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國(guó)內(nèi)外柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)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(jī)組自動(dòng)化控制的水平，國(guó)內(nèi)國(guó)外已經(jīng)不存在很大的差別，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)從事柴油發(fā)電機(jī)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(jìn)水平，我們正在追趕世界先進(jìn)水平，
我們將要趕上世界先進(jìn)水平。那么，我們?cè)谀男┓矫孀龀隽诉M(jìn)步?在那些領(lǐng)域還存在不足呢?回顧國(guó)內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制的成長(zhǎng)經(jīng)歷，分析中國(guó)電信的發(fā)展對(duì)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制的推動(dòng)，比較國(guó)內(nèi)外同行業(yè)的差距，緊跟國(guó)際自動(dòng)化控制先進(jìn)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(duì)業(yè)內(nèi)同行帶來(lái)一定的啟發(fā)。
二、黑河孫吳同城回顧發(fā)展歷程，分析國(guó)內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制現(xiàn)狀
回顧國(guó)內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制的發(fā)展，大概可以劃分為四個(gè)階段:
1、黑河孫吳同城以時(shí)間繼電器和中間繼電器為主構(gòu)成的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，這種模式當(dāng)時(shí)在同行業(yè)中非常普遍，而且也以相當(dāng)?shù)呐客断蚴袌?chǎng)，突出的弱點(diǎn)是功能簡(jiǎn)單、黑河孫吳同城結(jié)構(gòu)復(fù)雜、黑河孫吳同城維護(hù)調(diào)試?yán)щy、黑河孫吳同城可靠性差，終沒(méi)有得到用戶(hù)的認(rèn)可。
2、黑河孫吳同城用分離電子元器件組成延時(shí)電路和邏輯判斷電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化系統(tǒng)，這種模式相對(duì)于 種模式，有了很大的進(jìn)步，
如果精心設(shè)計(jì)，提高工藝水平，應(yīng)該能取得很好的效果。但是，在那個(gè)企業(yè)大而全的年代，每個(gè)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(wú)法保證，所以這個(gè)階段延續(xù)時(shí)間也較短。
3、黑河孫吳同城隨著改革開(kāi)放，國(guó)外各種新鮮器件紛紛出現(xiàn)在國(guó)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(shì)迅速成為機(jī)組自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主力，時(shí)至今日仍有企業(yè)在應(yīng)用。這種模式的優(yōu)點(diǎn)相對(duì)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(fù)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(kuò)展繼電器等器件;造價(jià)相對(duì)較高(帶AD轉(zhuǎn)換的PLC動(dòng)輒上萬(wàn)元)。PLC是很可靠的，但它畢竟不是專(zhuān)門(mén)為我們這個(gè)行業(yè)而設(shè)計(jì)的，所以以
PLC為核心構(gòu)成的柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)注定是一個(gè)匆匆的過(guò)客，隨著技術(shù)的飛速發(fā)展很快失去了優(yōu)勢(shì)。
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(jī)組控制領(lǐng)域的難題，這即是以專(zhuān)用控制器為核心構(gòu)成的自動(dòng)化系統(tǒng)，這些專(zhuān)用控制器為發(fā)電機(jī)組量身打造，集多種功能于一身，甩掉了復(fù)雜的外圍電路，使自動(dòng)化控制系統(tǒng)一下子變得簡(jiǎn)單了。
這些專(zhuān)用控制器大多采用了先進(jìn)的微處理器及控制技術(shù)，可靠性和環(huán)境適應(yīng)能力較PLC大大提高，同時(shí)，很多參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況而設(shè)定，使用起來(lái)非常靈活。
目前，我們已經(jīng)處在第四個(gè)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(lái)越強(qiáng)大的生命力，可以說(shuō)這種控制系統(tǒng)功能模塊化就是柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制的現(xiàn)狀。
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提高柴油發(fā)電機(jī)接地系統(tǒng)重視是保證人員操作的關(guān)鍵因素
柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)不同的市電供電網(wǎng)絡(luò)，雖然柴油發(fā)電機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，但是其接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)范，再則山于許多柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)地接地設(shè)計(jì)并沒(méi)有完全由專(zhuān)業(yè)的供電管理部門(mén)的監(jiān)督管理，致使在實(shí)際的應(yīng)用中，使柴油發(fā)電機(jī)的接地系統(tǒng)正確設(shè)計(jì)往往被忽略。如何做好柴油發(fā)電機(jī)的系設(shè)計(jì)和施工，是值得我們注意的問(wèn)題，往往大家在實(shí)際工作中，
并沒(méi)有對(duì)此問(wèn)題予以高的重視。因?yàn)楦饔孟到y(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間和機(jī)會(huì)都有限，所以由此而產(chǎn)生的問(wèn)題會(huì)少，但是我們也并不能因此而認(rèn)為已經(jīng)做得沒(méi)問(wèn)題了。如國(guó)接地系統(tǒng)處理不當(dāng)可能會(huì)造成設(shè)備的損壞和人員傷害的風(fēng)險(xiǎn)。如何保證提供的供電服務(wù)是合格的電源，在各種狀況下不會(huì)對(duì)客戶(hù)造成威脅，其中接地系統(tǒng)的正確設(shè)計(jì)和施工是非常值得考慮的。接地系統(tǒng)的一個(gè)龐大的系統(tǒng)，我們這里不討論如何做接地網(wǎng)，這個(gè)一般是由大樓設(shè)計(jì)方負(fù)責(zé)完成的。如果你是一個(gè)小型電站的承包方，那么這一點(diǎn)也是你應(yīng)該考慮的。本文主要介紹發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)與接地網(wǎng)之問(wèn)的連接。接地其實(shí)分為系統(tǒng)接地和設(shè)各接地，設(shè)備接地就是把發(fā)電機(jī)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(jìn)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(shí)候不會(huì)對(duì)人身造成威脅，沒(méi)備的接地要可靠，而且 有多處進(jìn)行可靠連接。系統(tǒng)接地時(shí)指發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)與地網(wǎng)之間的連接。低壓發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的接地比較簡(jiǎn)單，GB14050將接地方式分為T(mén)N、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(gè)直接接地，電氣裝置的外露導(dǎo)電部分通過(guò)保護(hù)中性導(dǎo)體或保護(hù)導(dǎo)體連接到此接地點(diǎn)。根據(jù)中性導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)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(shí)際應(yīng)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(lèi)解法。
3、黑河孫吳本地TT系統(tǒng)電源端有一點(diǎn)直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地，此接地點(diǎn)在電氣上獨(dú)立于電源的接地點(diǎn)。
TI系統(tǒng)電源端的帶電部分不接地或有一點(diǎn)通過(guò)阻抗接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)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(jī)系統(tǒng)，但是由于存在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和市電供電兩個(gè)系統(tǒng)，所以如何選擇作接地則成為一個(gè)認(rèn)真對(duì)待。如果市電供電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的換采用了4極ATS，那么可以認(rèn)為這是兩個(gè)獨(dú)立電力系
統(tǒng)，其接地應(yīng)該各自單獨(dú)考慮，無(wú)論是采用三相四線還是三相五線的配電方式，發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)要與地網(wǎng)進(jìn)行還接。除非供電方式采用的TI系統(tǒng)。
當(dāng)市電供電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的切報(bào)采用了3極ATS，一般這時(shí)發(fā)電機(jī)的接地由市電側(cè)提供，發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)在就地不要與地網(wǎng)進(jìn)行連接，其只能通過(guò)巾電側(cè)的N線接地，注意在市電設(shè)備檢修的時(shí)候不要斷開(kāi)市電N線與地網(wǎng)的連接，否則會(huì)造成各用電源系統(tǒng)在接地?cái)嚅_(kāi)的情況下運(yùn)行：許多安裝人員對(duì)于接地系統(tǒng)的重要性認(rèn)識(shí)不足，且不知道如何處理接地問(wèn)題。發(fā)電機(jī)廠家一般都提供發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)，有的中性點(diǎn)出廠時(shí)就與外殼連接，有的則沒(méi)有連接，出于懸空狀態(tài)，在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的施工過(guò)程中一定要咨詢(xún)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(jìn)行接地處理。
如果發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)沒(méi)有接地和引出，則無(wú)法提供單相負(fù)荷的正確使用，誤將沒(méi)有N線的電源接入單相負(fù)載，則可能造成設(shè)備的損壞。在3極ATS的應(yīng)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(jī)內(nèi)部的接地就要取消，否則會(huì)造成多點(diǎn)接地，會(huì)在發(fā)生相接地障時(shí)影響系統(tǒng)的接地保戶(hù)動(dòng)作。
本文簡(jiǎn)單介紹了低壓系統(tǒng)的接地，旨在幫助大家提高對(duì)實(shí)際工作中遇到的接地系統(tǒng)重視，如果有任何疑問(wèn)一定要與客戶(hù)進(jìn)行交流，不可在故意回避接地問(wèn)，因?yàn)橄到y(tǒng)接地是涉及系統(tǒng)運(yùn)行中涉及到設(shè)備可靠運(yùn)行和人員操作的關(guān)鍵因素。
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無(wú)刷充電機(jī)的工作原理
發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，發(fā)電機(jī)電壓小于蓄電池電壓時(shí)，整流二極管截止，發(fā)電機(jī)不能對(duì)外輸出，由蓄電池供給磁場(chǎng)電流。路徑為：蓄電池正極→點(diǎn)火開(kāi)關(guān)SW(或點(diǎn)火繼電器觸點(diǎn))→磁場(chǎng)燒組調(diào)節(jié)器→搭鐵→蓄電池負(fù)極。
流入勵(lì)磁繞組的電流，在勵(lì)磁鐵心中建立一個(gè)帶狀的磁通量。這個(gè)帶狀磁通量沿著各個(gè)導(dǎo)磁元件環(huán)行，在整個(gè)磁回路中，這個(gè)磁通量將在勵(lì)磁繞組周?chē)业揭粋€(gè) 磁阻的通道：勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁力線通過(guò)勵(lì)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(lì)磁鐵心形成一個(gè)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(chēng)為主氣隙)外，在閉合的磁路系統(tǒng)中，增加了兩個(gè)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的徑向附加氣隙，使閉合回路的磁阻增大。所以必須通過(guò)增加磁場(chǎng)繞組的激磁安匝來(lái)補(bǔ)有效磁通量所減小的部分，才能保證無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)的輸出。
隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，使通過(guò)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)，定子繞組發(fā)出三相交流電壓，通過(guò)三相橋式整流電路整流成直流。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到1000r/min左右時(shí)，發(fā)電機(jī)應(yīng)能正常發(fā)電并對(duì)外輸出，經(jīng)濾波電容C后輸出28V直流電壓，發(fā)電機(jī)電壓大于蓄電池電壓，發(fā)電機(jī)自勵(lì)，并對(duì)蓄電池充電，或?qū)ζ渌?fù)載供電。N端通過(guò)VD4、黑河孫吳附近VD5、黑河孫吳附近VD6中的一個(gè)硅管整流，與對(duì)地端形成半波整流電壓，被稱(chēng)為中性點(diǎn)電壓，其輸出信號(hào)為14V直流脈動(dòng)電壓( 負(fù)載不能超過(guò)2A)，N端可用于接轉(zhuǎn)速表。中性點(diǎn)電壓除了直流成分外，還含有交流成分，且幅值隨發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速而變，與中性點(diǎn)相連的二極管(VD10、黑河孫吳附近VD11)就稱(chēng)為中性點(diǎn)二極管。當(dāng)中性點(diǎn)二極管的正極管(VD11)電位 或負(fù)極管(VD11)電位 時(shí)，中性二極管亦處于正向?qū)ǎ蓪?duì)外輸出，能有效利用中性點(diǎn)電壓來(lái)增加發(fā)電機(jī)的輸出功率。實(shí)踐證明，在交流發(fā)電機(jī)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(lì)磁繞組供電。調(diào)節(jié)器以通/斷方式調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，使充電機(jī)的輸出電壓保持在(28±0.3)V范圍內(nèi)波動(dòng)，給蓄電池浮充電。發(fā)電機(jī)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(gè)電阻R1、黑河孫吳附近R2、黑河孫吳附近R3，2個(gè)三極管VT1、黑河孫吳附近VT2和1個(gè)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(jí)，起功率放大作用，也稱(chēng)前級(jí)放大。三極管VT2為大功率三極管，其集電極與發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組相連，磁場(chǎng)繞組為VT2負(fù)載，VT2導(dǎo)通時(shí)，磁場(chǎng)電流接通反之磁場(chǎng)電流切斷。因此，可以通過(guò)控制三極管VT2的導(dǎo)通與截止，改變磁場(chǎng)電流使發(fā)電機(jī)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(cè)電路，監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)電壓的變化。當(dāng)發(fā)電機(jī)的輸出電壓在分壓電阻R1上的電壓達(dá)到VR的設(shè)定電壓時(shí)，VR擊穿，VT1有基極電流使VT1導(dǎo)通，VT2截止，這就使發(fā)電機(jī)的F點(diǎn)不接地面切斷了磁場(chǎng)繞組的電路，發(fā)電機(jī)電壓便會(huì)下降。發(fā)電機(jī)電壓下降時(shí)又使VR、黑河孫吳附近VT1截止，VT2導(dǎo)通，發(fā)電機(jī)電壓重又升高如此反復(fù)作用，使發(fā)電機(jī)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(kāi)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(jī)的內(nèi)部與發(fā)電機(jī)組成一個(gè)整體，稱(chēng)之為整體式交流發(fā)電機(jī)。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(jī)的電壓信號(hào)(輸入信號(hào))，利用三極管的開(kāi)關(guān)特性控制發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)電流以此達(dá)到穩(wěn)定發(fā)電機(jī)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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