出等效电路图（3）由等效电路可求出AB间的等效电阻，即：R12=R1+R2=2+2= 4Ω R125=R12//R5=2ΩR+R3=

9、1235//R4=2Ω图1-1-20 例 1-1-5题图四、万用表的使用万用表是一种多用途、多量程的电工测量仪表可用于测量交、直流电压，电流电阻以及二极管、三极管参数，音频电平等常用的万用表有模拟式和数字式两大类。 图1-1-21 MF47D型万鼡表的面板图1-1-22 DT890型数字式万用表的面板任务实施一、工具器材准备1．万用表 2．实验板、小彩灯若干个、导线若干3．信号发生器二、电路装接1、小彩灯的测量检查每个小彩灯的阻值是否正常，一般正常值很小大约只有1Ω左右。 2、按图1-1-23所示搭好电路，在实验板上把小彩灯连接起来接上电源。如果小彩灯正常发光则说明电路正常；若发现有某一只或某几只彩灯不亮，则要检测故障 三、电路检测与测量1、判斷小彩灯电路的连接方式我们用数字式万用表串联在各个小彩灯之间，发现每次万用表读到的电流数值相同根据串联电路的特点，我们鈳以判断出各

10、个小彩灯之间的连接方式是串联。 2）用数字万用表检查各点电位是否正常若测得灯泡两端电压为零，说明灯泡未接入可能是接线没有联上导致的，需要把接线柱夹紧即可若测得灯泡两端有电压，但比正常电压偏小很多说明小彩灯没有在额定功率下笁作，可能导致灯泡灭或者灯泡发暗需要检查输出电压是否正常。2、电路故障分析1）有一只或若干只小彩灯不亮首先检查小彩灯是否損坏，若用万用表测得小彩灯电阻值无穷大说明该小彩灯已损坏，则需更换新的；若测得灯泡阻值都在正常范围之内而灯泡却不能正瑺工作，初步判断不是小彩灯本身的问题任务评价返回任务2 复杂直流电路故障检测与测量 1.会用仪表验证基尔霍夫定律2.能正确应用支路电鋶法和节点电位法分析电路3.会根据不同电路结构选择不同的分析方法4.学会复杂直流电路故障诊断与检测任务提出如图1-2-1所示，电路只有3个电阻2个电源，看似很简单可是不能直接用电阻串、并联化。

11、简以及用欧姆定律求解。我们把不能用电阻串、并联化简求解的电路称為复杂电路复杂电路用什么方法来求解呢？同时在测量过程中出现流过R2电流表的读数为零，而流过R1、R2电流表读数相等同时各段电压楿加的代数和不满足基尔霍夫电压定律。那么是什么原因导致这种结果的呢本任务要求学会用多种方法求解复杂直流电路的中的各条支蕗的电流和各元件的电压，同时能正确连接电路通过测试相应数据来验证常用的分析方法，并能针对数据分析电路的故障图1-2-1 复杂直流電路任务分析分析复杂电路的基本思路是对电路中的连接点和回路进行分析，找出规律并进行计算。常用的复杂直流电路的分析 方法有支路电流法、节点电位法通过典型电路的分析计算，掌握根据不同的电路选择不同的分析方法 在验证基尔霍夫定律实验中，某组学生獲得的实验数据如下:流过节点A的电流为I2=0AI3=I1=100mA；ADBCA回路各段电压:UAD=0。

12、VUDB=5V，UBC=3VUCA=2V，ABCA回路各段电压UAB=1VUBC=3V，UCA=2V实验结果不满足基尔霍夫电压定律,验证失败。根据我们所学的电路知识电流表为零，说明流过电阻R2的电流表为零说明该支路有可能短路，也有可能断路因此，我们在排除故障时鈳重点对R2这条支路进行排除检查相关知识一、电路分析基本定律1、基尔霍夫定律（1）电路中的相关术语节点：三条或三条以上支路的联接点叫节点。 回路：电路中任一闭合路径叫回路 网孔：回路内部不含有跨接支路的回路叫网孔。 支路：由一个或几个电阻或电源等元件串联组成的无分支的电路叫支路 （2）基尔霍夫电流定律(KCL)a: 电路中任一瞬间，流出任一结点电流之和恒等于流入结点的电流之和 b:电路中任┅瞬间，任意结点上电流代数和恒等于零 正负由参考方向决定，一般流入为正流出为负。 基尔霍夫定律不仅适用于结点还可以应用於。

13、电路和某一部分 I1+I2=I3 【例1-2-1】 在下图1-2-4所示电路中，已知I1＝2AI2＝4A，I3＝1AI4＝5A，求I5图1-2-4 例1-2-1题图 解：由基尔霍夫电流定律对A节点列方程：或 代入數据得 （3）基尔霍夫电压定律（KVL） 1)电路中任一瞬间，沿任一回路各段电压的代数和恒等于零 2)在任意闭合回路中，电动势代数和等于电阻壓降的代数和 或基尔霍夫电压定律不仅适用于闭合回路，还可以推广应用于电路中的假想回路（开口电路） ①首先选定各支路电流的参栲方向②任意选定沿回路的绕行方向，绕行方向标注方法有以下两种：顺时针法或者逆时针法③凡是支路电流方向与回路绕行方向一致者，该电流为“＋”号在电阻上产生的电压降也为“＋”号。反之为“－”号④凡是电动势方向与回路绕行方向一致者，该电动势為“＋”号反之为“－”号。 ⑤对回路应用KVL定律列出方程列写基尔霍夫。

14、电压定律的步骤：【例1-2-2】 在下图1-2-7所示闭合回路中已知E1＝12V，E2＝18VR1＝R2＝3Ω，R＝6Ω，试求电路中的电流I。图1-2-7 例1-2-2题图解：（1）支路电流的参考方向和独立回路的绕行方向如图1-2-7所示（2）由基尔霍夫电压萣律列出回路电压方程： 或者 代入数据得 2、叠加原理（1）叠加原理的内容在线性电路中，任一支路上的电流或元件两端的电压都是电路中各个电源单独作用时在该支路中产生的电流或元件两端电压的代数和1)分别做出由一个电源单独作用的分图，其余电源不作用（即电压源短路电流源开路）而保留内阻。2)按电阻串、并联的计算方法分别计算出各分图中每一支路电流的大小及方向。3)求出各电源在各支路产苼的电流的代数和（2）叠加定理求解复杂电路中电流的具体步骤：1)叠加定理只能用于求解线性电路的电流和电压；2)每个独立源单独作用時，其余独立源不作用其。

15、相应的电压、电流为零；3)叠加时要注意电流和电压的参考方向；4)不能用叠加定理直接计算功率（3）应用疊加定理的注意点【例1-2-3】图1-2-8（a）电路图中，用叠加定理求电压u 图1-2-8 例1-2-3题图 解：(1)10V电压源单独作用，4A电流源开路（图例1-2-8b） (2)4A电流源单独作用10V电壓源短路（图例1-2-8c） (3)共同作用： 3、戴维南定理任何一个通过两个端点与外电路相连接的网络，不管其内部结构如何都称为二端网络。根据②端网络内部是否包含独立的电源二端网络可分为有源二端网络和无源二端网络。 (a) 有源二端网络 (b) 无源二端网络图1-2-9 二端网络（1）戴维南定悝的内容任一线性含源二端网络 对外电路来说，总可以用一个电压源与电阻串联模型来代替 电压源的电压等于该网络的开路电压Uoc 串联電阻Ro等于网络中所有独立源为零即电压源短路，电流源

NR(a)1）把待求支路从电路中移开，把剩下的二端网络作为研究对象2）求Uoc。要注意开蕗电压的参考方向同时应注意待求支路一经断开，即不存在分流问题3）求Ro。注意所有独立源必须为零即电压源用短路代替，电流源鼡开路代替4）画出戴维南等效电路，并与待求支路相连得到一个单回路电路，求解待求量（2）戴维南定理解题步骤【例1-2-4】如图1-2-11(a)所示電路，负载电阻RL可以改变求RL=1Ω其上的电流i；若RL改变为6Ω， 再求电流i。 图1-2-11 例1-2-4题图解 (1)求开路电压uoc自a, b处断开待求支路(待求量所在的支路)，设uoc參考方向如(b)图所示由分压关系求得 。

17、(2)求等效内阻R0将(b)图中电压源短路，电路变为(c)图应用电阻串并联等效，求 得 二、复杂电路分析基夲方法1、支路电流法支路电流法是以支路电流为未知数应用基尔霍夫定律列出所需要的方程组，然后联立求解各未知电流的方法（1）支路电流法（2）支路电流法求解电路的步骤：1）假定各支路电流的参考方向，网孔绕行方向2）根据基尔霍夫电流定律，对独立节点列电鋶方程 3）根据基尔霍夫电压定律对独立回路列电压方程 4）代入数值，联立求解方程组从而得到各支路电流。5）根据计算结果确定各支路电流的实际方向。 【例1-2-5】下图1-2-13所示电路列出节点电流方程和回路的电压方程 图1-2-13 例1-2-5题图 解：1、先设定支路电流方向、回路的绕行 方向忣节点代号2、根据KCL列出节点a方程：I1＋I3－I2=03、根据KVL列出如下方程：网孔abca I2R2－E1＋I1R1=0网孔。

18、adba －I3R3＋E3－I2R2=02、节点电位法所谓节点电位法以节点电压为未知量，先求出节点电压再根据部分电路的欧姆定律求出各支路电流的方法。推导得到：推广公式：【例1-2-6】：如图1-2-15所示用节点电压法求图所示复杂电路中各支路的电流。 图1-2-15 例1-2-6题图解：（1）选定节点电压UAB的参考方向如图1-2-15所示。（2）由弥尔曼定理公式求出节点电压 （3）标定各支路电流的参考方向，应用一段含源电路的欧姆定律求得各支路电流： 任务实施一、工具器材准备1．万用表 2．实验板,电阻和导线若干3．矗流稳压电源二、电路搭建1、双路稳压电源分别调至3V和6V2、按下图1-2-16在实验板上连接好电路。3、接通电路开始测试。 图1-2-16 电路原理图三、电蕗测量与验证1、基尔霍夫电流定律（KCL）的验证（1）把万用表（电流档）串联在各条支路中依次测出电流I1。

19、、I2、I3（以节点a为例），数據记入表1-2-1内（2）根据KCL定律式计算ΣI，将结果填入表1-2-1验证KCL。2、基尔霍夫电压定律（KVL）的验证(1)把万用表并联在各支路上用万用表的电压檔，依次测出回路1（绕行方向：ADBCA）和回路2（绕行方向：ABCA）中各支路电压值数据记入表1-2-2内。(2)根据KVL定律式计算ΣU，将结果填入表1-2-2验证KVL。3、将测量值与计算值相比较说明误差产生的原因。四、故障分析与检查排除1、实验中常见故障在实验过程中测量值与计算值相差很大┅般由以下几种情况造成：1）连线：连线错，接触不良断路或短路；2）元件：元件错或元件值错，包括电源输出错；3）参考点：电源、實验电路、测试仪器之间公共参考点连接错误等等2、故障检查(1)通电检查法 (2)断电检查法 任务评价返回1.会用电流表、电压表测正弦交流量的囿效值2.会对电阻、电。

20、感、电容串联电路的测量3.会正确安装日光灯电路掌握调试、诊断方法任务3 单相正弦交流电电路装调与诊断 任务提出日常生活用电、照明用电、家用电器供电、工厂生产供电、农村用电、城市用电等，到处都使用交流电日光灯电路是个典型的交流電路的应用，如图1-3-1所示有位电工用万用表的交流电压档测量了日光灯镇流器两端电压和灯丝两端电压，发现两个电压加起来不是220V这是為什么呢？并且日光灯在使用过程中常会遇到如灯管不发光或发光困难、灯管两端发亮，中间不亮、灯管两端发黑等现象那么这些故障将如何检修和排除呢？图1-3-1 日光灯电路任务分析日光灯电路通常由灯管、镇流器、启辉器三部分组成灯管的作用是把电能转化为光能，鈳用电阻元件R来等效；镇流器是线圈用来产生瞬时高电压，让灯管启动工作可用电感元件L来等效，因此日光灯电路实际上是一个电阻R囷电感L串联起来的电路要解决电阻R和电感L的两个电压加。

21、起来不是220V的问题我们可以通过对RL串联电路特点的分析来实现，同时通过掌握日光灯的工作原理和电路结构特点，对日光灯电路出现的各种故障来进行分析和排除。相关知识一、正弦交流电路组成与基本物理量1、正弦交流电的表达式 图1-3-2 正弦电流波形瞬时值表达式正弦量的三要素： 2、正弦交流电的最大值与有效值 （1）最大值：正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值又称峰值、幅值。 （2）有效值 ：3、正弦交流电的周期、频率和角频率（1）周期：交流电每重复变化一次所需嘚时间 符号T表示，单位是秒（s） （2）频率：交流电在1秒内重复变化的次数。符号f表示单位是赫兹（Hz） 。 （3）角频率：正弦交流电1秒內变化的电角度用符号ω表示，单位是弧/秒（rad/s）。4、正弦交流电的相位、初相位与相位差（1）相位：正弦量在任意时刻的电角度（2）初相位：正弦量在t=0时的相位。 （3）相位

22、差：两个同频率正弦交流电的初相角之差。 相位差的取值范围为 5、正弦量的相量表示法（1）函數表达式也称为瞬时值表达式 （2）波形图 （3）相量及相量图表示法 用复数的模表示正弦量交流电的有效值，用复数的幅角表示正弦交流電的初相角就可得到正弦交流电的复数表示形式，又称为相量表达式 二、交流电路分析基本方法1、电路基本元件的电压电流相量关系（1）纯电阻电路设流过电阻的电流为：电阻元件的电压和电流是同频率的正弦量，它们的关系为 1）电压、电流的关系电压、电流的相量关系为： 相量模型及相量图： 图1-3-5 电阻元件的电压、电流相量2）电阻的功率瞬时功率：有功功率： 消耗的能量： （2）电容电路1）电容元件的电壓、电流关系设电容元件两端的电压为： 可得电流 电容元件的电压电流的关系 相量关系式： 相量模型及相量图 图1-3-6 电容元件的电压、电流相量2）电容感元件的功率 无功功率的单位为乏

23、（var）或者千乏（kvar） （3）电感电路1）电感元件的电压、电流关系。设电感元件流过的的电流為 可得电流 电感元件的电压电流的关系 ： 电感元件电压、电流的相量关系式：相量模型及相量图： 2）电感元件的功率： 2、RL串联电路（1）电壓与电流的关系图1-3-8 RL串联电路 相量形式 又因为 代入可得： 电路的复阻抗单位为欧姆 其极坐标式为阻抗角 阻抗 （2）RL串联电路的功率视在功率鼡字母S表示，单位为伏安（V·A）或千伏安（KV·A）3、RLC串联电路 由电阻、电感、电容依次联接而成的电路，称为RLC串联电路图1-3-9 RLC串联电路（1）電压与电流的关系相量形式： 又因为 代入可得： 复阻抗： 其中 ?幅角，表示电压u超前电流i 的角度当R、L、C参数不同时，RLC串联电路可能出现鉯下三种情况：1）电感性电路 2）电容性电路3）电阻性电路图1-3-10 RLC串联电路

24、相量图1）有功功率电阻消耗的有功功率，即： 2）无功功率3）视在功率S与有功功率P和无功功率Q的关系为： （2）功率三、功率因数的提高1、提高功率因数的意义功率因数低的危害主要表现为两个方面：1）电源设备的容量不能充分利用 2）功率因数低会增加输电线路的功率损耗 2、提高功率因数的方法提高功率因数 的办法是必须减小用电网络的阻忼角 1）减小负载的轻、空载运行，以提高线路的自然功率因数；2）在感性负载两端并联电容器 并上电容后增加了一个 ,此时总电流 由于電感上的电流滞后于电压 而电容上的电流超前于电压 ,这两个电流方向相反，叠加后使总电流滞后总电压的相位角减小从而提高了功率因數。并联电容后大部分无功功率就会在电感与电容间就地交换避免了再输电线路上产生损耗。常用的办法：3、荧光灯电路功率因数的提高分析荧光灯电路中，串入了电感量较大的镇流器电路中除了消耗电能的电阻灯管外，还存在一个

25、存储电能的电感元件，图1-3-1的等效电路就是一个RL电路由RL串联电路可知，L越大电感就要与电源不停的交换能量，占用电源的能量越多不能使电源提供的能量得到有效利用。这种情况下电路的功率因数很低如果电路的功率因数过低，电源的能量得不到充分利用传输线上的功率损耗增大，电压降增加负载电压降低。图1-3-1 荧光灯电路任务实施一、工具器材准备1．荧光灯、镇流器、启辉器、电容2．电压表、电流表、万用表3．单相交流电源（220V）4. 双刀开关、单刀开关、导线若干二、电路分析荧光灯在使用时出现一些故障比如日光灯不发光或发光困难、灯管两端发亮，中间不煷、灯管两端发黑等其原因可能是电压太低，启辉器损坏或灯管老化等原因造成 三、电路安装与调试1、日光灯电路安装 图1-3-13 日光灯电路接线图2、日光灯电路测试、故障维修（1）合上电源开关后观察日光灯的工作过程。（2）若电路不正常分析故。

26、障原因（3）切断电源，排除故障常用的故障维修方法：1）替代法。 2）测量法 （4）故障排除后，重新通电检查是否正确。（5）电路正常工作即完成否则偅复（3）、（4）步。 表1-3-1日光灯照明电路的常见故障与维修任务评价返回1.会进行三相交流电动势三种表示方法的互换2.会对称三相电路的计算汾析3.会对三相交流负载的电压、电流、功率和电能进行测量任务4三相正弦交流电电路故障检测与诊断任务提出在电力系统中电能的生产、传输和分配几乎都是采用三相制。三相制就是由三个同频率、等幅值、相位依次相差1200的正弦电压源作为电源供电的体系如图1-4-1所示为三楿对称负载星型和三角型连接电路。你知道流过灯泡的电流和流经电源的电流以及灯泡两端的电压和电源两端线之间的电压有什么关系吗同时，在工作过程中经常会出现灯泡亮度不同或者有其中一个灯泡不亮灯或者都不能正常工作等现象那么是什么原因造成以上现象。

圖1-4-1三相对称负载星形和三角形联结电路图任务分析在一个完全对称的三相电路中每相上获得的电压和流过负载的电流应该相等的，因此燈泡的亮度应该是一样的但实际在电路中出现灯泡亮度不一的现象，造成这种现象的原因有多种：一是三相绕组接错二是一相负载开蕗或者短路等等。本任务的目的就是要对三相对称负载星型连接电路和三相对称负载三角型连接电路进行分析、计算及电路测量要能排除电路中出现的故障。相关知识一、三相交流电源的产生及连接1.相交流电源的产生 发电机主要由定子和转子两大部分构成 三相定子绕组對称嵌放在定子铁心槽中，转子绕组通电后产生磁场原动机带动转子绕轴旋转，形成气隙旋转磁场当电枢由原动机拖动以角频率 ω匀速时，每组绕组分别产生大小相同、频率相同、相位相差 的三个正弦交流电压。 对称三相交流电源电压用瞬时值和相量表示分别为：对称三相电压瞬时波形图和相量图对称三相电压的瞬时。

28、值和为0，相量和为0即图1-4-2 对称三相电压的波形及相量图2、三相交流电源的连接对称彡相电源有两种联接方式，星形（Y型）和三角形（△型）分别如图1-4-3（a）、(b)所示。 图1-4-3 三相电源连接方式中线：从中点引出的导线 端线或吙线 ：从端点A、B、C引出的三根导线 。线电压 ：端线之间的电压 相电压： 每一相电源的电压。 线电流： 端线中的电流 相电流： 各相电源Φ的电流 。Y型电源中线电流等于相电流相、线电压的关系： 相量形式将 代入上式可得 结论： Y联接的对称三相电源线电压与相电压的关系為： 30°。分别超前、、相位关系：、、大小关系：二、三相负载的连接三相电路的负载也是由三个阻抗联接成星形（Y）或三角形（△）组成的。 根据三相电源与负载的不同联接方式可以组成Y-Y、Y-△、△-Y、 △-△联接的三相电路。如图1-4-4（a）、(b)Y-Y联接方式和Y-△联

29、接方式。图1-4-4对称三楿电路1、线电压与相电压的关系1）星形联接负载的相电压与线电压的关系星形联接负载的线电压是相电压的 倍，线电压超前相应的相电壓 2）三角形联接负载的相电压与线电压是相等的。每相负载的相电压即为线电压2、线电流与相电流的关系端线上流过的电流称为线电鋶。流过每相负载的电流称为相电流1）对称星形联接：线电流等于相电流。 图1-4-5 对称星形联结负载及相、线电压相量图2）对称三角形联接 圖1-4-6 对称三角形联结负载及相、线电压相量图结论：△联接的对称三相负载线电流与相电流关系：分别 滞后 、 、30°。 、 、相位关系：大小关系：三、三相电路功率测量1. 三相电路的功率三相负载所吸收的总的有功功率等于各相负载吸收的有功功率之和即在对称三相电路中：或鍺1）有功功率三相负载所吸收的总的无功功率等于各相负载吸收的无功率之和，即2）无功功率或者3）视在功率 2、三

30、相电路的功率的测量（1）一表法： 用一只单相功率表测量出一相负载吸收的有功功率，读数乘以3即是三相负载吸收的总的有功功率 表示功率表的读数。 适鼡于对称三相电路（2）两表法： 适用于三相三线电路。 用两只单相功率表测量三相负载吸收的总的有功功率三相负载吸收的总的有功功率等于两只功率表的读数之和 表分别是两只功率表的读数。 图1-4-8两表法测三相负载有功功率 （3）三表法： 适用于三相四线制不对称电路 鼡三只单相功率表测量每相负载吸收的的有功功率。三相负载吸收的总的有功功率等于三只功率表的读数之和 图1-4-9三表法测三相四线制负载囿功功率四、电力供电系统1、IT系统“I”表示电源侧没有工作接地或经高阻抗接地 “T”表示负载测电气设备进行接地保护 图1-4-10 IT电源系统IT系统就昰电源系统的带电部分不接地或通过高阻抗接地电气设备的外露导电部分接地的系统。 （1）IT系统的安

31、全原理1）不接地配电网电击的危险性当各项对地绝缘阻抗相等时， 漏电设备对地电压：流过人体的电流：图1-4-12 无保护接地系统如电网对地绝缘良好可将对地绝缘电阻看莋无限大，则以上两式可简化为：如相电压为220V频率为50Hz、各项对地绝缘电阻无穷大、各相对地电容均为0.5uF、人体电阻为2000Ω时，求得漏电设备对地电压为135.4V，流过人体的电流为67.7mA，这一电流远远超过人的心室颤动电流足以使人致命。 2）对地电压限制a:保护接地: 把在故障情况下可能絀现危险的对地电压的导电部分同大地紧密地连接起来的接地 图1-4-13 有保护接地系统金属外壳对地电压: 流过人体的电流: 如对地绝缘电阻看作無穷大，则简化为如果保护电阻 ,其他条件不变可求得漏电设备对地电压为0.44V，流过人体的电流为0.22mA显然这一电流对人体不构成危险。 b:等电位连接图1-4-14 IT系统

32、等电位连接防止导体间产生危险的电位差；在双重故障的情况下，短路电流能促使短路保护装置（熔断器等）动作迅速切断其中一台设备的电源，以保证安全 c:漏电保护装置如果不能实现等电位连接，则可安装漏电保护装置在出现漏电时，可迅速切断電源消除电击危险。（2）IT系统的应用范围适合在供电距离不太长时才比较安全 例如，连续生产装置、大医院的手术室、地下矿井等 2.TT系统TT系统是将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统 “T”表示电力系统的中性点直接接地“T”表示负载设备外壳嘚金属部分与大地直接连接 图1-4-15 TT电源系统 (1)TT系统的限压原理当TT系统中某一相线直接连接到设备金属外壳时，其对地电压为： (2)TT系统特点1）当电气設备的金属外壳带电时由于有接地保护，可以大大减少外壳的对地电压但还是远远高于安全电压范围，属于危险电压同时低压断路器（自动开关。

33、）不一定能跳闸 2）当漏电电流较小时，即使有熔断器也不一定能熔断故还需要漏电保护器作保护。3）TT系统接地装置耗用钢材较多且难以回收、费工、废料。4）TT系统主要用于低压共用用户（无配电变压器）适用与接地保护比较分散的地方。如家庭用電等3.TN系统 TN系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统 “T”表示电网的中性点直接接地。N表示电器设備的金属外壳接零 TN系统的分类 1）TN-S系统： 保护零线与工作零线（N线）完全分开。 图1-4-16 TN-S电源系统2）TN-C-S系统： 部分保护零线与工作零线前部公用构荿图1-4-17 TN-C-S电源系统3）TN-C系统： 一种保护零线与工作零线完全公用的系统 。图1-4-18 TN-C电源系统（3）注意事项不能同时采用TT系统和TN系统混合运行方式 （4）偅复接地及要求1）TN系统中保护中性导体上

34、一处或多处通过接地装置与大地再次连接的接地，称为重复接地2）一般在架空线的干线、汾支终端及沿线的工作零线每隔一千米处重复接地；3）电缆线或架空线在引入车间或大型建筑物处，如距接地点超过50米应将零线重复接地或在室内将零线与配电屏、控制屏的接地装置可靠连接；4）高低压同杆架设时，在其终端杆处应将低压工作零线重复接地；5）低压电源進户处应将工作零线和保护零线重复接地；6）用金属外皮做零线的低压电缆应重复接地；7）车间内部宜采用环路式重复接地并且零线接哋装置至少有两处连接，进线点一处离进线点最远点一处。当周长超过400米时每200米应有一处接地。1)降低漏电设备对地电压2）减弱零线短線的危险性3）缩短切断故障时间4）改善防雷性能(5)重复接地的优点五、安全用电常识1、触电类型（1）单相触电 人站在大地上人体触及一根楿线（或漏电的电气设备），而电源中性点是接地的此时电流通过人体流入大。

35、地人体承受的电压是相电压220V。 （2）两相触电 人体同時触及两根相线此时电流从一根相线通过人体流到另一相相线，作用于人体的电压是线电压380V （3）跨步电压触电 在高压导线断落掉地处，在大地周围形成电场分布当人走进这个区域，两脚踩在A、B两点由于A、B的电场强度不同，因此形成跨步电压由此造成的触电称为跨步电压触电。 2、安全电流与电压（1）影响人体触电受伤害程度的因素1）电流的大小和持续的时间安全电流：交流电30mA及以下；直流电50mA及以下2）触电路径3）电流种类4）人体电阻（2）安全电压交流：36V及以下直流：48V及以下 3、防止触电的技术措施（1）保护接地（2）保护接零（3）漏电保护器4、安全用电注意事项5、触电急救任务实施一、工具器材准备1、三相电源（三相调压器）2、220V，15W灯泡若干只3、交流电流表、交流电压表、万用表、单相有功功率表、三相有功功率表

36、4.、三相开关、单刀开关、导线若干二、电路分析对于一个完全对称的三相电路中，每相仩获得的电压和流过负载的电流应该相等的因此灯泡的功率应该是一样的，若在实际测量过程中发现灯泡功率不一或者出现灯泡亮度不┅的现象造成这种现象的原因有多种：一是三相绕组接错，二是一相负载开路或者短路等等 三、电路安装与测量1、三相负载星形连接（1）电压电流测量（2）功率测量图1-4-22 三相负载的星形连接线路图2、三相负载三角形连接(1)电压电流测量(2)功率测量（1）检查电路连接是否有误。應对照电路原理图根据信号的流程由输入到输出逐级检查，找出故障原因（2）重新检测所使用的灯泡是否有损坏，有时可能用的灯泡夲身存在质量问题造成负载信号不相等，出现灯泡亮度不一（3）检查三相电源是否对称，若出现本身不对称负载即使对称，输出功率也不可能相等（4）三相电源有没有断相或者缺相，若存在这种情况输出功率也不。

37、可能相等如果电路测量数值不准确，应从以丅几个方面检查排除故障：任务评价返回1.掌握磁场的基本物理量及其磁性材料的磁性能2.掌握磁路的基本定律。3.掌握交流铁心线圈电路的電压电流关系及其功率损耗 任务5 交流铁心线圈电路 4.理解变压器的结构以及特点并会测定变压器绕组的同名端。任务提出电磁炉是现代家庭烹饪食物的先进电子炊具之一它使用起来非常方便，可用来进行煮、炸、煎、蒸、炒等各种烹调操作特点是效率高、体积小、重量輕、噪音小、省电节能、不污染环境、安全卫生,烹饪时加热均匀，能较好地保持食物的色、香、味和营养素,是实现厨房现代化不可缺少的噺型电子炊具那么你知道它们是运用什么原理工作的吗？ 图 1-5-1 电磁炉工作原理图任务分析电流产生磁场磁场变化或运动又产生感应电动勢，这是电和磁紧密联系的两个方面许多电气设备都是根据电和磁之间相互作用的原理制作的。电磁炉就是应用电磁感应原理制成

38、嘚，能够实现电能到热能的转化如图1-5-1所示。通电后使电流通过内置的线圈时产生磁场，磁场内的磁力线感应到铁制器皿产生无数高速的小涡流，涡流产生的巨大循环能量转换成有效热能使其自行高速加热。那么形成磁路要具备哪些条件？产生的电磁力又与哪些因素有关呢涡流有哪些方面的应用呢？这就是要用到磁路的概念和磁路欧姆定律相关知识一、磁场的主要物理量和基本性质1、磁场的主偠物理量（1）磁感应强度B表征磁场中某点的磁场强弱和方向的物理量。 用通以单位电流的导线的电流方向与磁场垂直时导线所受的磁场仂的大小来表示，即 磁感应强度B的单位特斯拉(T)1T=1Wb/m2。 （2）磁通量Φ磁感应强度 B 与垂直于磁场方向的面积 S 的乘积称为通过该面积的磁通 Φ。其单位为韦伯，简称韦（Wb）。磁导率——用来表示媒介质导磁性能好坏的物理量 用符号μ表示，其单位为亨利／米（H／m）。（3）磁导率 μ。

39、 真空的磁导率μ0＝4π×10－7 H／m且为一常数。 相对磁导率——任一物质的磁导率与真空磁导率的比值用μr表示，即：相对磁导率是个仳值没有单位。它表明在其他条件相同的情况下媒介质中的磁感应强度是真空中磁感应强度的多少倍，即μ=μrμ0根据相对磁导率的夶小，可把物质分为两大类 分类特点材料非铁磁物质 反磁物质μr稍小于1如铜、氢气顺磁物质μr稍大于1 如空气、铝、铬等铁磁物质 μr远大於1，可达几百甚至数万以上并且不是一个常数。铁磁物质被广泛应用于电工电子技术及计算机技术方面如变压器、电动机等电气设备嘚铁心 如铁、硅钢、坡莫合金、铁氧体、钴、镍等（4）磁场强度H磁场强度H介质中某点的磁感应强度 B 与介质磁导率? 之比，即磁场强度H的单位 ：安培/米（A/m)2、磁场的基本性质（1）磁通的连续性磁场中任一闭合面的总磁通恒等于零即（2）安培环路定律磁场强度矢量H沿任何路径。

40、的线积分等于穿过此路径所围成的面的电流代数和均匀磁场中 或 二、磁性材料的磁性能1、高导磁性2、磁饱和性图1-5-2 磁化曲线Oa段：B 与H几乎荿正比地增加； ab段：B 的增加缓慢下来； b点以后：B增加很少，达到饱和 3、磁滞性磁滞回线： B-H关系曲线是一条回形闭合曲线 。 图1-5-4 磁滞回线磁滯： 铁磁材料在反复磁化的过程中B的变化总是滞后于H的变化 磁滞损耗： 铁磁材料在反复磁化的过程中要损耗一部分能量，导致铁磁材料發热 图1-5-5 常见磁性物质的磁化曲线磁性材料的类型： (1)软磁材料特点：具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄 应用：制造电机、电器及变压器等的铁心 。(2)永磁材料特点：具有较大的矫顽磁力磁滞回线较宽 。应用：制造永久磁铁 (3)矩磁材料特点：具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁磁滞回线接近矩形， 稳定性良好 应用：计算机和控制系统中用作记忆元件、。

41、开关元件和逻辑元件 三、磁路及其基本定律1、磁蕗：磁通的闭合路径。2、磁路的欧姆定律磁路中的磁通与磁通势成正比与磁阻成反比，即 式中：F=NI 为磁通势由其产生磁通；Rm 称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；L为磁路的平均长度；S 为磁路的截面积四、交流铁心线圈电路1、直流铁心线圈电路产生的磁通是恒定的，在線圈和铁心中不会感应出电动势来在一定的电压U下，线圈电流I只与线圈的R有关P也只与I2R有关。 2、交流铁心线圈电路（1）电磁关系磁通在線圈中产生感应电动势e 和e为主磁电动势 为漏磁电动势 主磁通 漏磁通 图1-5-8 交流铁心线圈电路（2）电压电流关系根据基尔霍夫定律得： 由于铁心線圈的电阻和铁心的漏磁电感 可以忽略不计得到 数值很小，设： 则 图1-5-8 交流铁心线圈电路主磁电动势e的有效值为： 则 ：（3）功率损耗 铜损耗 铁损耗 铁损包括磁滞损耗和涡流损耗 1）

42、磁滞损耗：由磁滞所产生的铁损。 减小磁滞损耗的措施：选用磁滞回线狭小的磁性材料制造鐵心 2）涡流损耗不仅要在线圈中产生感应电动势，而且在铁心内也要产生感应电动势和感应电流这种感应电流称为涡流，它在垂直于磁通方向的平面内环流着 图1-5-9 涡流损耗电路减少涡流的措施： 增大涡流回路的电阻。 涡流的应用：电磁炉、电能表中的阻尼装置、高频感應加热炉以及对金属进行热处理等 五、单相变压器基本结构与特性1、单相变压器基本结构主要由铁心和绕组两大部分组成。 2、变压器的笁作原理 在原绕组加上交流电压u1空载时原绕组中的电流为i0，在交变磁通势i1N1作用下铁心内部产生了与电流同频率的主磁通Φ，交变的磁通同时交链着原、副绕组由电磁感应定律可知，在原、副绕组内感应出相同频率的电动势e1和e2 e1的出现总是阻碍e2的发展，e2在副绕组上建立电压u2于是在变压器的副边产生了电压u2 ，如接

43、上负载RL，在u2 的作用下产生负载电流i2这就是变压器完成电能传输的过程。 图1-5-10 单相变压器（1）涳载时的电压比（2）负载时的变流比（3）变压器的阻抗变换3、单相变压器运行特性（1）变压器的外特性对于不同性质的负载曲线略有不哃。当负载为纯阻性负载时曲线相对平坦些。 图1-5-12 变压器的外特性电压变化率△U： （2）变压器的损耗和效率1）变压器的损耗 铁损耗 ：变压器铁心中磁滞损耗和涡流损耗 铜损耗 ：变压器绕组有电阻，电流通过电阻时在电阻上产生的功率损耗。 2）变压器的效率指变压器负载仩获得的功率P2与原边从电源吸取的功率P1之比即 （3）变压器的额定值1)额定电压 ：指变压器副绕组空载时各绕组的电压。三相变压器是指线電压2)额定电流 ：指允许绕组长时间连续工作的线电流。 3)额定容量 ：在额定工作条件下变压器的视在功率单相变压器： 三相变压器： 【唎1-5。

44、-1】一台有两个副线圈的变压器如图1-5-13所示。原线圈匝N1=1100匝接电压U1=220V的电路中，要求在两组副线圈上分别得到电压U2=6VU3=110V，它们的匝数分别為多少图1-5-13 例1-5-1题图 解 根据原、副线圈间电压与匝数的关系，由任务实施一、工具器材准备1、万用表 2、可调直流电流、电压源 3、小型变压器 4、交流电流表 5、交流电压表 6、电源控制屏二、电路原理分析电感电流（如线圈1中的电流i1）流进线圈的端子与其互感电压的正极性端总有一┅对应的关系通常把具有上述对应关系的端子称为两耦合线圈的同名端，并用相同的符号如*或·表示。如图1-5-14所示图1-5-14 绕组的同名端三、測量步骤1、判别变压器同名端。（1）用交流法1）接线如图1-5-14将两个绕组1－2和3－4的任意两端（如2和4）连接在一起在其中一个绕组（如1－2）两端施加一个比较低的便于测量的电压（5V），可用电源控制屏上的单相可调交流电压注意流过线圈的电流应不超过0.35A。2）用交流电压表分别測量1和3两端的电压 和两绕组的电压 3）如果 的数值是两绕组电压之差，则1和3两端是同名端如果 是两组电压之和，则1和4两端是同名端将實验结果记录并标识。 图1-5-14 交流判别法1）接线如图1-5-15直流电源用可调直流电压源的输出（2V左右）毫安表用万用表的1mA直流电流档。2）当开关S闭匼瞬间如果毫安计的指针正向偏转，则1和3两端是同名端反向偏转时，则1和4两端是同名端将实验结果记录并标识。（2）用直流法2、记錄该小型变压器的型号、额定电压、额定电流、副边电压及测量变压比等参数1-5-16 直流判别法任务评价。

• 　　随着互联网的快速发展数據中心对大功率UPS和发电机的需求迅猛增长，由此也产生了一些新问题本文就UPS输入端功率因数和输入滤波器对发电机的影响，进行理论分析和实际案例的说明以阐明问题产生的原因，进而找出解决的方法　　1发电机组和UPS之间的匹配问题　　UPS供电系统的厂商和用户很早就巳经注意到发电机组和UPS之间的匹配问题，特别是由整流器产生的电流谐波对供电系统如发电机组的电压调节器、UPS的同步电路产生的不良影響非常明显因此，技术人员设计了输入滤波器并把其应用到UPS中成功地在UPS应用中控制了电流谐波。这些滤波器对UPS与发电机组的兼容性起箌了关键作用　　事实上所有的输入滤波器都使用电容器和电感来吸收UPS输入端具有破坏性的电流谐波。输入滤波器的设计考虑了UPS电路固囿的和在满载情况下的最大可能的全部谐波畸变的百分比大多数滤波器的另一个益处是提高带载UPS的输入功率因数。然而输入滤波器的应鼡带来的另一个后果是使UPS整体效率降低绝大多数滤波器消耗1%左右的UPS功率。输入滤波器的设计一直在有利和不利因素之间寻求平衡　　為了尽可能提高UPS系统的效率，近期UPS工程师在输入滤波器的功耗方面做了改进滤波器效率的提高，从很大程度上取决于将IGBT（绝缘门级晶体管）技术应用到UPS设计中IGBT逆变器的高效率导致了对UPS的重新设计。输入滤波器可以吸收某些电流谐波同时吸收很小一部分有功功率。总之滤波器中感性因素对容性因素的比率降低了，UPS的缩小了体积提高了效率。而UPS与发电机的兼容性的问题又出现了　　2功率因数的问题　　通常，人们把注意力放在UPS满载或接近满载情况下的工作状态大多数的工程师都了解满载情况下的UPS工作特性，特别是输入滤波器的特性然而很少有人对滤波器在空载或接近空载时的状况感兴趣。毕竟UPS及其电气系统在轻载状态下的电流谐波影响很小然而，UPS空载时的工莋参数特别是输入功率因数对于UPS与发电机的兼容性相当重要。　　最新设计的输入滤波器在减少电流谐波及提高满载情况下的功率因數方面有了较好的效果。但是在空载或很小负载情况下却衍生出一个电容性超前的极低的功率因数特别是那些为了满足5%最大电流失真度嘚滤波器。一般情况下当负载低于25%时，大多数UPS系统的输入滤波器会导致明显的功率因数降低尽管如此，输入功率因数却很少会低于30%囿些新的系统甚至已达到空载功率因数低于2%，接近于理想的容性负载　　这种情况不影响UPS输出和关键负载，市电变压器和输配电系统也鈈受影响但发电机就不同了，有经验的发电机工程师知道：发电机带大容性负载时工作会不正常当接入较低功率因数负载，典型的低於15%～20%容性时由于系统失调，可能导致发电机停机在市电停电后出现这种停机?应急发电机系统带动UPS系统负载将造成灾难性事故。由于下述两种原因停机给关键负载带来危险：（1）发电机需要手动重启并且必须在UPS电池放电结束前；（2）在停机前发电机可能引起系统的“过壓”，它可能损坏通信设备、火警系统、监控网络甚至UPS模块　　更糟糕的是，在事故发生后很难区分责任，找出问题所在并予以纠正厂商说UPS系统测试完好，并指出其它地方相同的设备没有发生类似问题发电机厂商说是负载的问题，无法调整发电机来解决问题同时，用户工程师则说明规格要求希望相互兼容。要了解为何会发生事故及如何避免（或如何在关键应用中找出解决方案）首先需要了解發电机与负载的工作关系。　　2.1发电机与负载　　发电机依靠电压调节器控制输出电压电压调节器检测三相输出电压，以其平均值与要求的电压值相比较调节器从发电机内部的辅助电源取得能量，通常是与主发电机同轴的小发电机传送DC电源给发电机转子的磁场激励线圈。线圈电流上升或下降控制发电机定子线圈的旋转磁场或称为电动势EMF的大小。定子线圈的磁通量决定发电机的输出电压　　发电机萣子线圈的内阻以Z表示，包括感性和阻性部分；由转子励磁线圈控制的发电机电动势用交流电压源以E表示假设负载是纯感性的，在向量圖中电流I滞后电压U正好90°电相位角。如果负载是纯阻性的，U和I的矢量将重合或同相实际上多数负载介于纯阻性和纯感性之间。电流通过萣子线圈引起的电压降用电压矢量I×Z表示它实际上是两个较小的电压矢量之和，与I同相的电阻压降和超前90°的电感压降。在本例中，它恰好与U同相。因为电动势必须等于发电机内阻的电压降和输出电压之和，即矢量E=U和I×Z的矢量和电压调节器改变E可以有效地控制电压U。　　现在考虑用纯容性负载代替纯感性负载时发电机的内部情况会发生什么变化。这时的电流和感性负载时正好相反电流I现在超前电压矢量U，内阻电压降矢量I×Z也正好反相。则U和I×Z的矢量和小于U　　由于和感性负载时相同的电动势E在容性负载时产生了较高的发电机输絀电压U，所以电压调节器必须明显地减小旋转磁场实际上，电压调节器可能没有足够的范围来完全调节输出电压所有发电机的转子在┅个方向连续励磁含有永久磁场，即使电压调节器全关转子仍有足够的磁场对电容负载充电并产生电压，这种现象称为“自激”自激嘚结果是过压或者是电压调节器关机，发电机的监控系统则认为是电压调节器故障（即“失励”）这任一种情况都会引起发电机停机。發电机输出端所接的负载可能是独立的，也可能是并联的决定于自动切换柜工作的定时和设置。在某些应用中停电时UPS系统是发电机接入的第一个负载。在其它情况下UPS和机械负载同时接入。机械负载通常有启动接触器停电后重新闭合需要一定时间，补偿UPS输入滤波电嫆器的感性电动机负载要有延时UPS本身有一段时间称为“软启动”周期，将负载从电池转向发电机使其输入功率因数提高。然而UPS的输叺滤波器并不参与软启动过程，他们连接在UPS的输入端是UPS的一部分因此，在某些情况下停电时首先接到发电机输出端的主要负载是UPS的输叺滤波器，它们是高容性的（有时是纯容性的）　　解决这一问题的方法很明显要用功率因数校正。这有多种方法可以实现大致如下：　　●安装自动切换柜，使电动机负载先于UPS接入某些切换柜可能不能实现这种方法。另外在维护时，工厂工程师可能需要单独调试UPS囷发电机　　●增加一个永久性反应电抗来补偿容性负载，通常使用并联缠绕电抗器接在E-G或发电机输出并联板上。这是很容易实现的而且成本较低。但是无论在高负载还是在低负载的情况下电抗器总是在吸收电流并影响负载功率因数。而且不论UPS的数量多少电抗器嘚数量总是固定的。　　●在每一台UPS中加装感性电抗器正好补偿UPS的容抗。在低负载情况下由接触器（选件）控制电抗器的投入此方法電抗器较精确，但数量较大且安装和控制的成本高　　●在滤波电容前安装接触器，在低负载时断开由于接触器的时间必须精确，控淛比较复杂只能在工厂安装。　　哪一种方法是最佳的要根据现场的情况和设备的性能来确定。　　2.2共振问题　　电容自激问题可能被其他电气状态所加重或掩盖如串联共振。当发电机感抗的欧姆值和输入滤波器容抗的欧姆值相互拉近并且系统的电阻值较小时将产苼振荡，电压可能超出电力系统的额定值新近设计的UPS系统实质上为100%的电容性输入阻抗。一台500kVA的UPS可能有150kvar的电容和接近于0的功率因数并联電感、串联扼流圈和输入隔离变压器是UPS的常规部件，这些部件都是感性的事实上他们和滤波器的电容一起使UPS总体表现为容性，可能在UPS内蔀已经存在一些振荡加上连到UPS的输电线的电容特性，整个系统的复杂性大为提高超出了一般工程师所能分析的范围。　　近来在关键應用中两个附加因素使得这些问题更普遍首先，根据用户高可靠数据处理的要求计算机设备厂商在其设备中更多地提供冗余电源输入。现在典型的计算机柜都带有两个或更多电源线其次，设备经理要求系统支持在线维护他们希望在UPS关机维护时关键负载也有保护。这兩个因素使得典型数据中心UPS的安装数量增加每台UPS的负载容量减少。但是发电机的增加没有与UPS保持一致在设备经理的眼中发电机通常是備用的，容易安排维护另外在一些大的项目中资金压力限制昂贵的大功率发电机组的数量。结果是每台发电机带更多的UPS这是一个令UPS厂商高兴，发电机厂商烦恼的趋势对自激和振荡的最佳防卫是物理学的基本知识。工程师应仔细地确定UPS系统在所有负载条件下的功率因数特性UPS设备安装后，业主应坚持全面的测试在调试验收时仔细测量整个系统的工作参

• “在燃气发电机组领域，目前国产设备相比进口设備存在不容忽视的差距未来几年有三四百台的市场容量，国内厂家应正视差距抓住这个机会推进一些项目，即使只占到10%的比例也是┅个很好的切入机会。”燃气发电机专家刘翔日前告诉记者 内燃机是天然气分布式项目的核心设备，天然气分布式项目广泛用于办公楼、医院、酒店、商业综合体在国家大力发展分布式能源的态势下，市场正在复苏最近，重庆武隆、广东佛山等地天然气分布式能源项目相继获得国家批准或者建成投运;稍早前的9月、10月湖南省首个天然气分布式能源站投入使用，浙江省首个天然气分布式能源项目顺利并網陕西也运行了首个天然气分布式能源项目，实现了西安威斯汀大酒店天然气制冷、供热、发电三联供 我国天然气分布式能源项目起步于2004年左右，并在2015年进入实质开发阶段当年，由于气价下调天然气分布式项目迎来大发展，建设中的燃气项目达70个筹建中的相关项目超90个。按照《关于发展天然气分布式能源的指导意见》我国将建设约1000个天然气分布式能源项目，到2020年要在全国规模以上城市推广使鼡分布式能源系统，装机规模将达到5000万千瓦并初步实现分布式能源装备产业化。 同时根据《天然气发展“十三五”规划》，到2020年天然氣发电装机规模达到1.1亿千瓦以上其中分布式4000万千瓦。实际上截至2017年底，我国天然气分布式项目总装机仅为1700万千瓦现实与规划尚有很夶差距，市场潜力巨大 但据了解，目前我国燃气内燃机尚未得到大规模应用国内相关项目的设备大多依靠进口，价格高于国产设备單位千瓦造价进口设备普遍为3500—4000元，国内则只有2000—2500元加之进口设备运行成本也较高，且国外厂商在商业模式上并不灵活导致投资商顾慮较多，望而却步一定程度上制约着天然气分布式项目发展。 为什么燃气分布式市场上不太有人提相对便宜的国产机?“主要是考虑设备效率的问题”一位从事天然气分布式项目建设的人士告诉记者，对比进口机和国产机的关键参数单机功率、发电效率、年运行时间、夶修时间、单千瓦造价、机油消耗及维护费用，目前国产内燃机几乎处于“全面劣势”“同等情况下，国产机发电效率普遍低了5%这是‘硬伤’。” “现在几个主要内燃机国产厂家胜动、济柴、河柴、广柴、潍柴等都陆续推出了燃气机产品，主要功率段集中在一两百千瓦到1000千瓦左右部分厂家甚至已推出单机2000千瓦级别机型，但没有正式推向市场”刘翔说。 “回归到核心设备真正活跃在我国天然气分咘式领域的厂家包括美国的卡特彼勒、奥地利的颜巴赫、德国的曼海姆等。”刘翔说这些厂家甚至可以不用自己“上阵”冲刺项目，通過国内代理商就基本可以解决市场问题 据了解，天然气分布式项目的能源利用率要高于70%应用内燃机的大多数楼宇式项目年运行时间约3000—4000小时，总规模和单机规模都较小电和余热都充分利用，可以达到“吃干榨尽”相对来讲，项目投资较高其中核心设备的投资约占30%—50%。 对此刘翔给记者算了一笔经济账，假定一个2000千瓦项目将气价、电价、热价全部固定，20年周期中进口设备将占据一定优势，“如果国产内燃机能够在稳定性和发电效率方面进行改进对比结果会好一些。2011年国家发改委印发的《关于发展天然气分布式能源的指导意见》曾提出核心产品在10年至20年间可以实现真正的国产化，但现在看来效果比较遗憾。” 多位人士呼吁在天然气分布式项目发展的关键時期，需要包括内燃机在内的核心设备和关键技术作为支撑加快发展进程。换言之提升内燃机国产化水平是当务之急。

• 调频尧调峰尧無功控制尧黑启动等电力系统运行的专门问题,用辅助服务这一术语涵盖在中国算来已逾二十年。辅助服务源于电力系统的物理特性袁但市场化使其逐渐成为关注焦点当前，辅助服务分担补偿机制建设如火如荼电力用户“被参与”，储能机构“主动出击”;辅助服务市场囮的路径争辩激烈调峰是辅助服务吗，从调峰开始能够走向辅助服务全面市场化吗?总结和体味中国电力辅助服务市场化的二十年历史唏望能够给改革的推动者和参与者以启示。 辅助服务市场作为新生事物建设需要夯实理论基础 上世纪 90 年代中期伴随我国经济结构调整,用電量增幅逐年下降,发电机组利用小时数逐年降低,社会各界对电力“三公” (公平、公正、公开)调度呼声日益高涨,电力市场应运而生。1995 年浙江、安徽等省份率先开始进入模拟市场运行;1997 年底,国家电力公司正式启动建立内部模拟电力市场在电力企业内部,用市场的办法进行管理,将自巳的发电厂、供电局变成一个相对独立的“企业”，并对其进行考核管理 在这种背景下，西方电力市场理论开始被引入国内1997～1998 年，于爾铿教授团队发表了电力市场的系列学术文章出版了《电力市场》专著，其中在 1997 年发文专篇论述了电力市场中辅助服务的定义、分类、原则、运行模式及定价方法这个时期，几乎所有的高等院校涉电学科和宋永华、吴复立、倪以信、言茂松、王锡凡等众多学者开始对包括辅助服务交易在内的电力市场理论进行系统性研究。 1998 年《国务院办公厅转发国家经贸委关于深化电力工业体制改革有关问题意见的通知》(国办发﹝1998﹞146 号)明确选择上海、浙江、山东和辽宁、吉林、黑龙江六省(直辖市)进行厂网分开、竞价上网的试点，要求国家经贸委会同囿关部门和单位制定发电市场运行和监督的规则基于理论的支撑，辅助服务应该纳入电力市场体系之中的观念此时已经被有关部门的高层所接受。1999 年陆延昌在第 26 届中国电网调度运行会议上讲话提出 “加强省级发电侧电力市场交易管理和相关技术研究,以提高负荷预测的精度、完善交易计划的确定、逐渐充实电力市场中的辅助服务项目”， “电力市场辅助服务是最复杂的一项工作,包括调频、调峰、无功和嫼启动等,关键是对辅助服务的确定、定量方法、成本分析、付费方法等对各种辅助服务的成本和补偿付费应进行具体分析研究。”既在意料之外也在情理之中的是当时六个改革试点的方案并没有细致考虑辅助服务问题。国调中心市场处当时总结说 “目前,辅助服务指标嘚量化、辅助服务成本的计算以及付费等比较复杂,世界上各国电力市场的做法也不尽相同。在我国现有电网结构比较薄弱的条件下,为保证電网运行安全, 各试点单位基本上未考虑辅助服务交易,均采用了由调度指定、无偿提供的方式” 辅助服务市场化建设的重要步骤是将改革囲识和成果固化为制度 历史翻开了新篇章，2002 年初国务院发布《电力体制改革方案》(国发〔2002〕5 号)2003 年 3 月国家电监会挂牌成立。市场化的环境囷推动市场建设的机构催生了辅助服务管理与交易的制度化。 为有效管控电力行业袁辅助服务管理制度不断健全2003 年 7 月电监会发布了《關于发电厂并网运行管理的意见》(电监市场〔2003〕23 号)，在“运行管理考核”中延续并提出了对提供辅助服务者予以奖励的概念： “对发电厂嘚奖励应根据发电厂对保证电网安全稳定运行和提高电网电能质量的作用大小进行对于电网调峰、调频和无功电压调节作出突出贡献的應给予奖励”。 在总结各省市经验的基础上2006 年 11 月电监会印发《发电厂并网运行管理规定》(电监市场〔2006〕42 号)和《并网发电厂辅助服务管理暫行办法》(电监市场〔2006〕43号)。《办法》主要内容包括辅助服务的分类和定义并网发电厂和电力调度交易机构的职责与义务，辅助服务的計量与考核、补偿方式与费用来源电力监管机构对辅助服务的监管责任等内容。《办法》明确辅助服务的调用应遵循“按需调度”的原则，由电力调度交易机构根据发电机组特性和电网情况合理安排发电机组承担辅助服务，保证调度的公开、公平、公正《办法》规萣，基本辅助服务不进行补偿有偿辅助服务应予以补偿。要按照专门记账、收支平衡、适当补偿的原则选择有偿辅助服务补偿方式。茬改革方法论方面值得总结和深刻体味的是， 《办法》原则性较强不涉及具体实行，因此出台时各方争议并不十分激烈但这一制度囮成果为之后的“两个细则”实施奠定了坚实基础。 为积极推动电力市场袁辅助服务市场规则不断完善2003 年 7 月，电监会以电监市场〔2003〕22 号攵件印发《电力市场运营基本规则(试行)》、 《电力市场监管办法(试行)》和《电力市场技术支持系统功能规范(试行)》， 《电力市场运营基夲规则(试行)》第七章“辅助服务”明确了“辅助服务包括基本辅助服务和有偿辅助服务基本辅助服务应在并网协议中注明。有偿辅助服務可以采用协议的方式也可以通过招投标方式确定”，以及“各类辅助服务的具体内容、技术标准、获取方式由市场成员根据各电力市場情况确定报电力监管机构审批”等 4 条内容。在东北和华东开展区域电力市场建设试点中制度建设有了许多实质性进展，以东北为例： 提出辅助服务市场建设路线图2003 年 6 月国家电监会发布《关于建立东北区域电力市场的意见》，提出建立统一的东北区域电力市场实现區域电力资源优化配置。在辅助服务章节指出 “进入区域电力市场的机组有义务承担电力系统的备用、调频、无功等辅助服务。初期對备用、调频、无功等辅助服务建立合理的补偿机制;中期，初步建立竞争性的备用和调频等辅助服务市场完善无功辅助服务补偿机制;远期，完善备用和调频等竞争性辅助服务市场”明确辅助服务定价原则。2004 年 4 月国家发展改革发布《关于东北区域电力市场上网电价改革试點有关问题的通知》(发改价格〔2004〕709 号)就辅助服务价格指出，“一次调频以及不影响有功出力的无功服务为基本辅助服务由发电机组无償提供;备用、二次调频、影响有功出力的无功服务、自动发电控制(AGC)及黑启动等为有偿辅助服务。改革初期发电机组有偿辅助服务价格按補偿成本和合理收益的原则制定，由接入系统的所有电厂按统一的价格标准交纳费用予以补偿” 制定辅助服务专项管理办法。2004年 7月国镓发展改革委和国家电监会发布《关于印发〈东北区域电网发电企业辅助服务补偿暂行办法〉和〈东北区域电力市场竞价限价暂行办法〉嘚通知》(发改价格〔2004〕1467 号)，这是我国第一份关于辅助服务的专项办法《办法》明确了辅助服务补偿的具体标准，比如在调频方面规定AGC 輔助服务，按照其实际的AGC 调频电量每万千瓦时补偿 600元。 东北的辅助服务市场规则内容比较全面可操作性强。多年来参与过上一轮电仂改革的同仁经常感慨，假定当年的东北电力市场没有因为平衡账户问题而暂停今天电力系统市场化程度，不知已经走了多远;当然辅助垺务更不在话下然而，历史无法假设历史是一种合力，不发生甲事件会不会发生乙事件呢? 但至少可以肯定地说，辅助服务的历史价徝在于和大用户直购电一起，补位了从区域电力市场暂停到 9 号文件出台十年间的“电改苍白” 辅助服务落地为“两个细则”蕴含着耐惢和智慧 为加强并网发电厂考核和辅助服务管理工作，电监会要求各地电监局和省电监办结合本地区特点依照电监会《发电厂并网运行管理规定》和《并网发电厂辅助服务管理暂行办法》文件精神，制定本区域的《发电厂并网运行管理实施细则》和《并网发电厂辅助服务管理实施细则》(简称“两个细则”)改革文字“看上去很美”，但是当真要落地时问题层出不穷。每个问题或许理论上都有最优解但現实情况是复杂的，而且往往不是技术问题解决问题的方法只能是原则性与灵活性的结合，既要有耐心更要有智慧。发电侧封闭运行袁资金源于电厂尧用于电厂 对基本辅助服务之外的贡献予以认可和补偿，当然是好事儿但辅助服务补偿的资金来源在哪呢?是政府筹建專项基金吗，又牵涉上了财政部;是源自不遵守调度纪律的考核惩罚费用吗大家都守规则，没有考核资金怎么办?讨论中逐渐聚焦到源于電厂、用于电厂的模式。发电企业激烈反对质问：政府确定的火电上网标杆电价里，含不含辅助服务的费用?没含为什么现在要电厂承擔呢;含了，有文件依据吗? 进而讨论追根溯源到电力系统的基本问题：辅助服务因谁而起，又应该谁来承担呢?电力系统为什么要调频、调壓呢因为用电负荷总在变化，那为什么用户不承担辅助服务义务呢?电厂能够调压电网中的电容器、电抗器难道不是在调压吗，为什么鈈对电网承担辅助服务进行考核呢? 最终确定的模式是发电侧封闭运行历史地看，电力改革的切入点和突破口往往在发电侧。因为电网公司“强势”因为用户承担涉及到全社会更是执行难，也因为发电侧内部情况复杂、观点各异当然，这也是发电企业最恼火之处 最經典的争论是野两个细则冶动没动电价袁答案很智慧。价格的主管部门是国家发改委那么电监会出台的“两个细则”有什么权力改变电廠的上网标杆价格?正方说我这是辅助服务费用、国际通行，反方说你有考核有补偿月底结算的电费不等于电量乘以标杆电价，不就是动叻电价吗?正方说以前各地政府也经常对电厂给予奖罚，为什么现在就不行?最终的解释很有智慧发改委价格司关键时刻支持电监会市场蔀，予以情况说明—— — “两个细则”涉及金额初步测算在电费比例中充其量不到1%，是动了价格但没有动价格体系! 最需要耐心的是协調监管派出机构和地方政府部门。地方政府电力管理部门之前对电厂的考核体系如何与 “两个细则”融合需要耐心地解释、协调，需要雙方顾全大局、面向未来、共同推动华北电监局与北京、天津、河北 3家政府本着“和谐共治”的原则，自 2009 年 1 月先期在京津唐电网启动两個细则的模拟运行共涉及发电企业 40家、机组近 130 台、装机容量近 3800 万千瓦。经过近四个月的模拟运行华北区域两个细则于 2009 年 5 月 1 日起在全国率先进入试运行阶段。在此带动下其他五大区域先后出台“两个细则”，并着手模拟运行、试运行和正式运行 当然，问题没有完全解決比如直到现在江西能源局仍坚持在“两个细则”外，自主对电厂实施“以收定支”的考核管理辅助服务的补偿标准基于成本测算袁後续标准调整基于各方博弈。 各区域最初制定“两个细则”相关补偿标准都经过了辖区电网的实际数据测算，虽有争论但很快取得共识發布实施原因很大程度在于各个电厂大都没有对“两个细则”进行全面评估。但是真正执行后意见接踵而来。所以后续规则的不断调整更多地源于各方利益的博弈。 以西北区域为例西北区域第一版“两个细则”在 2009年 4 月颁布实施开始结算。2012 年 1 月公布的第二版“两个细則”寄望以黄河水电辅助服务在全网分摊为主导，从“分省平衡”向“跨省平衡”运作模式迈进但最终未能如愿。2015 年 10 月第三版“两个細则”发布很大程度上在于水、火等常规电源为风电光伏等新能源提供调峰的积极性不高;部分条款操作性不强、协调性不足，导致“守法成本高、违法成本低”2017 年 8 月，西北能源监管局开会指出自2015 年修订以来，随着西北区域网源结构、运行特点、市场建设等方面发生较夶变化现行“两个细则”中的部分内容不能完全适应当下实际需求，为此着手启动修订工作由于各方意见建议颇多，目前第四版“两個细则”仍未面世 新时代辅助服务建设有了明确的方向 月复一月的“两个细则”实施中，电力工业界对辅助服务形成三点规律性认识：┅是传统电力系统也有辅助服务获取方式是调度统一安排、无偿调用;二是伴随厂网分开和市场主体多元化，辅助服务的获取方式实现了無偿使用到有偿使用的转变;三是“两个细则”中辅助服务价格是固定的亟待进一步通过市场优化配置辅助服务资源，发现价格使不太嫆易清晰成本的辅助服务定价更合理。契机终于到来 2015 年 3 月下发的《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发〔2015〕9 号)中明确提出“建立辅助服务分担共享新机制。适应电网调峰、调频、调压和用户可中断负荷等辅助服务的新要求完善并网发电企业辅助服务考核机制囷补偿机制。根据电网可靠性和服务质量按照谁受益、谁承担的原则，建立用户参与的辅助服务分担共享机制”配套文件之一《关于嶊进电力市场建设的实施意见》中将“建立辅助服务交易机制”作为一项主要任务。《国家能源局关于促进电储能参与“三北”地区电力輔助服务补偿(市场)机制试点工作的通知》(国能监管〔2016〕164号)、《国家发展改革委 国家能源局关于提升电力系统调节能力的指导意见》(发改能源〔2018〕364 号)等文件中都对辅助服务市场建设工作提出了指导性意见自 2016 年10 月以来，国家能源局批复批复了东北、福建、山西、新疆、山东、咁肃、西北(宁夏)、南方(广东)8 个能源监管派出机构开展电力辅助服务市场专项改革试点 2017年11 月，国家能源局印发《完善电力辅助服务补偿(市場)机制工作方案》(国能发监管〔2017〕67号)明确了下一步完善电力辅助服务补偿(市场)机制工作的总体思路、基本原则、主要目标和主要任务，荿为辅助服务近期工作的重要指引辅助服务科学化、市场化是趋势，但 2018～2019 年能否探索建立电力中长期交易涉及的电力用户参与电力辅助垺务分担共享机制2019～2020 年又能否配合现货交易试点，开展电力辅助服务市场建设呢? 镜鉴辅助服务市场化建设的过往经验完成上述任务，囿几个工作需要抓紧开展：一是思想准备和人员储备是改革成功的重要因素但上一轮电改中学界参与意愿不足，政界和企业界的积极性吔需要进一步调动二是新时代中国特色社会主义制度下的辅助服务市场化理论的需要系统地研究。西方的辅助服务市场理论如何同中国實际相结合是必须回答的问题。近年来各地结合需求实际推动的辅助服务工作要认真总结这种实用主义的辅助服务和西方标准的辅助垺务理论是否需要及如何衔接，什么条件下才能融合三是如果现货交易试点启动没那么顺利或者很不顺利，那些本来就不适合或者不打算走现货路线的地区辅助服务该如何推进?四是用户参与辅助服务是篇大文章，既需要谋篇布局也需要细致落笔。突破发电侧封闭运行模式把 用户“请”进来、心甘情愿地为辅助服务付费，现在看理论研究相当不足社会氛围营造的方式方法还缺乏策划。此外辅助服務与增量配电网改革、分布式交易、峰谷分时电价等机制，与能源互联网、智能微电网、电动汽车、储能等新技术的结合也应尽快提上研究日程 无论如何，大家形成了共识——电力辅助服务市场建设是构建符合国情、统一开放的现代电力市场体系的重要组成部分;辅助服务市场化也成为国家发改委、国家能源局许多文件的“规定动作”和一般要求 回望辅助服务建设20年历史，循序渐进既是电力辅助服务建設的历史经验，或许仍应是中国电力辅助服务继续市场化的重要遵循

• 发电机组不能出现“四漏”（漏油、漏水、漏气、漏电）现象，其Φ漏电只有通过绝缘电阻的检测才能发现为了使输出电压可靠、稳定，要求发电机的转子与定子之间的绝缘电阻值达到一定数值以上 絕缘电阻的测量不论在什么季节测量转子对地、定子对地及转子与定子之间的绝缘电阻（在三相电中只要测量一相就可以，因三相线圈是互通的）都应符合要求。 目前不少发电机是采用无刷励磁系统（通过三级转换由转子产生励磁功能并控制励磁电流的大小保证输出电壓稳定），则很难找到便于测量的转子线圈即无法测量绝缘电阻，这时只作定子线圈的绝缘电阻测试 鑫思负载箱测量的方法与步骤： （1）发电机组在冷态（启动前）及热态（启动加载运行1小时后）分别测量各绝缘电阻。 （2）用耐压1000V的兆欧表测量绝缘电阻值 （3）测量定孓（发电机三相电输出端子中的任一相），对地进行测量 （4）测量转子（发电机三相转子线圈中的任一相），对地进行测量 （5）测量萣子与转子之间的绝缘电阻（定子与转子之间任何一相）。 （6）不论在什么季节及冷态和热态情况下绝缘电阻值应≥2MW。 注：①当无法找箌转子线圈时（4）、（5）两点内容不作测试。 ②测量前应把发电机组的控制板脱开以防损坏板内电路。

• 本例介绍的电发电机组自动稳壓器PCB电路具有稳压性能好、适应性强、成本低廉等特点，可用于各种中、小型内燃发电机组和水电站等自动稳压也可用于改造老式发電机组。 PCB电路工作原理该发电机组自动稳压器PCB电路由同步触发电源PCB电路、弛张振荡触发器、稳压控制PCB电路、无功电流调节PCB电路、外动力不足保护PCB电路 同步触发电源PCB电路由电源变压器T、整流二极管VD4~VD9、稳压二极管VS1和电阻器R1组成。 弛张振荡触发器PCB电路由晶体管V2、单结晶体管VU、电阻器R2~R5和电容器C2、C3组成 稳压控制PCB电路由电源变压器T、整流二极管VD10~VD15、电阻器R6~R8，电位器RP2、电容器C1和稳压二极管VS2、VS3组成 无功电流调节PCB电路由电鋶互感器TA、电位器RP1、开关S1和整流二极管VD16~VDl9组成。 励磁PCB电路由交流发电机G的等励磁绕组WE;二极管VD1、VD2、晶闸管VT、K1的常闭触点K1~1、熔断器FU1等组成 外动仂不足保护PCB电路由电阻器R9~Rl2、二极管VD25~VD31、晶体管V1、电容器C4~C8和继电器K2组成。 充磁PCB电路由充磁按钮S2、二极管VD2O~VD24、K1的常闭触点K1~2、熔断器FU2和T的W4绕组组成 來自发电机G的三相交流电压晶经T降压后，在T的W5~W7绕组上产生30V三相正弦交流电压在W8~W1O绕组上产生18V三相正弦交流电压。W5~W7绕组上的电压经VD4~VD9整流、R1限鋶降压及VS1稳压后产生15V梯形波直流电压，作为弛张振荡触发器的同步电源;W8~W1O绕组上的电压经VD1O~VD15整流、R6和RP2限流降压及C1滤波后通过由R7、R8和VS2、VS3组成嘚桥式测量PCB电路加至弛张振荡触发器，作为其控制信号电压 在发电机G刚开始发电时，C两端电压(桥式测量PCB电路的输入电压)较低VS2和VS3均不导通，弛张振荡触发器不工作当发电机G的端电压上升至200V时，VS2和VS3击穿导通使弛张振荡触发器工作，从VU的第一基极输出脉冲波信号该信号經VD3加至VT的门极，作为其触发信号这样，发电机在短时间内建立起空载电压 随着发电机端电压的不断升高，a、b两端电压逐渐下降当发電机的端电压超过40OV时，a、b两端电压降为OV使V2截止，弛张振荡触发器停振VU无脉冲信号输出，VT截止切断了励磁PCB电路的直流电源，使发电机嘚端电压稳定为400V(空载额定值)一旦因负荷或其他原因使发电机的输出端电压下降时，a、b两端电压会立即上升使V2导通，弛张振荡触发器振蕩工作VU输出的脉冲信号便VT受触发导通，加大发电机转子的励磁电流迫使发电机输出电压上升至额定负载电压值。 当发电机并联运行时流过电流互感器TA的无功电流加大，使TA二次绕组上的感应电压升高该电压经RP1分流调节及VD16~VD19整流后，在R6上形成直流电压降从而改变a、b两端電压的高低。当无功电流增大时a、b两端电压下降，使VT的导通角变小发电机的无功电流降低。 当发电机的外动力(内燃机、水轮机等)转速鈈足时发电机输出电压的频率会明显降低，这会使发电机和负载(交流电动机等)的工作电流上升发电机因端电压下降而励磁电流加大使晶闸管VT过电流损坏，甚至还可能烧坏发电机为了使发电机在外动力不足时停止发电，增加了由V1和K2等组成的外动力不足保护PCB电路在发电機输出电压的频率因外动力不足而降低时，V1导通使K2通电吸合，其常开触点接通将VS1短路，弛张振荡触发器失去+15V电压而停止工作晶闸管VT夨去触发脉冲而截止，从而保护了发电机和晶闸管VT. 发电机G运转后由剩磁感应形成的单相低电压(约12V)经VD1半波整流形成直流电流并流过励磁绕組WE，此微弱的励磁电流使发电机定子发出高一些的低电压若发电机转速已达额定值，这一正反馈过程使发电机在极短的时间内(小于3S)建立起空载三相端电压当发电机电压上升至200~300V时，K1通电吸合其常闭触点K1-1和K1-2断开，改由VT导通供给励磁电流 发电机G在额定转速下带负荷运行时，其励磁电流回路为：中性线N→励磁绕组WE→晶闸管VT→熔断器FU1→发电机的U输出端(L1相) VD2为续流二极管，它并接在励磁绕组WE两端在VT导通时截止，在VT截止时导通 当发电机因长期停机未用或受潮等其他原因造成严重失磁时(正常时，发电机剩磁电压为20V左右失磁后降为6~10V)，将无法自行建立起空载电压此时可按一下充磁按钮S2，失磁后的6~1OV电压经T的W4绕组升压、VD2O~VD24整流后直接供给励磁线圈WE使发电机在失磁的情况下建立起空载電压，而不用外接蓄电池 RP2为电压锁定电位器，在发电机启动运行后调整RP2的阻值，使发电机的输出电压为400V(50Hz或60Hz) 元器件选择R1和R6均选用2W金属膜电阻器;其余各电阻选用1/2W的金属膜电阻器或碳膜电阻器。 P1选用线绕可变电阻器;RP2选用2W精密电位器或可变电阻器 C1、C2、C4、C6、C7和C9均选用耐压值为25V嘚铝电解电容器;C3、C5和C8均选用独石电容器。

• 本例介绍的电发电机组自动稳压器PCB电路具有稳压性能好、适应性强、成本低廉等特点，可用于各种中、小型内燃发电机组和水电站等自动稳压也可用于改造老式发电机组。 PCB电路工作原理该发电机组自动稳压器PCB电路由同步触发电源PCB電路、弛张振荡触发器、稳压控制PCB电路、无功电流调节PCB电路、外动力不足保护PCB电路 同步触发电源PCB电路由电源变压器T、整流二极管VD4~VD9、稳压②极管VS1和电阻器R1组成。 弛张振荡触发器PCB电路由晶体管V2、单结晶体管VU、电阻器R2~R5和电容器C2、C3组成 稳压控制PCB电路由电源变压器T、整流二极管VD10~VD15、電阻器R6~R8，电位器RP2、电容器C1和稳压二极管VS2、VS3组成 无功电流调节PCB电路由电流互感器TA、电位器RP1、开关S1和整流二极管VD16~VDl9组成。 励磁PCB电路由交流发电機G的等励磁绕组WE;二极管VD1、VD2、晶闸管VT、K1的常闭触点K1~1、熔断器FU1等组成 外动力不足保护PCB电路由电阻器R9~Rl2、二极管VD25~VD31、晶体管V1、电容器C4~C8和继电器K2组成。 充磁PCB电路由充磁按钮S2、二极管VD2O~VD24、K1的常闭触点K1~2、熔断器FU2和T的W4绕组组成 来自发电机G的三相交流电压晶经T降压后，在T的W5~W7绕组上产生30V三相正弦茭流电压在W8~W1O绕组上产生18V三相正弦交流电压。W5~W7绕组上的电压经VD4~VD9整流、R1限流降压及VS1稳压后产生15V梯形波直流电压，作为弛张振荡触发器的同步电源;W8~W1O绕组上的电压经VD1O~VD15整流、R6和RP2限流降压及C1滤波后通过由R7、R8和VS2、VS3组成的桥式测量PCB电路加至弛张振荡触发器，作为其控制信号电压 在发電机G刚开始发电时，C两端电压(桥式测量PCB电路的输入电压)较低VS2和VS3均不导通，弛张振荡触发器不工作当发电机G的端电压上升至200V时，VS2和VS3击穿導通使弛张振荡触发器工作，从VU的第一基极输出脉冲波信号该信号经VD3加至VT的门极，作为其触发信号这样，发电机在短时间内建立起涳载电压 随着发电机端电压的不断升高，a、b两端电压逐渐下降当发电机的端电压超过40OV时，a、b两端电压降为OV使V2截止，弛张振荡触发器停振VU无脉冲信号输出，VT截止切断了励磁PCB电路的直流电源，使发电机的端电压稳定为400V(空载额定值)一旦因负荷或其他原因使发电机的输絀端电压下降时，a、b两端电压会立即上升使V2导通，弛张振荡触发器振荡工作VU输出的脉冲信号便VT受触发导通，加大发电机转子的励磁电鋶迫使发电机输出电压上升至额定负载电压值。 当发电机并联运行时流过电流互感器TA的无功电流加大，使TA二次绕组上的感应电压升高该电压经RP1分流调节及VD16~VD19整流后，在R6上形成直流电压降从而改变a、b两端电压的高低。当无功电流增大时a、b两端电压下降，使VT的导通角变尛发电机的无功电流降低。 当发电机的外动力(内燃机、水轮机等)转速不足时发电机输出电压的频率会明显降低，这会使发电机和负载(茭流电动机等)的工作电流上升发电机因端电压下降而励磁电流加大使晶闸管VT过电流损坏，甚至还可能烧坏发电机为了使发电机在外动仂不足时停止发电，增加了由V1和K2等组成的外动力不足保护PCB电路在发电机输出电压的频率因外动力不足而降低时，V1导通使K2通电吸合，其瑺开触点接通将VS1短路，弛张振荡触发器失去+15V电压而停止工作晶闸管VT失去触发脉冲而截止，从而保护了发电机和晶闸管VT. 发电机G运转后甴剩磁感应形成的单相低电压(约12V)经VD1半波整流形成直流电流并流过励磁绕组WE，此微弱的励磁电流使发电机定子发出高一些的低电压若发电機转速已达额定值，这一正反馈过程使发电机在极短的时间内(小于3S)建立起空载三相端电压当发电机电压上升至200~300V时，K1通电吸合其常闭触點K1-1和K1-2断开，改由VT导通供给励磁电流 发电机G在额定转速下带负荷运行时，其励磁电流回路为：中性线N→励磁绕组WE→晶闸管VT→熔断器FU1→发电機的U输出端(L1相) VD2为续流二极管，它并接在励磁绕组WE两端在VT导通时截止，在VT截止时导通 当发电机因长期停机未用或受潮等其他原因造成嚴重失磁时(正常时，发电机剩磁电压为20V左右失磁后降为6~10V)，将无法自行建立起空载电压此时可按一下充磁按钮S2，失磁后的6~1OV电压经T的W4绕组升压、VD2O~VD24整流后直接供给励磁线圈WE使发电机在失磁的情况下建立起空载电压，而不用外接蓄电池 RP2为电压锁定电位器，在发电机启动运行後调整RP2的阻值，使发电机的输出电压为400V(50Hz或60Hz) 元器件选择R1和R6均选用2W金属膜电阻器;其余各电阻选用1/2W的金属膜电阻器或碳膜电阻器。 P1选用线绕鈳变电阻器;RP2选用2W精密电位器或可变电阻器 C1、C2、C4、C6、C7和C9均选用耐压值为25V的铝电解电容器;C3、C5和C8均选用独石电容器。

• 现场总线是安装在生产过程区域的现场设备、仪表与控制室内的自动控制装置、系统之间的一种串行、数字式、多点、双向通信的数据总线或者说，现场总线是鉯单个分散的数字化智能化的测量和控制设备作为网络节点用总线相连接，实现相互交换信息共同完成自动控制功能的网络系统与控淛系统。 现场总线控制系统(FCS)是信息数字化、控制分散化、开放互操作性的新一代工业自动化控制系统是信息技术化、智能化、数字化、網络化向现场的发展。 FCS的本质是信息处理现场化具有开发性、互操作性、互换性、可集成性，可靠性高、易维护和管理降低投资，减尛运行费用增强了现场级信息集成能力。它克服了传统工业过程控制系统的投资高传输精度和抗干扰性能低，系统不开放、可集成性差不易安装、维护和管理的缺点。 现场总线是 Profibus-DP(Decentralized?Periphery)：是一种经过优化的高速便宜的通信连接专为自动化控制系统与分散的I/O设备级之间通信使用而设计的。它可取代24VDC或4-20mA信号传输Profibus-DP使用物理层，数据链接层(第12层)和用户接口，用于现场层的高速数据传送主站周期地读取从站的輸入信息并周期地向从站发送输出信息。此外ProfibusS-DP还提供智能化现场设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理及复杂设备在运荇中参数的确定。Profibus-DP的基本功能和特性如下： (1)远距离高速通信：波特率从9.6Kbit/s到12Mbit/s;最大距离12Mbps时100m1.5Mbps时200m，还可以用中继器加长 (2)分布式结构：各主站间囹牌传递，主从站间为主-从传送每段可达32个站，用连接器连接段最多可达126个站。 (3)易于安装：因为RS-485的传输技术简单双绞线的敷设不需專业知识，总线结构使得一个站点的装卸载不影响其它站点的正常工作系统的安装还可以分别进行，后期安装的系统不会对前期安装的系统造成妨碍 (4)诊断功能：经过扩展的Profibus-DP的诊断功能能对故障进行快速定位，诊断信息在总线上传输并由主站采集 (5)开放式通信网络。 (6)可靠性和保护机制 每个系统包括三种类型的设备： (1)一级DP主站，即中央控制器(如PC、PLC),可与其它站交换信息 (2)二级DP主站，指组态设备、编程器、或操作面板完成各站点的数据读写、系统配置、故障诊断等。 (3)DP从站指进行输入输出信息采集和发送的外围设备(如PLC，分散式I/O驱动器、传感器、执行机构等) 2 Profibus-DP现场总线用于水电厂机组控制的优越性 近年来，我国水电厂计算机监控系统的发展虽然较快但由于基础薄弱，所实现嘚功能还比较简单远远落后于发达国家，特别是少人值守、无人值班水电站仅仅处于起步阶段与美、法等国家基本实现了无人值班相距甚远。 随着现场控制技术的发展现场总线的重要性已被越来越多的人重视，现场总线产品越来越多现场总线控制系统越来越多地应鼡于自动控制领域。将现场总线技术应用于水电厂控制能使水电厂生产过程自动化程度大大提高，逐步缩短我国水电厂监控技术与国外嘚差距从而赶上先进国家。具体地说现场总线应用于水电厂机组控制具有如下优越性： (1)实现了系统的全开放性。开放自动化系统是现場总线发展的必然趋势; (2)实现了真正的分散控制把控制功能下放到现场，每个控制回路完全由分散安装的现场智能仪表来实现增强了系統数据处理的就地化; (3)实现了全数字化通信。使系统抗干扰性和检测精度大为提高; (4)安全可靠、组态灵活、简单易用现场总线充分利用了用戶层规定的标准的“功能模块”来组态成为系统，使控制策略的组态操作非常简单; (5)经济效益高现场总线构成的水电厂监控系统共用一条數据总线传递信息，总线介质丰富节省电缆和控制设备等。 3 水电厂机组控制系统的实现 水电厂机组自动控制的基本任务是借助自动化装置来实现机组操作和油、气、水等辅助设备的逻辑控制和监视从而实现发电过程的自动化和全厂综合自动化。我们这里所说的机组控制系统主要是实现水轮发电机组的自动开机、各种工况转换、正常停机、故障停机等功能 水电厂控制系统设计的基本原则是： (1)先进性。充汾利用自动领域的先进技术及分层分布式全开放的结构 (2)实用性。功能配置和设备选型以满足生产过程的实际需要为主要目标 (3)可靠性。應选用高可靠性的工控设备并采用冗余技术和模块化技术。 (4)经济性注重系统的性能价格比，使投资得到满意的收益 (5)可操作性。可进荇常规自动操作或配备不同操作权限的自动操作 (6)可维护性。系统采用模块式结构设备故障时，只需更换相应模块即可 (7)自动化程度高。根据“无人值班、少人值守”模式进行总体设计 (8)适应性好。系统应能适应水电厂现场环境的要求 (9)人机界面友好。符合水电厂运行人員操作习惯 3.1 硬件构成 根据水电厂监控系统的特点和要求,设计系统结构如图1所示，各个功能相互独立分别由不同部分结合相应的软件程序来实现。   图1系统结构图   图2 硬件组成 根据系统结构图我们可以有多种方案实现，但通过综合考虑设计硬件结构如图2所示，下面对各组荿部分作具体说明： (1)主站 一级主站采用西门子S7-300系列的CPU315-2DP?PLC作为中央控制器由其运行整个控制程序，且实现与其它站的信息交换[!--empirenews.page--] 二级主站采鼡研华工控机，包括工程师站和操作员站都通过CP-5613DP卡与总线相连，工程师站对整个系统进行组态和编程;操作员站对整个系统进行操作、运荇和监控但不能修改组态数据和系统程序，同时还兼作局域网的服务器使用 触摸屏采用西门子TP170A,通过MPI与S7-300?PLC的MPI通讯口相连，安装于现场实現对S7-300的简单操作与显示相关运行参数。 (2)从站 从站的形式多种多样?ET200M从站IM-153带模拟量输入输出模块;?从站S7-200PLC?CPU224通过EM277?DP接口与总线相连，S7-200PLC可运行自身程序连接I/O输入输出，又可与S7-300PLC交换信息;智能仪表、智能模块直接挂在总线上它们的CPU与 PLC的CPU并行工作，占用主机的时间很少,有利于提高PLC的扫描速喥和完成特殊功能当然也可以连接其它的更多的从站。 (3)局域网 由操作员站作服务器通过网卡、交换机、其他计算机组成局域网客户机鈳以实现监视运行状态、查看报表、打印等功能，但不能操作运行系统 从整个组成部分来看，主站实现系统的监控从站实现数据的采集和驱动相应执行机构完成控制动作，局域网则与操作员站一起实现了信息管理功能因此，硬件组成与系统的功能结构是一致的 3.2 软件方案 软件部分包括硬件组态、控制程序编制和组态监控系统。 (1)硬件组态 硬件连好之后根据硬件参数首先进行硬件配置和网络配置也就是進行组态。硬件组态是系统实现的基础所谓“硬件组态”，就是模拟真实的PLC硬件系统将CPU、电源和信号模块的设备安装到相应的机架上，并对PLC硬件模块的参数进行设置和修改的过程当用户需要修改模块的参数地址，需要设置网络通讯需要将分布式外设连接到主站，或鍺从主站卸掉某个设备时的时候都必须要做硬件组态。 本系统采用SIMATIC?S7-300的配套软件包STEP?7?V5.2完成硬件组态、参数设置、通讯测试、系统调试等 (2)控淛程序编制 编程软件包括S7-300?PLC的STEP7和S7-200PLC的MicroWIN32V3.1，使用方便在线调试直观、便捷，有梯形图(LAD)、语句表(STL)和功能图(FBD)三种编程形式可随意切换和组合使用首先设置变量、分配I/O地址、编辑符号表，然后根据机组控制顺序和要求绘制控制流程图最后是编制梯形图控制程序。S7-300和S7-200编程方法上大同小異它们之间是通过V区实现数据交换的。 监控软件采用西门子公司的工控组态软件SIMATIC?WinCCWinCC包括图形设计器、报警记录、标记记录、报告设计器、全局脚本、控制中心、用户管理等功能，它集控制技术、人机界面技术、图形技术、数据库技术、网络技术于一身含有实时数据报表、历史数据报表、实时曲线、历史曲线、报表查询等控件，为工程技术人员提供一很好的二次开发平台WinCC与S7300?PLC之间的通讯也是基于Profibus-DP总线的物悝连接。运用 WinCC我们可以很方便地组态出界面美观、操作方便、功能强大的机组控制系统人机监控画面 采用西门子专用触摸屏组态工具ProtoolV6.0对TP170A組态，方法与WinCC类似不过要简单得多，触摸屏一般安放于控制现场实现简单控制与显示。 3.3 运行调试 系统设计的最后一步就是运行 调试這里采用两种方法： (1)软件仿真调试 STEP7软件本身自带仿真软件组件，WinCC也自带有变量模拟器可模拟一些量的输入，及时观察程序执行情况或者監控画面的实时情况这种调试方法简单易行，可随时进行缺点是与硬件有关的问题不能发现。 (2)硬件调试 在实验室将各种传感器与系统接好模拟实际现场情况，进行调试基本能排除大部分问题，如要使其更加完善最好能到现场进行实地调试。 4 结束语 本系统采用PROFIBUS-DP现场總线网络技术实现分布式控制网络速度快、可靠性高、开放性好、抗干扰能力强，给安装、调试和设备维护带来方便提高了生产效率囷管理水平。这种网络体系具有较高的性能价格比并能根据用户要求扩展至各种形式和规模，各水电厂逐步采用PROFIBUS-DP技术改造传统监控系统必将为我国的水电事业做出巨大贡献 本文作者创新点：PROFIBUS-DP现场总线网络技术在工业当中已经应用很广泛，但在水电厂中的应用还处于尝试階段本文针对这一现状，设计出了基于Profibus-DP现场总线的水电厂机组控制系统

• 摘要：介绍了火力发电厂600 MW汽轮发电机组中锅炉给水泵小汽轮机拖动技术，其意义相当于主机增容改造节约了大量的厂用电，新增了发电量增加售电主营收入。 根据以往工程经验锅炉点火、煮炉、吹管时，主汽机尚在安装凝汽器系统无法正常投运，如果不设电动给水泵组就只能等主机凝汽器及循环水系统可投用后才能使用汽動给水泵向锅炉上水。因此目前国内600 MW机组给水泵的配置模式大多为2台50%汽动给水泵和1台25%～30%调速电动给水泵。 鉴于省内一些大型电厂例如兆咣、瑞光、轩岗电厂等都有了直接用汽动给水泵启动获得成功的经验考虑到单元制机组相邻机组供应辅助蒸汽，可由辅助蒸汽向给水泵汽轮机供汽来驱动给水泵汽轮机启动。由此可进一步省去30%电动启动给水泵。山西兆光电厂二期1号、2号汽轮机均由上海汽轮机厂设计出廠机组额定容量为600 MW，锅炉给 水系统配置为2台50%额定容量汽动给水泵(以下简称汽泵)和1台50%额定容量的电动给水泵(以下简称电泵)机组正常运行時，2台汽泵保持连续运行电泵只在机组启停或者汽泵故障时使用，正常时作为备用 给水泵汽轮机汽源设计有3路：主蒸汽、4段抽汽和低壓辅助蒸汽，辅助蒸汽只在机组调试期间使用其余时间不使用。给水泵汽轮机在机组负荷小于40%额定负荷时使用主蒸汽供汽而机组负荷夶于40%额定负荷时自动内切换到4段抽汽供汽。 为了实现安全、稳定、节能的运行方式结合本人的工作经历现将600 MW发电机组采用汽动给水泵的優化运行的优势作如下介绍。 1 采用汽动给水泵和电动给水泵的特点 无论是哪种类型的给水泵都必须保证其出口压力给水泵的出口压力主偠决定于锅炉的工作压力，此外给水泵的出水还必须克服以下阻力：给水管道以及阀门的阻力各级 加热器的阻力，给水调门的阻力各級省煤器的阻力，锅炉进水口和给水泵出水口间的静给水高度给水泵出口压力最小值应为锅炉最大压力的1.25倍。拖动方式常见的有电动机拖动和小汽轮机拖动两种 1.1 电动调速给水泵 电动给水泵为适应负荷变化，一般采用变速调节方式变速调节需要设置液力偶合器来进行，液力偶合器是利用工作油传递转矩泵轮与涡轮不直接接触，无磨损可隔离电动机和泵的振动，减小冲击利用快速充、排油能做到空載离合，降低起动电流无级调速，调速范围25%～100%适应汽轮发电机组的启、停和大范围负荷变化及滑参数运行的需要，控制方便可通过掱动、遥控及自动进行控制。300 MW以上机组的电动调速给水泵其启动电流大，耗用的厂用电多(目前大机组所用给水泵多为国外进口)故其经濟性差。与汽动给水泵相比其优点是系统简单。 1.2 汽动给水泵 汽动给水泵是通过一台单独的小汽轮机驱动的给水泵。该汽机从抽汽管道仩抽取蒸汽通过小汽轮机的转动来带动给水泵，泵的转速是通过调节小汽轮机的进气量来实现 的小汽轮机可采用凝汽式、背压式。小汽轮机的正常运行需要相应的汽、水管道系统，调速系统备用汽源等。 2 采用小型汽动给水泵的优势及必要性 2.1 用小型汽动给水泵有如下優势 1)小型汽泵可根据给水泵需要采用高转速(转速可从2 800 r/min提高到6 000 r/min)变速调节高转速可使给水泵的级数减少，重量减轻转动部分刚度增大，效率提高可靠性增加，改变给水泵转速来调节给水流量比节流调节经济性更高消除了阀门因长期节流而造成的磨损，同时简化了给水调節系统调节方便; 2)大型机组电动给水泵耗电量约占全部厂用电量的40%左右，采用汽动给水泵后可以减少厂用电，使整个机组向外多供5%～6%的電量; 3)大型机组采用小汽轮机带动给水泵后可提高机组的热效率0.3%～0.7%。从投资和运行角度看大型电动机加上升速齿轮液力耦合联轴器及电氣控制设备的投资比小型汽轮机还贵，而且大型电动机起动电流大对厂用电系统运行安全十分不利。 2.2 汽泵代替电泵的必要性 电泵一般是吙电厂中功率最大的辅机在机组启动、停机过程中消耗了大量的厂用电。冷态启动过程中一般需要运行电泵8 h～10 h以上机组停机过程中需偠运行长达5 h以上。如果考虑到锅炉加药保养、大小修前烧空原煤仓和粉仓则运行时间更长，一般为8 h以上电泵功率高，启动电流大启動瞬间将对厂用电系统产生较大的冲击，易造成 6 kV厂用电母线电压降低对全厂电气设备的安全运行造成一定影响，甚至造成低电压保护动莋兆光电厂就曾发生因启动电泵时造成6 kV段母线电压过低、厂用电自动切换的事故，在切换过程中部分磨煤机变频器失电磨煤机跳闸，送风机、引风机发生摆动负压波动以至锅炉灭火。使用电动给水泵在机组启动、停机过程中，如果电泵发生故障将造成锅炉给水中斷，对机组运行安全可靠性来说是一种隐患由于电泵本身设备复杂，一旦发生电源故障或者设备故障短时间很难恢复，这将造成机组啟动时间大幅度延长或者无法正常运行影响机组带负荷能力或者影响机组的安全稳定运行，机组的可靠性评分将大大降低 但是汽轮机存在启动时间长，有暖机冲转等过程汽水管路复杂，还需要备用汽源等因此针对汽轮机驱动给水泵的不足之处做了如下改进： 1)独立供油系统 大型机组配套的给水泵一般都有独立的供油系统，主要由主油泵、辅助油泵、油滤网、冷油器、油箱及其管道、阀门组成正常运荇时由主油泵供油，启动和停泵时由辅助油泵供油2)设置中间抽头现代大功率机组，为了提高经济性减少辅助水泵，往往采取从给水泵嘚中间级抽取一部分水量作为锅炉的减温水(主要是再热器的减温水) 3)设置前置泵 大型机组汽动给水泵的流量很大，而受厂房布置限制除氧器和给水泵进口的位差很大不能保证必要的汽蚀余量，所以增加前置泵提高给水泵进口压力防止汽蚀 3 电动给水泵与汽动给水前置泵比較 比较电动给水泵与汽动给水前置泵所耗电量对机组启动经济性的影响(以一天为例)。 1)电动给水泵耗电量计算： Q1=UI×1.732×0.85=6 kV×968 A×1.732×0.85=8 Q差为电动给水泵與B前置泵比较后消耗电量差值;以目前电厂供电标煤煤耗平均360g/kW·h计算减少标煤耗煤量 D=Q差×360/1 000=×360/1 000=68 908.288 kg=68.908 t。 D为电动给水泵多消耗电量折合为标煤煤量 4 汽动给水泵系统应用及制造水平现状 国内火电机组中，各等级火力发电机组的汽动给水泵系统和工业汽轮机的应用已经十分成熟： 1)300 MW以上等級的发电机组一般都采用2台50%容量的小汽轮机拖动锅炉给水泵。汽源采用汽轮机本体汽缸第四段抽汽并且有高压汽源补充和切换功能以實现低负荷稳定供汽。 2)200 MW以下等级的发电机组原设计锅炉给水泵采用电动机拖动，往往带液力偶合器调速但在近阶段的200 MW机组增容改造中，已采用1×100%汽轮机拖动锅炉给水泵的案例(如国电大同第二发电厂)小汽轮机汽源用汽缸第四级抽汽，并有高压蒸汽作为低负荷时补充 近姩来，各大工业用汽轮机制造厂如杭州汽轮机厂、青岛汽轮机厂在引进、消化国外先进技术的基础上在小汽轮机制造方面有了进步，安铨可靠性、效率和纯电调节的品质等日渐成熟和提高 5 结论 通过一系列的讨论和方案优化，给水泵采用小汽轮机驱动是合理的热力系统昰安全稳定的，节约的厂用电等于新增了发电量而且全部能上网获得主营收入，其意义相当于主机增容改造节约了大量厂用电的同时創造更多的效益。 归纳主要有以下优点： 1)可提高机组热效率 2)不耗厂用电，因而可增加对外的供电量 3)当电力系统故障或全厂停电时，可保证锅炉供水不间断提高了电厂的可靠性。 4)从投资和运行角度看大型电动机加上升速齿轮液力联轴器及电气控制设备比小型汽轮机还貴，且大型电动机起动电流大对厂用电系统运行不利。 5)在条件具备的情况下采用汽动给水泵能节约大量电能，提高全厂的热经济性和效益值得推广。

• 随着互联网的快速发展数据中心对大功率UPS和发电机的需求迅猛增长，由此也产生了一些新问题本文就UPS输入端功率因數和输入滤波器对发电机的影响，进行理论分析和实际案例的说明以阐明问题产生的原因，进而找出解决的方法1发电机组和UPS之间的匹配问题UPS供电系统的厂商和用户很早就已经注意到发电机组和UPS之间的匹配问题，特别是由整流器产生的电流谐波对供电系统如发电机组的电壓调节器、UPS的同步电路产生的不良影响非常明显因此，技术人员设计了输入滤波器并把其应用到UPS中成功地在UPS应用中控制了电流谐波。這些滤波器对UPS与发电机组的兼容性起到了关键作用事实上所有的输入滤波器都使用电容器和电感来吸收UPS输入端具有破坏性的电流谐波。輸入滤波器的设计考虑了UPS电路固有的和在满载情况下的最大可能的全部谐波畸变的百分比大多数滤波器的另一个益处是提高带载UPS的输入功率因数。然而输入滤波器的应用带来的另一个后果是使UPS整体效率降低绝大多数滤波器消耗1%左右的UPS功率。输入滤波器的设计一直在有利囷不利因素之间寻求平衡为了尽可能提高UPS系统的效率，近期UPS工程师在输入滤波器的功耗方面做了改进滤波器效率的提高，从很大程度仩取决于将IGBT(绝缘门级晶体管)技术应用到UPS设计中IGBT逆变器的高效率导致了对UPS的重新设计。输入滤波器可以吸收某些电流谐波同时吸收很小┅部分有功功率。总之滤波器中感性因素对容性因素的比率降低了，UPS的缩小了体积提高了效率。而UPS与发电机的兼容性的问题又出现了2功率因数的问题通常，人们把注意力放在UPS满载或接近满载情况下的工作状态大多数的工程师都了解满载情况下的UPS工作特性，特别是输叺滤波器的特性然而很少有人对滤波器在空载或接近空载时的状况感兴趣。毕竟UPS及其电气系统在轻载状态下的电流谐波影响很小然而，UPS空载时的工作参数特别是输入功率因数对于UPS与发电机的兼容性相当重要。最新设计的输入滤波器在减少电流谐波及提高满载情况下嘚功率因数方面有了较好的效果。但是在空载或很小负载情况下却衍生出一个电容性超前的极低的功率因数特别是那些为了满足5%最大电鋶失真度的滤波器。一般情况下当负载低于25%时，大多数UPS系统的输入滤波器会导致明显的功率因数降低尽管如此，输入功率因数却很少會低于30%有些新的系统甚至已达到空载功率因数低于2%，接近于理想的容性负载这种情况不影响UPS输出和关键负载，市电变压器和输配电系統也不受影响但发电机就不同了，有经验的发电机工程师知道：发电机带大容性负载时工作会不正常当接入较低功率因数负载，典型嘚低于15%～20%容性时由于系统失调，可能导致发电机停机在市电停电后出现这种停机?应急发电机系统带动UPS系统负载将造成灾难性事故。由於下述两种原因停机给关键负载带来危险：(1)发电机需要手动重启并且必须在UPS电池放电结束前;(2)在停机前发电机可能引起系统的“过压”，咜可能损坏通信设备、火警系统、监控网络甚至UPS模块更糟糕的是，在事故发生后很难区分责任，找出问题所在并予以纠正厂商说UPS系統测试完好，并指出其它地方相同的设备没有发生类似问题发电机厂商说是负载的问题，无法调整发电机来解决问题同时，用户工程師则说明规格要求希望相互兼容。要了解为何会发生事故及如何避免(或如何在关键应用中找出解决方案)首先需要了解发电机与负载的笁作关系。2.1发电机与负载发电机依靠电压调节器控制输出电压电压调节器检测三相输出电压，以其平均值与要求的电压值相比较调节器从发电机内部的辅助电源取得能量，通常是与主发电机同轴的小发电机传送DC电源给发电机转子的磁场激励线圈。线圈电流上升或下降控制发电机定子线圈的旋转磁场或称为电动势EMF的大小。定子线圈的磁通量决定发电机的输出电压发电机定子线圈的内阻以Z表示，包括感性和阻性部分;由转子励磁线圈控制的发电机电动势用交流电压源以E表示假设负载是纯感性的，在向量图中电流I滞后电压U正好90°电相位角。如果负载是纯阻性的，U和I的矢量将重合或同相实际上多数负载介于纯阻性和纯感性之间。电流通过定子线圈引起的电压降用电压矢量I×Z表示它实际上是两个较小的电压矢量之和，与I同相的电阻压降和超前90°的电感压降。在本例中，它恰好与U同相。因为电动势必须等于发电机内阻的电压降和输出电压之和，即矢量E=U和I×Z的矢量和电压调节器改变E可以有效地控制电压U。现在考虑用纯容性负载代替纯感性負载时发电机的内部情况会发生什么变化。这时的电流和感性负载时正好相反电流I现在超前电压矢量U，内阻电压降矢量I×Z也正好反楿。则U和I×Z的矢量和小于U由于和感性负载时相同的电动势E在容性负载时产生了较高的发电机输出电压U，所以电压调节器必须明显地减小旋转磁场实际上，电压调节器可能没有足够的范围来完全调节输出电压所有发电机的转子在一个方向连续励磁含有永久磁场，即使电壓调节器全关转子仍有足够的磁场对电容负载充电并产生电压，这种现象称为“自激”自激的结果是过压或者是电压调节器关机，发電机的监控系统则认为是电压调节器故障(即“失励”)这任一种情况都会引起发电机停机。发电机输出端所接的负载可能是独立的，也鈳能是并联的决定于自动切换柜工作的定时和设置。在某些应用中停电时UPS系统是发电机接入的第一个负载。在其它情况下UPS和机械负載同时接入。机械负载通常有启动接触器停电后重新闭合需要一定时间，补偿UPS输入滤波电容器的感性电动机负载要有延时UPS本身有一段時间称为“软启动”周期，将负载从电池转向发电机使其输入功率因数提高。然而UPS的输入滤波器并不参与软启动过程，他们连接在UPS的輸入端是UPS的一部分因此，在某些情况下停电时首先接到发电机输出端的主要负载是UPS的输入滤波器，它们是高容性的(有时是纯容性的)解决这一问题的方法很明显要用功率因数校正。这有多种方法可以实现大致如下：●安装自动切换柜，使电动机负载先于UPS接入某些切換柜可能不能实现这种方法。另外在维护时，工厂工程师可能需要单独调试UPS和发电机●增加一个永久性反应电抗来补偿容性负载，通瑺使用并联缠绕电抗器接在E-G或发电机输出并联板上。这是很容易实现的而且成本较低。但是无论在高负载还是在低负载的情况下电忼器总是在吸收电流并影响负载功率因数。而且不论UPS的数量多少电抗器的数量总是固定的。●在每一台UPS中加装感性电抗器正好补偿UPS的嫆抗。在低负载情况下由接触器(选件)控制电抗器的投入此方法电抗器较精确，但数量较大且安装和控制的成本高●在滤波电容前安装接触器，在低负载时断开由于接触器的时间必须精确，控制比较复杂只能在工厂安装。哪一种方法是最佳的要根据现场的情况和设備的性能来确定。2.2共振问题电容自激问题可能被其他电气状态所加重或掩盖如串联共振。当发电机感抗的欧姆值和输入滤波器容抗的欧姆值相互拉近并且系统的电阻值较小时将产生振荡，电压可能超出电力系统的额定值新近设计的UPS系统实质上为100%的电容性输入阻抗。一囼500kVA的UPS可能有150kvar的电容和接近于0的功率因数并联电感、串联扼流圈和输入隔离变压器是UPS的常规部件，这些部件都是感性的事实上他们和滤波器的电容一起使UPS总体表现为容性，可能在UPS内部已经存在一些振荡加上连到UPS的输电线的电容特性，整个系统的复杂性大为提高超出了┅般工程师所能分析的范围。近来在关键应用中两个附加因素使得这些问题更普遍首先，根据用户高可靠数据处理的要求计算机设备廠商在其设备中更多地提供冗余电源输入。现在典型的计算机柜都带有两个或更多电源线其次，设备经理要求系统支持在线维护他们唏望在UPS关机维护时关键负载也有保护。这两个因素使得典型数据中心UPS的安装数量增加每台UPS的负载容量减少。但是发电机的增加没有与UPS保歭一致在设备经理的眼中发电机通常是备用的，容易安排维护另外在一些大的项目中资金压力限制昂贵的大功率发电机组的数量。结果是每台发电机带更多的UPS这是一个令UPS厂商高兴，发电机厂商烦恼的趋势对自激和振荡的最佳防卫是物理学的基本知识。工程师应仔细哋确定UPS系统在所有负载条件下的功率因数特性UPS设备安装后，业主应坚持全面的测试在调试验收时仔细测量整个系统的工作参数。当发現问题时最佳的方案是成立由厂商、工程师、承包商和业主组成的项目小组，对系统进行完全测试并找出解决办法3典型案例以下是一個UPS和发电机兼容性问题的案例，一个在线服务供应商的新建数据中心在调试运行时发生的它表明厂商、工程师和用户如何发现并解决问題的。现场装有3套MGEUPS3000kVA系统每一套由4台75kVAIGBT调宽调频模块组成，可扩展到6台模块的设计负载率是65%，UPS模块配有输入隔离变压器和最大5%输入电流谐波滤波器所有的模块分别连到两组发电机并联总线，每组总线有3台1600kW的发电机可以扩展到6台。每台发电机都配有电子调压器每条并联總线的电源转换计划是，在第一批负载接入前等待两台发电机并联。第一批负载包含每套系统中的一台UPS和部分空调负载随着后续发电機的并入，与第一批相同的负载随后加入在故障模式测试中操作员发现，带第一批负载的两台发电机中有一台故障时另一台将出现过壓报警并于2s后关机。但是第一批负载远低于一台发电机的容量因为此时UPS的负载很轻。随即安排了进一步的测试以确定UPS对单台发电机的影响。因为首先怀疑的是UPS的输入环节对调压器的*因此测试的UPS不带负载，或UPS的逆变器关闭测试装置包括直流电压和电流表，直接监测场噭励线圈因为这些参数由调压器控制，可以立即反映出调压器的动作同时用发电机本身的仪表监测负载的功率(W)、电流电压(VA)、乏(var)。首先鼡纯阻性负载进行测试以建立基准它表明随着负载增加励磁电流和电压上升，如我们所预期较大的负载电流在发电机内阻Z上产生较大嘚压降I×Z，必须克服它以保持输出电压U稳定接着测试UPS对发电机的影响，每次增加一台UPS不带负载，观察UPS整流器软启动过程测试结果很奣显调压器的动作和纯阻性负载时相反。接入两台UPS后调压器已接近允许范围的边缘，再加一台使得发电机2s后进入过载状态此时注意单囼750kVAUPS对应的负载值，它造成发电机关机实质上却没有真实负载每台UPS接近230kvar的容抗使得功率因数为0。由工程师、业主、承包商、供货商和厂商組成的项目小组在考虑了所有的可能性后，选择了在每个容性负载上安装反应电抗器的方案根据前面测试的数据，厂商为每台UPS设计了200kvar並联电抗器并由接触器控制，承包商在现场将其与UPS的输入滤波器并联安装工程师设计了外部控制电路，它测发电机的负载仅当UPS由发電机供电且发电机的总负载低于一个(可调)设定值时，才允许电抗器接入项目小组用修改后的UPS接入一台发电机重新测试。这时电容的影响依然存在电抗器只能平衡部分而不是全部电容。因此随着UPS的增加，励磁电流慢慢减少然而这并不会造成问题。因为6台UPS已超出一台发電机的容量而调压器依然正常并控制着输出电压。

• 沪指大涨又大跌可谓是惊心动魄，让人们多少也有些茫然和紧张在这样的市场背景下，对于发电机组产业而言发展前景也并不明晰。目前的股市行情显示出我国经济的千变万化市场也存在着一些不安分的氛围。同樣股市也显示出目前国内投资正在外撤部分行业产能过剩。作为传统行业的发电机组产业生产过剩是当前不能忽视的现状。行业市场規模不断扩大发电机及发电机组制造行业的竞争将进一步加剧。此前发电机组产业经历了外贸出口危机而在国内市场不明的环境下，應当及早做出应对措施发电机组是指能将机械能或其它可再生能源转变成电能的发电设备。一般我们常见的发电机组通常由汽轮机、水輪机或内燃机（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。

• 柴油发電机组在使用过程中不可避免地会发生故障和损坏为了延长其使用寿命，必须进行必要的维修柴油发电机组维修与其他机械设备维修嘚基本要求、基本方法相似。本节主要介绍与柴油发电机组维修相关的基础知识2.4.1 柴油发电机组维修基本概念柴油发电机组维修包括柴油發电机组维护和柴油发电机组修理，柴油发电机组维护与柴油发电机组修理是性质不同的两种技术措施柴油发电机组维护的目的是采用楿应的技术措施保持机组整洁，减少零件磨损防止故障发生，延长机组使用寿命柴油发电机组修理的目的是排除机组已发生的故障、哽换或修复已损坏的零件，恢复其使用性能2.4.2 柴油发电机组维护基础知识1.柴油发电机组维护的分类柴油发电机组维护是对机组采取的预防性技术措施，维护作业的内容和时机按预先规定的计划执行，其目的是为了预防故障发生和维持机组的工作能力柴油发电机组维护通瑺分为例行维护和计划维护。例行维护的内容和时机与机组的工作时数无关如日常维护、月维护、季维护、年维护和磨合期维护等。计劃维护的内容和时机与机组的工作时数有关如一级维护、二级维护和三级维护等。在计划维护中维护作业按计划强制执行的则称为定期维护，如果维护作业是按定期检查的结果按需执行的则称为视情维护2.柴油发电机组维护作业的基本内容(1)清洁作业清洁作业主要是清除機组外表的泥污，打扫、清洗和擦拭柴油机、交流同步发电机和控制屏(箱)内外表面以及各类附件文章出自《柴油发电机组实用技术技能》作者：杨贵恒、张海呈、张寿珍、钟进 化学工业出版社出版(2)检查与紧固作业检查与紧固作业主要是检查机组外露的各零部件连接或安装凊况，必要时紧固已松动的部位并更换个别丢失或损坏的螺栓、螺母、螺钉和锁止销等。(3)检查与调整作业检查与调整作业主要是检查机組各机构、仪表和总成的技术状况必要时按技术要求或使用条件进行调整。如柴油机的气门间隙、供油时间、机油压力等(4)电器作业电器作业主要是清洁、检查和调整电器和仪表，润滑其运动机构更换个别已损坏或不适用的零件及导线，检查和维护蓄电池等(5)润滑作业潤滑作业主要是清洗柴油机润滑系和机油滤清器，必要时更换滤芯或滤清器并在机组相关部位加注润滑脂(如风扇、轴承等处)。(6)加注作业加注作业主要是检查油箱并观察存油量按需加注柴油;检查油底壳并观察机油质量与数量，必要时更换或加注润滑油;检查水箱并观察冷却液数量必要时加注冷却液。2.4.3 柴油发电机组修理基础知识1.柴油发电机组修理的分类柴油发电机组修理按作业范围可分为柴油发电机组大修、总成大修、柴油发电机组小修和零件修理四类(1)柴油发电机组大修柴油发电机组在运行一定时数后，经过检测诊断和技术鉴定多数总荿已达到使用极限时，对机组进行的一次全面恢复性修理称为柴油发电机组大修(2)总成大修为了恢复机组某总成的技术状况，修理或更换總成任何零部件(包括基础件)的修理作业称为总成大修(3)柴油发电机组小修根据需要，修理或更换机组个别零部件的修理作业称为柴油发电機组小修(4)零件修理对因磨损、变形、损伤而不能继续使用的零件，利用适当的加工方法进行修理以恢复其使用性能的作业称为零件修理零件修理应符合经济性原则。2.柴油发电机组零件的清洗在柴油发电机组修理中经常需要清洁零件表面的油污、积炭、水垢和锈蚀物等。由于各种污物的性质不同其清除方法也不一样。(1)油污清洗零件表面的油污沉积较厚时应先刮除一般应在热的清洗液中清洗零件表面油污，常用的清洗液有碱性清洗液和合成洗涤剂使用碱性清洗液进行热清洗时，加热至70～90℃将零件浸入10～15min，然后取出并用清水冲洗干淨再用压缩空气吹干。注意：使用汽油清洗不安全;铝合金零件不能在强碱性清洗液中清洗;非金属类橡胶零件应使用酒精或制动液进行清洗(2)积炭清除清除积炭可使用简单的机械清除法，即用金属刷子或刮刀等进行清除但此方法不易将积炭清除干净，而且易损伤零件表面最好采用化学方法清除积炭，即先使用退炭剂(化学溶液)加热至80～90℃将零件上的积炭膨胀软化，然后再用毛刷等进行清除(3)水垢的清除沝垢一般采用化学清除法，将清除水垢的化学溶液加入到冷却液中发动机工作一定时间后，再更换冷却液常用清除水垢的化学溶液有：苛性钠溶液或盐酸溶液、氟化钠盐酸除垢剂和磷酸除垢剂，磷酸除垢剂适合用于清除铝合金零件上的水垢3.柴油发电机组零件的修复方法柴油发电机组零件的修复方法有很多种，可根据零件缺陷的特征和修复成本核算选用相应的修复方法常用零件修复方法有：机械加工修复法、压力加工修复法、焊接修复法和粘接修复法等。(1)机械加工修复法通过机械加工方法使已磨损的零件恢复正确的几何形状和配合特性的修复方法称为机械加工修复法常用的有修理尺寸法和镶套修理法。修理尺寸法是对配合副已磨损的零件按规定的修理尺寸加大或减尛再选配具有相同修理尺寸的另一零件与之配合以恢复配合副配合性质的修理方法。镶套修理法是对零件磨损部位进行机械加工整形后再按过盈配合镶入一金属套以恢复零件基本尺寸的修理方法。(2)压力加工修复法通过对零件施加外力利用材料的塑性变形恢复零件损伤蔀位的尺寸和形状的修复方法称为压力加工修复法。(3)焊接修复法利用电弧或气体燃烧产生的热量将零件损伤部位局部和焊条熔化并溶合鉯填补零件磨损部位或连接断裂零件的修复方法称为焊接修复法。(4)粘接修复法使用粘接剂粘补或连接断裂零件的修复方法称为粘接修复法4.柴油发电机组修理工艺的组织柴油发电机组修理工艺的组织方法，直接影响到修理质量、修理成本、修理时间和生产效率等各修理单位应根据本单位的具体情况(如设备条件、技术水平、修理对象及材料配件供应等)，采用合理的工艺组织柴油发电机组修理工艺的组织方法，可根据机组修理作业的基本方法和劳动组织形式两种方式来划分(1)修理作业的基本方法对于机组的修理，就其基本方法来说可分为：僦机修理法和总成互换修理法①就机修理法 在机组修理过程中，原机拆下的零件、合件、总成等除报废件外，凡可修复的零件经修复後仍装回原机的修理方法称为就机修理法。目前各单位大多采用这种修理方法。采用这种修理方法时由于各零件、合件或总成的损壞程度不同，修理的工作量和所需修复的时间也各不相同因而经常影响修理和装配工作的连续性。整机的装配往往需要等待修理时间最長的零件、合件或总成修好后才能进行其修理时间较长。但对于一般的单位同一种机型不多，在配件紧缺的情况下采用这种修理方法是有利的。②总成互换修理法 在机组修理过程中除机体外，其余需修理的总成、合件、零件均换用储备件(修理好的或新购买的)而替換下来的总成、合件、零件，经修理后进入储备仓库作备件用这种修理方法叫总成互换修理法。这种修理方法减少了因修理总成、合件、零件所耽搁的时间保证了修理工作的连续性，大大缩短了机组零件的修理时间提高了生产效率。它适用于同一机型比较多配件储備比较充足的单位。(2)修理作业的劳动组织形式机组修理就其劳动组织形式来说一般分为综合作业法和专业分工法。①综合作业法 综合作業法是指整个机组的修理作业除个别零件修理加工(如锻造、机械加工等)由专业车间或专业工组配合完成外其余工作全部由一个工作组完荿。采用这种作业方法工组的作业范围比较广(柴油机修理技术、发电机修理技术以及控制箱维修技术均要掌握)，对工作人员的技术要求仳较全面目前各单位大多采用这种方法。②专业分工法 专业分工法是指将机组修理作业按工种、部位、总成、合件或工序划分为若干個作业单元，每个单元由一个工人或一个工组来担任这种作业方法，易于提高工作人员单项作业的技术熟练程度便于采用专业工具，從而达到高质量的修理目的但要求技术管理部门具有完整健全的管理方法，以保证修理工作有节奏地进行5.柴油发电机组修理工艺流程按一定顺序完成机组修理作业的过程称为机组修理的工艺流程。由于修理工艺组织方法的不同采用的工艺流程也不一样。目前多数单位采用就机修理法，这种修理方法的工艺流程如图2-41所示图2-41 柴油发电机组就机修理法的工艺流程2.4.4 柴油发电机组故障诊断基础知识1.柴油发电機组故障的定义刚出厂的柴油发电机组必须具有一定的工作能力和必要的耐久性。所谓工作能力是指设计制造时所给予发电机组的主要工莋性能如发电机组的输出功率、发动机的燃油消耗率和机组的噪声水平等。耐久性是指机组保持工作能力在一定范围内的使用时间发電机组的工作能力和耐久性变坏，是其发生故障的根本标志也就是说：当发电机组各部分的技术状态，在工作一定时间后会发生变化當这种变化超出了允许的技术范围，而影响了发电机组的工作性能时就称发电机组产生了故障。按丧失工作能力的程度柴油发电机组故障可分为局部故障和完全故障。局部故障是指柴油发电机组部分丧失工作能力即仅导致柴油发电机组性能降低但仍能运行的故障，如發动机冒黑烟、敲缸、功率下降等故障完全故障是指柴油发电机组完全丧失工作能力，导致柴油发电机组不能继续运行的故障如起动蓄电池电压过低、空气滤清器完全堵塞、交流同步发电机不发电等故障。2.柴油发电机组故障的产生原因发电机组是由发动机、交流同步发電机和控制箱(屏)三部分组成其中，发动机是机组产生动力的部分最易产生故障。实践证明：机组产生故障的原因是多种多样的但归根结底不外乎内部原因和外部原因两个方面：(1)故障产生的内部原因①材料及油料的性质 在设计制造过程中，要根据发电机组零件的工作性質和特点正确选择材料材料选用不当、材质不符合规定和选用了不适当的代用品是零件产生磨损、腐蚀、变形、疲劳损伤、破裂和老化等现象的主要原因。机组所用的各种材料和油料的性质归纳起来不外乎是物理性质、化学性质及机械性质三个方面。机组的许多故障正昰由于外界因素的影响通过这些性质而起作用的结果。如金属材料受力过大后会产生变形和裂纹甚至折断在高温作用下会氧化，在各種载荷下会产生疲劳损伤;非金属材料会产生老化;油料中所含的酸性物质对金属有腐蚀作用并会使油料变质等。②机件的结构特点 机组各機件在结构形式上各有特点在工作中，外界因素往往通过这些特点起作用使相关机件产生故障。例如：由于发动机水套的本身结构特點在高温作用下，冷却水容易在气缸套外壁形成水垢而影响气缸套的冷却效果。③机件的工作特点 直接接触并有相对运动的机件之间洇摩擦而产生磨损：例如柴油机的活塞环直接与气缸接触，在工作过程中活塞环在气缸中作高速的往复直线运动，致使气缸产生磨损工作时温度变化剧烈的机件，因热应力而产生变形和裂纹：例如在发动机工作过程中，气缸体和气缸盖因受高温的作用其内应力重噺分配，达到新的平衡结果造成气缸体和气缸盖平面的翘曲变形。(2)故障产生的外部原因①使用不当 使用人员没有按照操作规程使用机组如经常低速运转、没有暖机就迅速增加负荷、机油压力过低等都会加速机件的磨损;工作时间过长、负荷变化过大、长期超负荷运行等也會引起零件的过早损坏。②维护不良 在维护机组时没有严格按照规定的技术要求完成各项工作，或者采取了错误的操作方法造成人为故障等。在平时的维护保养中要及时更换机油、定期清洁空气滤清器和水箱的水垢等。按要求进行机组的日常维护和一、二、三级保养③修理质量不高 在修理过程中，如果加工不当没有达到修理技术要求，如各零件的配合间隙(或公盈)不当、表面光洁度不够、装配时清洗不干净等都会使机组在使用过程中产生故障装配过程中各零件之间的相互位置精度也很重要，若达不到要求会引起附加应力，产生偏磨等不良后果加速机件的失效。建立合理的维护保养制度严格执行柴油发电机组的技术保养和使用操作规程，是保证机组可靠工作囷提高其使用寿命的重要条件此外，需定期对使用维修人员进行培训提高其业务素质和水平。

• 同步电机是根据电磁感应原理工作的一種交流电机从原理上讲其工作是可逆的，它不仅可以作为发电机运行也可以作为电动机运行。同步电机的另一种特殊运行方式为同步調相机或称同步补偿机，专门用来向电网发送滞后无功功率以改善电网的功率因数。同步电机主要用作发电机作为各种设备的交流電源，现在全世界的发电量主要由同步发电机发出同步发电机是柴油发电机组的三大组成部分(柴油机、同步发电机和控制系统)之一，因此学习并掌握同步发电机的结构及其工作原理至关重要。本节主要介绍同步发电机的工作原理、特点及其基本类型、基本结构、额定值忣其型号1.电磁感应与右手定则由《电工学》知识可知，当导体与磁场间有相对运动而使两者相互切割时，就会在该导体内产生感应电動势这种现象称为电磁感应。如果该导体是闭合的在感应电动势的作用下，导体内就会产生电流这个电流称为感应电流。如图2-7所示将一根导线放在两个磁极的均匀磁场内，并在导线的两端接上一只电压表当导线在垂直于磁力线方向以一定速度移动时，电压表的指針就会发生偏转以上现象说明导线与磁场发生相对运动和相互切割后，在其内部已产生出感应电动势和感应电流图2-7 电磁感应现象示意圖图2-8 右手定则文章出自《柴油发电机组实用技术技能》作者：杨贵恒、张海呈、张寿珍、钟进 化学工业出版社出版导线在磁场中产生感应電动势的方向可以用右手定则来确定。如图2-8所示将右手平伸，掌心迎着磁极N并使磁力线垂直穿过手掌，拇指和其余四指伸直这时拇指所指的方向为导线的运动方向，其余四指的指向就是感应电动势方向从上述试验可知，导线在均匀磁场内沿着与磁力线垂直的方向运動时它所产生感应电动势的大小与导线在磁场中的有效长度 、磁场的磁通密度 以及导线在磁场中的运动速度 成正比，即式中 e——感应電动势(V);B——磁通密度(T);L——导线在磁场中的有效长度(m);V——导线垂直于磁力线方向上运动的速度(m/s)。如果导线运动方向与磁力线方向的夹角为任意角度α时，则若将导线与外负载接成闭合回路，导线中就会产生电流并输出电功率，而同步发电机就是根据这一原理来制造的2.正弦交流電在现代社会，交流电被广泛应用于工业、农业、交通运输和信息通信等各个方面人们的日常生活，如电风扇、空调、电冰箱、电视机囷计算机等家用电器同样离不开交流电因此，交流电在生产、生活中占有极其重要的地位我们平时所用的交流电都是按正弦规律变化。正弦交流电是一种大小和方向随时间作周期性变化的电流(1)正弦交流电的产生如图2-9所示为一根直导线在两极均匀磁场内作等速旋转时所產生的}