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斯坦福发电机的特点与符合标准 |
摘要：发电机是将机械能转换为电能的装置。发电机的工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。其构造一般原则是用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。康明斯柴油发电机组所用发电机为国际知名品牌斯坦福（STAMFORD）无刷交流同步发电机，发电机采用自励磁励磁式（可选永磁励磁模块）发电机与柴油发动机耦合，安装在共同底座上。
一、发电机结构
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。斯坦福发电机为旋转磁极，无刷型、单轴承发电机。发电机电枢固定，而磁极旋转，无滑环及电刷结构使得发电机可输出较大的电流和电压，同时也不需对电刷和滑环进行维护；单轴承发电机可保证极高的同轴度，并且斯坦福发电机在高速运转过程中，具有自动对心功能，降低自身的振动及噪声；发电机转子经过严格的平衡试验，也能保证发电机高速平稳运转。
1、定子
定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。
2、转子
转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
3、端盖及轴承
由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
4、永磁励磁系统
① 由于励磁系统提供一个与定子输出电压波形畸变及大小无关的恒定的励磁电源，因而能提供较高的电动机起动承受能力，并对非线性负载产生的主机定子输出电压的波形畸变具有抗干扰性，可提高发电机带非线性负载能力。
② AVR检测三相输出电压（三相方均根检测），具有精度极高的稳态电压调整率（通常可达±0.5%）。
③ 更强的抗无线电干扰能力。
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图1 斯坦福发电机结构图 |
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序号 |
零件 |
序号 |
零件 |
序号 |
零件 |
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1 |
非驱动端端盖 |
8 |
免维护轴承 |
16 |
驱动端百叶 |
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2 |
非驱动端风罩 |
9 |
励磁机定子 |
17 |
SAE耦合盘 |
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3 |
驱动端法兰 |
10 |
励磁机转子 |
18 |
耦合盘垫圈 |
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4 |
机座 |
11 |
旋转整流盘 |
19 |
耦合盘固定螺钉M24X70 |
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5 |
机座 |
12 |
接线箱侧板 |
20 |
接线箱非驱动侧盖板 |
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5 |
定子 |
13 |
接线箱盖板 |
21 |
接线箱驱动侧盖板 |
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6 |
转子 |
14 |
AVR自动电压调节器 |
22 |
衬套 |
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7 |
风扇 |
15 |
主电缆接线柱 |
23 |
连接盘 |
二、斯坦福发电机特点
1、特征
● 电缆接线方便，可以从两侧或顶部接入出线盒（如图2所示）。
● 圆形过渡接套易于和发动机联接并提高联接刚性。
● 易于安装不同的电流互感器。
● AVR和功率因素控制器安装在侧面易于操作。
● 单或双轴承结构，采用全密封轴承或可加油脂润滑轴承。
● 2/3绕组节矩抑制了过多的中线电流。
● 标准IP23防护等级。
● 二极管安装维护简单。
● 多规格的过渡接套和单支点盘片联轴器。
● 标准4级发电机。
2、机械可选项及附件
● IP44防护等级；
● 空气过滤器；
● 防冷凝加热器；
● 绕组热敏电阻；
● 绕组和轴承温度检测；
● 可加油脂润滑轴承。
3、电气可选项及附件
● 下垂电流互感器；
● 功率因素控制器；
● 抗干扰抑制器；
● 失励检测模块；
● 二极管损坏检测器；
● 手动电压调节器；
● MX321 AVR（如图3所示）。
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图2 斯坦福发电机出线盒和AVR位置图 |
图4 斯坦福发电机MX321调压板 |
三、发电机的功率定义与规格
不同的发电机型号（机座号）对应着不同的功率，应按照其负载的总功率来选择发电机的功率，并应全面了解其负载的性质，大小。对特殊的负载应独立考虑（这在后面会讨论）。一般我们会以视在功率的形式给出kVA，我们发电机出厂一般都按额定功率因素为0.8计算则：kW=0.8×kVA。
1、发电机功率定义
通常情况下，发电机制造商对每一种型号的发电机给出以下三种功率：
（1）持续最大陆用功率
指陆用发电机连续运行的最大功率，所有电机的技术数据都以此为标准。
（2）备用功率
此功率比持续运行最大功率大，故温升会升高，性能变坏。他允许常时间输出，但这将会降低电机的使用寿命。
（3）持续船用功率
船用功率比陆用的低，性能满足各种标准要求且比陆用更好。
2、发电机主要技术规格
● 额定电压；
● 额定电流；
● 额定频率；
● 额定功率因数；
● 相数；
● 防护等级；
● 转子支撑结构：单点支撑、双点支撑。
● 绝缘等级；
● 励磁系统：自激、PMG。
一般为50Hz、230/400V（可选60Hz/690V），三相无刷交流同步发电机为斯坦福系列提供的标准发电机，发电机引出线盒为薄钢板制成，内部装有调压板、接线板、主机定子至接线板的6根或12根引出线等。出线盒为拆卸式，易于操作。6根或12根引出线根据接线方式重新接线，可获得不同地区需要的电压。
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图5 斯坦福发电机接线端位置图 |
图6 斯坦福发电机接线柱 |
四、斯坦福发电机特性及性能
1、渐变电压调节
在无负载与全负载之间渐变时，电压调整率为额定电压的±1.0%。或者功率因数在0.7到1.0之间时，发动机的速度调节器的速成度下降随负载而线性变化的变化率为5%。
2、响应
发电机在额定频率无负载运行中，瞬时投入相当于额外负担定电流的100%（100%阻抗）负载（功率因数0.4以下）时，瞬时电压变动率在25%以内，1秒以内恢复到设定电压的97%以内。
3、电压波形失真率
在发电机端子测定时，相间电压的波形失真率在无负载额外电压时低于1%。
4、非均衡负载
连续操作时可以承受约15%的非均衡负载。非均衡负载会影响电路稳定性，因为电路中一侧的电流会大于另一侧，造成电流穿梭和电压降低，同时可能导致电路过载。常见的不平衡电设备包括：电动机、变压器、配电设备、中央空调、注塑机、水泵、电梯、烤箱等。
5、温升限度
符合IEC H级标准。国家标准规定，发电机的运行温度上限不应超过绝缘材料的温度等级，一般来说，不超过155℃。因此，发电机的温升一般应控制在不超过80℃左右，过高的温升会影响发电机的性能和寿命。
6、绝缘强度
将通过电压耐受试验来检查线圈绝缘强度。指定试验电压（商业电线频率）将实施1分钟。400V发电机：定子线圈2200V，励磁线圈1500V；11KV发电机：定子线圈22000V，励磁线圈15000V。
7、过电流耐受能力
在额定电压、额定转速状态时，发电机能承受额定电流的150%约120秒钟。在额定电压、额定转速状态时，发电机能承受额定电流的300%约10秒钟。
8、过速度耐力
在无负载时，可以耐受相当于额定转速120%的速度2分钟。
总结：
斯坦福发电机的高效性也是其优势之一。它采用了先进的发电技术，能够将燃料的能量转化为电能的效率最大化。这不仅节约了能源，也保护了环境。斯坦福发电机还具有快速启动和停止的功能，可以根据需要随时调整电力输出。斯坦福发电机的安全性也值得称道。它配备了多重保护系统，能够及时检测和排除潜在故障。斯坦福发电机还具备过载保护和短路保护等功能，确保供电稳定和设备安全。斯坦福发电机是一种高品质、高效率、高安全性的发电装置。它的铭牌上的名字代表了质量和可靠性。不论是家庭使用还是工业应用，斯坦福发电机都能够满足各种需求，并为我们提供可靠的电力。我们相信斯坦福发电机将继续在发电领域发挥重要作用，为人们的生活和工作带来便利和舒适。
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