康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

现代社会中，柴油发电机组越来越多的应用在各行各业的日常生产与经营中，以满足用户在突然停电时的应急供电。由于大部分客户了解柴油机知识更多一些，其实相对于交流发电机缺乏足够常识储备。康明斯公司在本文为你重点介绍一下关于交流发电机的基本情况。

 

当向交流发电机施加负载时，它会以端子电压下降来响应。相反，移除一些负载将导致发电机端子处的电压增加。下降幅度取决于关键因素，例如交流发电机的设计、其组件、其励磁系统（例如，分流器、辅助绕线器和PMG）及其AVR。如果交流发电机连接到柴油发动机，发动机也会对负载的施加做出反应，并对整个柴油发电机系统产生影响。

 

当负载施加到交流发电机上时，电流的增加会导致主定子和发电机端子的电压降低。这种电压下降称为“瞬态电压下降”。然后励磁系统会做出反应，尝试将电压恢复到预设的稳态。AVR通过与交流发电机端子的连接感应到电压的降低，通过增加其到励磁机定子的励磁电流来响应，这反过来又增加了发电机端子处的电压。与向定速发动机施加负载时通常会听到发动机反应的情况不同，交流发电机电压骤降通常只能使用万用表等测量设备或从发电机控制面板读取数据才能看到。

 

在施加的负载较大的情况下，电压可能会显着下降，并且可以看到效果。连接到负载的照明可能会闪烁敏感的电子设备可能会关闭或出现故障。

 

一、电压骤降

 

以50Hz运行的1000kVA斯坦福交流发电机为例，参照其瞬态电压骤降图。这是HCI634J的堵转启动曲线，它有一个PMG励磁系统。

瞬态电压骤降图

 

尝试沿水平X轴施加到交流发电机的kVA，产生的电压降沿垂直Y轴。5条曲线代表交流发电机可以运行的不同电压。所以对于这个运行在400V的交流发电机，如果我们一步施加1000kVA的负载，我们会得到16%的电压降。可以通过在水平轴上找到1000kVA来检查这一点，沿着它直到第三条曲线（即400V线），然后将其读取到垂直轴，应该得到16%。

在这种情况下，在400V下运行，因此我们将从400V中取出16%，这将留下336V。这假设发动机转速下降不超过4%，那么应该允许额外的电压下降。

随着发动机转速下降，供电频率也会下降，因为交流发电机和发动机耦合在一起（单轴承或双轴承），它们必须以相同的速度转动。因此，对于上面的50Hz示例，如果发动机转速从1500RPM下降4%到1440RPM，频率也会从50Hz下降到48Hz。

 

二、三相短路

 

以斯坦福交流发电机型号HCI634J为例，基于星形连接的额定速度空载激励。

 

三相短路衰减曲线图

注释

1、应使用以下乘法系数来调整时间0.001秒和关于标称工作电压的最小电流点之间的曲线值：

 

50HZ
电压（V）	系数
380V	X 1.00
400V	X 1.07
415V	X 1.12
440V	X 1.18

*持续电流值始终恒定

2、应使用以下倍增系数将根据注释1计算的值转换为适用于各种类型短路的值：

 

相位	三相	两相L-L	单相L-N
瞬态	X 1.00	X 0.87	X 1.30
额定	X 1.00	X 1.80	X 3.20
持续	X 1.00	X 1.50	X 2.50
最高持续时间	10秒	5秒	2秒

3、为Star(Wye)连接的机器绘制曲线。对于星三角的连接，将曲线电流值乘以1.732。

 

 三、发电机效率

 

以斯坦福交流发电机型号HCI634J为例。

发电机效率曲线图

 

1、定子损耗

（1）铜耗：低压大电流损耗大，交流电有集肤效应，高频更严重，这样导致有效导电面积减小，电阻增加。

（2）铁损：包括基本磁滞损耗、涡流损耗及附加损耗，这些都随转速（频率）升高而增加。附加损耗：因定转子的齿槽效应引起的脉振损耗、表面损耗。

 

2、转子损耗

（1）铜耗：爪极的磁路长，所需的激磁磁势大，漏磁大，转子铜耗大；

（2）激磁电流脉动，转子铁芯涡流损耗大。

 

3、机械损耗、通风损耗

轴承一般是滚动轴承，损耗不大，但电刷滑环是滑动摩擦，损耗较大，特别是高速情况。通风损耗高速情况更是如此。

 

4、整流损耗

整流器的二极管正向导通时的电阻并非为零，所以会产生损耗，并且随温度升高而增加。

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