現代社會(huì )中，柴油發(fā)電機組越來(lái)越多的應用在各行各業(yè)的日常生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)中，以滿(mǎn)足用戶(hù)在突然停電時(shí)的應急供電。由于大部分客戶(hù)了解柴油機知識更多一些，其實(shí)相對于交流發(fā)電機缺乏足夠常識儲備。康明斯公司在本文為你重點(diǎn)介紹一下關(guān)于交流發(fā)電機的基本情況。
當向交流發(fā)電機施加負載時(shí)，它會(huì )以端子電壓下降來(lái)響應。相反，移除一些負載將導致發(fā)電機端子處的電壓增加。下降幅度取決于關(guān)鍵因素，例如交流發(fā)電機的設計、其組件、其勵磁系統（例如，分流器、輔助繞線(xiàn)器和PMG）及其AVR。如果交流發(fā)電機連接到柴油發(fā)動(dòng)機，發(fā)動(dòng)機也會(huì )對負載的施加做出反應，并對整個(gè)柴油發(fā)電機系統產(chǎn)生影響。
當負載施加到交流發(fā)電機上時(shí)，電流的增加會(huì )導致主定子和發(fā)電機端子的電壓降低。這種電壓下降稱(chēng)為“瞬態(tài)電壓下降”。然后勵磁系統會(huì )做出反應，嘗試將電壓恢復到預設的穩態(tài)。AVR通過(guò)與交流發(fā)電機端子的連接感應到電壓的降低，通過(guò)增加其到勵磁機定子的勵磁電流來(lái)響應，這反過(guò)來(lái)又增加了發(fā)電機端子處的電壓。與向定速發(fā)動(dòng)機施加負載時(shí)通常會(huì )聽(tīng)到發(fā)動(dòng)機反應的情況不同，交流發(fā)電機電壓驟降通常只能使用萬(wàn)用表等測量設備或從發(fā)電機控制面板讀取數據才能看到。
在施加的負載較大的情況下，電壓可能會(huì )顯著(zhù)下降，并且可以看到效果。連接到負載的照明可能會(huì )閃爍敏感的電子設備可能會(huì )關(guān)閉或出現故障。
一、電壓驟降
以50Hz運行的1000kVA斯坦福交流發(fā)電機為例，參照其瞬態(tài)電壓驟降圖。這是HCI634J的堵轉啟動(dòng)曲線(xiàn)，它有一個(gè)PMG勵磁系統。
瞬態(tài)電壓驟降圖
嘗試沿水平X軸施加到交流發(fā)電機的kVA，產(chǎn)生的電壓降沿垂直Y軸。5條曲線(xiàn)代表交流發(fā)電機可以運行的不同電壓。所以對于這個(gè)運行在400V的交流發(fā)電機，如果我們一步施加1000kVA的負載，我們會(huì )得到16%的電壓降?？梢酝ㄟ^(guò)在水平軸上找到1000kVA來(lái)檢查這一點(diǎn)，沿著(zhù)它直到第三條曲線(xiàn)（即400V線(xiàn)），然后將其讀取到垂直軸，應該得到16%。
在這種情況下，在400V下運行，因此我們將從400V中取出16%，這將留下336V。這假設發(fā)動(dòng)機轉速下降不超過(guò)4%，那么應該允許額外的電壓下降。
隨著(zhù)發(fā)動(dòng)機轉速下降，供電頻率也會(huì )下降，因為交流發(fā)電機和發(fā)動(dòng)機耦合在一起（單軸承或雙軸承），它們必須以相同的速度轉動(dòng)。因此，對于上面的50Hz示例，如果發(fā)動(dòng)機轉速從1500RPM下降4%到1440RPM，頻率也會(huì )從50Hz下降到48Hz。
二、三相短路
以斯坦福交流發(fā)電機型號HCI634J為例，基于星形連接的額定速度空載激勵。
三相短路衰減曲線(xiàn)圖
注釋
1、應使用以下乘法系數來(lái)調整時(shí)間0.001秒和關(guān)于標稱(chēng)工作電壓的最小電流點(diǎn)之間的曲線(xiàn)值：
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50HZ
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電壓（V）
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系數
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380V
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X 1.00
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400V
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X 1.07
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415V
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X 1.12
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440V
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X 1.18
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*持續電流值始終恒定
2、應使用以下倍增系數將根據注釋1計算的值轉換為適用于各種類(lèi)型短路的值：
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相位
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三相
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兩相L-L
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單相L-N
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瞬態(tài)
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X 1.00
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X 0.87
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X 1.30
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額定
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X 1.00
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X 1.80
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X 3.20
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持續
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X 1.00
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X 1.50
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X 2.50
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最高持續時(shí)間
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10秒
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5秒
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2秒
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3、為Star(Wye)連接的機器繪制曲線(xiàn)。對于星三角的連接，將曲線(xiàn)電流值乘以1.732。
三、發(fā)電機效率
以斯坦福交流發(fā)電機型號HCI634J為例。
發(fā)電機效率曲線(xiàn)圖
1、定子損耗
（1）銅耗：低壓大電流損耗大，交流電有集膚效應，高頻更嚴重，這樣導致有效導電面積減小，電阻增加。
（2）鐵損：包括基本磁滯損耗、渦流損耗及附加損耗，這些都隨轉速（頻率）升高而增加。附加損耗：因定轉子的齒槽效應引起的脈振損耗、表面損耗。
2、轉子損耗
（1）銅耗：爪極的磁路長(cháng)，所需的激磁磁勢大，漏磁大，轉子銅耗大；
（2）激磁電流脈動(dòng)，轉子鐵芯渦流損耗大。
3、機械損耗、通風(fēng)損耗
軸承一般是滾動(dòng)軸承，損耗不大，但電刷滑環(huán)是滑動(dòng)摩擦，損耗較大，特別是高速情況。通風(fēng)損耗高速情況更是如此。
4、整流損耗
整流器的二極管正向導通時(shí)的電阻并非為零，所以會(huì )產(chǎn)生損耗，并且隨溫度升高而增加。
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