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國內(nèi)外柴油發(fā)電機組自動化控制技術(shù)的現(xiàn)狀如何
一、黑河孫吳同城引言
用今天的眼光看，柴油發(fā)電機組自動化控制的水平，國內(nèi)國外已經(jīng)不存在很大的差別，經(jīng)過國內(nèi)從事柴油發(fā)電機組控制的科研人員多年不懈地努力，我們今天終于可以挺直腰桿，自豪地講，我們己經(jīng)看到了世界先進水平，我們正在追趕世界先進水平，
我們將要趕上世界先進水平。那么，我們在哪些方面做出了進步?在那些領域還存在不足呢?回顧國內(nèi)柴油發(fā)電機組自動化控制的成長經(jīng)歷，分析中國電信的發(fā)展對發(fā)電機組自動化控制的推動，比較國內(nèi)外同行業(yè)的差距，緊跟國際自動化控制先進模式的步伐;我們沿著這條主線做一淺析，希望能能起到拋磚引玉的作用，對業(yè)內(nèi)同行帶來一定的啟發(fā)。
二、黑河孫吳同城回顧發(fā)展歷程，分析國內(nèi)柴油發(fā)電機組自動化控制現(xiàn)狀
回顧國內(nèi)柴油發(fā)電機組自動化控制的發(fā)展，大概可以劃分為四個階段:
1、黑河孫吳同城以時間繼電器和中間繼電器為主構(gòu)成的自動化控制系統(tǒng)，這種模式當時在同行業(yè)中非常普遍，而且也以相當?shù)呐客断蚴袌觯怀龅娜觞c是功能簡單、黑河孫吳同城結(jié)構(gòu)復雜、黑河孫吳同城維護調(diào)試困難、黑河孫吳同城可靠性差，終沒有得到用戶的認可。
2、黑河孫吳同城用分離電子元器件組成延時電路和邏輯判斷電路來實現(xiàn)的自動化系統(tǒng)，這種模式相對于 種模式，有了很大的進步，
如果精心設計，提高工藝水平，應該能取得很好的效果。但是，在那個企業(yè)大而全的年代，每個企業(yè)各自為戰(zhàn)，造成批量小、黑河孫吳同城工藝落后、黑河孫吳同城質(zhì)量無法保證，所以這個階段延續(xù)時間也較短。
3、黑河孫吳同城隨著改革開放，國外各種新鮮器件紛紛出現(xiàn)在國人面前，PLC(可編程序控制器)以性能穩(wěn)定、黑河孫吳同城方便靈活的優(yōu)勢迅速成為機組自動化控制領域的主力，時至今日仍有企業(yè)在應用。這種模式的優(yōu)點相對于前兩種較為明顯，但也逐步顯露出一些缺陷，如:外圍電路復雜，需配置轉(zhuǎn)速、黑河孫吳同城電壓等判斷電路及供電電源、黑河孫吳同城端口擴展繼電器等器件;造價相對較高(帶AD轉(zhuǎn)換的PLC動輒上萬元)。PLC是很可靠的，但它畢竟不是專門為我們這個行業(yè)而設計的，所以以
PLC為核心構(gòu)成的柴油發(fā)電機組自動化控制系統(tǒng)注定是一個匆匆的過客，隨著技術(shù)的飛速發(fā)展很快失去了優(yōu)勢。
4、黑河孫吳同城控制系統(tǒng)功能模塊化思路的出現(xiàn)，徹底解決了困擾發(fā)電機組控制領域的難題，這即是以專用控制器為核心構(gòu)成的自動化系統(tǒng)，這些專用控制器為發(fā)電機組量身打造，集多種功能于一身，甩掉了復雜的外圍電路，使自動化控制系統(tǒng)一下子變得簡單了。
這些專用控制器大多采用了先進的微處理器及控制技術(shù)，可靠性和環(huán)境適應能力較PLC大大提高，同時，很多參數(shù)可以根據(jù)實際情況而設定，使用起來非常靈活。
目前，我們已經(jīng)處在第四個階段十余年了，這種模式的生命力，隨著技術(shù)的發(fā)展顯示了越來越強大的生命力，可以說這種控制系統(tǒng)功能模塊化就是柴油發(fā)電機組自動化控制的現(xiàn)狀。
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提高柴油發(fā)電機接地系統(tǒng)重視是保證人員操作的關鍵因素
柴油發(fā)電機系統(tǒng)不同的市電供電網(wǎng)絡，雖然柴油發(fā)電機的應用已經(jīng)非常廣泛，但是其接地系統(tǒng)的設計并沒有統(tǒng)一的標準來范，再則山于許多柴油發(fā)電機系統(tǒng)地接地設計并沒有完全由專業(yè)的供電管理部門的監(jiān)督管理，致使在實際的應用中，使柴油發(fā)電機的接地系統(tǒng)正確設計往往被忽略。如何做好柴油發(fā)電機的系設計和施工，是值得我們注意的問題，往往大家在實際工作中，
并沒有對此問題予以高的重視。因為各用系統(tǒng)運行的時間和機會都有限，所以由此而產(chǎn)生的問題會少，但是我們也并不能因此而認為已經(jīng)做得沒問題了。如國接地系統(tǒng)處理不當可能會造成設備的損壞和人員傷害的風險。如何保證提供的供電服務是合格的電源，在各種狀況下不會對客戶造成威脅，其中接地系統(tǒng)的正確設計和施工是非常值得考慮的。接地系統(tǒng)的一個龐大的系統(tǒng)，我們這里不討論如何做接地網(wǎng)，這個一般是由大樓設計方負責完成的。如果你是一個小型電站的承包方，那么這一點也是你應該考慮的。本文主要介紹發(fā)電機中性點與接地網(wǎng)之問的連接。接地其實分為系統(tǒng)接地和設各接地，設備接地就是把發(fā)電機的外殼、黑河孫吳本地底座與接地網(wǎng)用軟電纜或柔性銅排與接地網(wǎng)進行連接，確保外殼與地網(wǎng)之間等電位，在系統(tǒng)發(fā)生接地的時候不會對人身造成威脅，沒備的接地要可靠，而且 有多處進行可靠連接。系統(tǒng)接地時指發(fā)電機組中性點與地網(wǎng)之間的連接。低壓發(fā)電機系統(tǒng)的接地比較簡單，GB14050將接地方式分為TN、黑河孫吳本地TT、黑河孫吳本地TI三種接地方式
TN系統(tǒng)
電源端有一個直接接地，電氣裝置的外露導電部分通過保護中性導體或保護導體連接到此接地點。根據(jù)中性導體和保護導體的組合情況，TN糸統(tǒng)的型式有以下三種：
1、黑河孫吳本地在實際應用中，市電提供的三相五線制的接線方式就是這種接法。
2、黑河孫吳本地如果系統(tǒng)中采用的三相些線制接法，PEN合并在一起，則屬十此類解法。
3、黑河孫吳本地TT系統(tǒng)電源端有一點直接接地，電氣裝置的外露可導電部分直接接地，此接地點在電氣上獨立于電源的接地點。
TI系統(tǒng)電源端的帶電部分不接地或有一點通過阻抗接地，電氣裝置的外露可導電部分直接接地。以上的接地系統(tǒng)方式也適用于低壓發(fā)電機系統(tǒng)，但是由于存在發(fā)電機系統(tǒng)和市電供電兩個系統(tǒng)，所以如何選擇作接地則成為一個認真對待。如果市電供電系統(tǒng)與發(fā)電機系統(tǒng)的換采用了4極ATS，那么可以認為這是兩個獨立電力系
統(tǒng)，其接地應該各自單獨考慮，無論是采用三相四線還是三相五線的配電方式，發(fā)電機的中性點要與地網(wǎng)進行還接。除非供電方式采用的TI系統(tǒng)。
當市電供電系統(tǒng)與發(fā)電機系統(tǒng)的切報采用了3極ATS，一般這時發(fā)電機的接地由市電側(cè)提供，發(fā)電機的中性點在就地不要與地網(wǎng)進行連接，其只能通過巾電側(cè)的N線接地，注意在市電設備檢修的時候不要斷開市電N線與地網(wǎng)的連接，否則會造成各用電源系統(tǒng)在接地斷開的情況下運行：許多安裝人員對于接地系統(tǒng)的重要性認識不足，且不知道如何處理接地問題。發(fā)電機廠家一般都提供發(fā)電機的中性點，有的中性點出廠時就與外殼連接，有的則沒有連接，出于懸空狀態(tài)，在發(fā)電機系統(tǒng)的施工過程中一定要咨詢甲方的工程技術(shù)人員明確系統(tǒng)的接地方式，按照施工圖紙進行接地處理。
如果發(fā)電機的中性點沒有接地和引出，則無法提供單相負荷的正確使用，誤將沒有N線的電源接入單相負載，則可能造成設備的損壞。在3極ATS的應用中，如果市電己經(jīng)提供了系統(tǒng)接地，那么柴油發(fā)電機內(nèi)部的接地就要取消，否則會造成多點接地，會在發(fā)生相接地障時影響系統(tǒng)的接地保戶動作。
本文簡單介紹了低壓系統(tǒng)的接地，旨在幫助大家提高對實際工作中遇到的接地系統(tǒng)重視，如果有任何疑問一定要與客戶進行交流，不可在故意回避接地問，因為系統(tǒng)接地是涉及系統(tǒng)運行中涉及到設備可靠運行和人員操作的關鍵因素。
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無刷充電機的工作原理
發(fā)動機起動期間，發(fā)電機電壓小于蓄電池電壓時，整流二極管截止，發(fā)電機不能對外輸出，由蓄電池供給磁場電流。路徑為：蓄電池正極→點火開關SW(或點火繼電器觸點)→磁場燒組調(diào)節(jié)器→搭鐵→蓄電池負極。
流入勵磁繞組的電流，在勵磁鐵心中建立一個帶狀的磁通量。這個帶狀磁通量沿著各個導磁元件環(huán)行，在整個磁回路中，這個磁通量將在勵磁繞組周圍找到一個 磁阻的通道：勵磁電流產(chǎn)生的磁力線通過勵磁鐵心(磁軛托架)→輔助氣隙g1→轉(zhuǎn)子N極→主氣隙g→定子鐵心→主氣隙g→轉(zhuǎn)子S極→輔助氣隙g2→勵磁鐵心形成一個閉合的磁路系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)除轉(zhuǎn)子爪極外徑與定子內(nèi)表面之間的氣隙(稱為主氣隙)外，在閉合的磁路系統(tǒng)中，增加了兩個有相對運動的徑向附加氣隙，使閉合回路的磁阻增大。所以必須通過增加磁場繞組的激磁安匝來補有效磁通量所減小的部分，才能保證無刷交流發(fā)電機的輸出。
隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，使通過定子鐵心的磁通量發(fā)生變化，定子繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應電動勢，定子繞組發(fā)出三相交流電壓，通過三相橋式整流電路整流成直流。當轉(zhuǎn)速達到1000r/min左右時，發(fā)電機應能正常發(fā)電并對外輸出，經(jīng)濾波電容C后輸出28V直流電壓，發(fā)電機電壓大于蓄電池電壓，發(fā)電機自勵，并對蓄電池充電，或?qū)ζ渌撦d供電。N端通過VD4、黑河孫吳附近VD5、黑河孫吳附近VD6中的一個硅管整流，與對地端形成半波整流電壓，被稱為中性點電壓，其輸出信號為14V直流脈動電壓( 負載不能超過2A)，N端可用于接轉(zhuǎn)速表。中性點電壓除了直流成分外，還含有交流成分，且幅值隨發(fā)電機的轉(zhuǎn)速而變，與中性點相連的二極管(VD10、黑河孫吳附近VD11)就稱為中性點二極管。當中性點二極管的正極管(VD11)電位 或負極管(VD11)電位 時，中性二極管亦處于正向?qū)?，可對外輸出，能有效利用中性點電壓來增加發(fā)電機的輸出功率。實踐證明，在交流發(fā)電機上安裝中性二極管后，輸出功率可增加10%～15%。
定子繞組的三相交流電壓經(jīng)三相全橋整流后，經(jīng)調(diào)節(jié)器向勵磁繞組供電。調(diào)節(jié)器以通/斷方式調(diào)節(jié)勵磁電流，使充電機的輸出電壓保持在(28±0.3)V范圍內(nèi)波動，給蓄電池浮充電。發(fā)電機調(diào)節(jié)器電路如圖8-14中調(diào)節(jié)器部分所示，主要由3個電阻R1、黑河孫吳附近R2、黑河孫吳附近R3，2個三極管VT1、黑河孫吳附近VT2和1個穩(wěn)壓管VR組成。R1、黑河孫吳附近R2，為分壓電阻，VT1為小功率三極管，接在大功率管的前一級，起功率放大作用，也稱前級放大。三極管VT2為大功率三極管，其集電極與發(fā)電機磁場繞組相連，磁場繞組為VT2負載，VT2導通時，磁場電流接通反之磁場電流切斷。因此，可以通過控制三極管VT2的導通與截止，改變磁場電流使發(fā)電機輸出電壓穩(wěn)定。
穩(wěn)壓二極管VR是感受元件，其一端接三極管VT1的基極，另一端接分壓電阻R1、黑河孫吳附近R2、黑河孫吳附近以組成電壓檢測電路，監(jiān)測發(fā)電機電壓的變化。當發(fā)電機的輸出電壓在分壓電阻R1上的電壓達到VR的設定電壓時，VR擊穿，VT1有基極電流使VT1導通，VT2截止，這就使發(fā)電機的F點不接地面切斷了磁場繞組的電路，發(fā)電機電壓便會下降。發(fā)電機電壓下降時又使VR、黑河孫吳附近VT1截止，VT2導通，發(fā)電機電壓重又升高如此反復作用，使發(fā)電機端電壓被控制在一定的范圍內(nèi)。
現(xiàn)在集成電路電壓調(diào)節(jié)器也被廣泛使用。用集成電路開發(fā)的電壓調(diào)節(jié)器體積很小，可方便地安裝在發(fā)電機的內(nèi)部與發(fā)電機組成一個整體，稱之為整體式交流發(fā)電機。集成電路調(diào)節(jié)器的基本工作原理與晶體管調(diào)節(jié)器完全一樣，都是根據(jù)發(fā)電機的電壓信號(輸入信號)，利用三極管的開關特性控制發(fā)電機的磁場電流以此達到穩(wěn)定發(fā)電機輸出電壓的目的。集成電路調(diào)節(jié)器有內(nèi)、黑河孫吳附近外搭鐵之分，以外搭鐵形式居多。
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