发电机组工作原理

第一篇：发电机组工作原理

? 柴油机[1]?驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。

柴油发电机组

1在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定 顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。?

将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。? 这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。

柴油发电机

2??? 柴油发电机组是一种独立的发电设备，系指以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。柴油发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过12h，其输出功率将低于额定功率约90%。尽管柴油发电机组的功率较低，但由于其体积小、灵活、轻便、配套齐全，便于操作和维护，所以广泛应用于矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等部门，作为备用电源或临时电源。同时这种小型的发电机组也可以作为小型的移动电站使用，成为很多企业的后备电源使用。?

柴油发电机的柴油机一般是单缸或多缸四行程的柴油机，下面我只说说单缸四行程柴油机的工作基本原理：柴油机起动是通过人力或其它动力转动柴油机曲轴使活塞在顶部密闭的气缸中作上下往复运动。活塞在运动中完成四个行程：进气行程、压缩行程、燃烧和作功（膨胀）行程及排气行程。当活塞由上向下运动时进气门打开，经空气滤清器过滤的新鲜空气进入气缸完成进气行程。活塞由下向上运动，进排气门都关闭，空气被压缩，温度和压力增高，完成压缩过程。活塞将要到达最顶点时，喷油器把经过滤的燃油以雾状喷入燃烧室中与高温高压的空气混合立即自行着火燃烧，形成的高压推动活塞向下作功，推动曲轴旋转，完成作功行程。

柴油发电机组说明：手动操作?

1、手动启动柴油发电机组前应检查燃油、机油、冷却水是否适量。不足的应及时补充。机组应无漏油、漏水的现象。?

2、应将柴油发电机组自动控制器的自动控制按钮拨至中间位置。?

3、打开启动电路的钥匙，向右继续扭动钥匙使柴油机启动，启动成功后，将钥匙回拨到充电位置。?

4、柴油发电机组停机后，应将钥匙及时拨回中间位置。?

柴油发电机组说明：自动操作?

1、在市电正常情况下，将自动控制器的自动控制按钮向上拨至“自动”位置。此时禁止手动启动柴油机。当市电停电后，柴油发电机组能自动启动，并经ATS开关自动向电网供电。?

2、在柴油发电机组自动启动运行后，应及时将钥匙开关拨至充电位置。?

3、市电来电后，机组能自动停机。停机后应将钥匙开关拨至中间位置，防止电瓶倒电，影响下次使用。

柴油发电机组说明：维护、保养?

1、柴油发电机组在运行60小时后需更换机油、清洗柴滤、空滤。?

2、应经常检查电瓶的电解液，不足时应及时补充。?

3、应经常检查皮带松紧情况，调节张紧机构，保持张紧状态。?

4、寒冷季节应打开水加热和油加热开关，使机组保持一定温度，确保柴油发电机组能正常使用。?

柴油发动机的燃烧过程?

柴油在气缸内燃烧是一个复杂的物理－化学变化过程，燃烧过程的完善程度，直接影响着柴油机的作功能力、热效率和使用期限，其燃烧过程划分为四个阶段：?

1．燃烧准备阶段（滞燃期）?

从燃油喷入到着火开始这一时期为燃烧准备阶段。在这一阶段，燃油需加热、蒸发、扩散并与气流混合等物理准备过程，以及分解、氧化等化学准备过程。?

2．速燃阶段?

从着火开始到气缸内出现最高压力时止的这一阶段。当少量柴油着火以后，可燃混合气的数量继续增加火焰迅速传播，燃烧速度加快，放热速率高。气缸内的压力和温度急剧升高。但压力升高过快时，会使曲柄连杆机构受到很大的冲击载荷，并伴随有尖锐的敲击声，柴油机工作粗爆，这种情况应予以限制。为使柴油机工作平稳，最大压力增长率不应超过292kPa～588kPa／1°（曲轴转角）。?

3．主燃阶段（缓燃期）?

从爆发压力出现点到最高燃烧温度出现点之间的阶段为主燃阶段。本阶段的特点是喷油已经结束，大部分的燃油在此期间燃烧，放出总热量的约80％左右，燃气温度上升到最高点。但由于活塞的下移，气缸容积增大，所以气缸内的压力变化不大。供油在这一阶段结束。?

4．过后燃烧阶段?

从最高燃烧温度点到燃烧结束止的阶段。在这一阶段，氧气已大量消耗，后期喷入的燃油就没有足够的氧气与之混合进行燃烧，加之活塞的进一步下移，气缸内压力和温度有较大的下降，使燃烧条件更加恶化，以致燃油燃烧不完全，出现排气冒黑烟现象，使有关零部件热负荷增加，影响柴油机经济性和使用寿命，所以应尽量减少后燃期的燃烧。（摘自浙江师范大学 翁孟超《康明斯发电车柴油机》）

油发电机3

柴油发电机工作原理-柴油发电机组拉缸故障

1.柴油发电机组发生拉缸后的外部特征是声音发生变化，排气冒黑烟。?

2.活塞、活塞环及气缸套工作表面被破坏，气体密封失效，机油的消耗量及窜气量迅速增加，使发动机不能正常运转，甚至在很短的时间内，由于活塞、活塞环与缸套咬死而停车。?柴油发电机组拉缸故障原因?

1.拉缸的主要原因实际上是活塞、活塞环与气缸套表面由于高温而“熔接”拉伤。即活塞不与气缸套之间由于油膜中断产生干磨擦，炽热的磨擦热引起金属的显微熔化而粘着，并将附近的金属质点扯断。?

2.柴油发电机组拉缸的最根本的原因是油膜中断。根据气体密封的要求，活塞环与气缸套之间的间隙应尽可能小，这就使它们的润滑条件十分不利。当由于接触表面超负荷，使气缸套表面与活塞环工作面之间由于直接接触而剧烈磨擦，产生大量的磨擦热，使工作表面的温度急剧上升，其后果是两个磨擦表面熔接粘附而造成拉伤。?由此可见，供油状况不良，窜气严重，零件过大的接触应力破坏油膜，是造成拉缸的主要原因。除了润滑、配合间隙、零件制造质量外，使用不当也可能造成柴油发电机组拉缸故障，具体地说有如下几点：?1.活塞与气缸套配合间隙过小，或在正式带负荷工作以前没有经过良好的磨合。?2.润滑不良，如间隙小、机油稀或在装配时未涂油等。?

3.柴油机过热。?

4.装配时机体不清洁或活塞装得太死。?

5.活塞及活塞环质量差。?从使用的角度讲，还要注意尽量避免突然增加负荷或紧急停车，起动前最好用摇把将曲轴转动几圈，使磨擦表面保持一定的润滑油。?

6机组拉缸的表现油路.电路和气管密封性.供油不足是很常见的表现.电路的原因需要检查手动调速或者电子调速是否过高.?密封性要检查气管卡箍是否密封良好

?发电机组在使用过程当中，对于它的保养是非常重要的：如电池的定期充电（浮充）；发电机组的耗材（机油，滤清器等）定期更换；发电机组的定其起动运作5-15分钟（1-2月）； 原理

发电机组是指能将机械能或其它可再生能源转变成电能的发电设备。

发动机是将化学能转化为机械能的机器，它的转化过程实际上就是工作循环的过程，简单来说就是是通过燃烧气缸内的燃料，产生动能，驱动发动机气缸内的活塞往复的运动，由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄，围绕曲轴中心作往复的圆周运动，而输出动力的。

柴油发电机组基本结构与工作原理

1柴油发动机总体结构?

柴油机是内燃机的一种类型，是一种将燃料燃烧释放出来的热能转变为机械能的能量转换装置。柴油机是发电机组的动力部分，一般由曲轴连杆机构与机体组件、配气机构与进排气系统、柴油供给系统、润滑系统、冷却系统和电气系统等组成。柴油机总体结构一般包括上述几大系统，但由于气缸数、气缸排列方式和冷却方式等不同，因此，各种机型在结构上略有差异。?

① 热能，这就必须提供一定数量的燃料，送进燃烧室与空气充分混合燃烧产生热量，因此，必须有燃料系统。它包括柴油箱、滤油器、喷油泵和喷油嘴等零部件。?

② 为了将得到的热能转变为机械能，需要通过曲轴连杆机构来完成。此机构主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖、活塞、活塞销、连杆、曲轴和飞轮等零件构成。当燃料在燃烧室内着火燃烧时，由于燃气的膨胀作用在活塞顶部产生压力，推动活塞作直线的往复运动，借助连杆转变曲轴旋转，使曲轴带动工作机械（负荷）做功。?

③ 对于一台设备要连续实现热能转变为机械能，还必须配备一套配气机构来保证定期吸入新鲜空气，排出燃烧后的废气。此机构由进气门、排气门、凸轮轴及驱动零件等组成。?④ 为了减少柴油机的摩擦损失，保证各零部件的正常温度，柴油机必须有润滑系统和冷却系统。润滑系统应由机油泵、机油滤清器和润滑油道组成。冷却系统应由水泵、散热器、节温器、风扇和水套等部件组成。

⑤ 为了使柴油机能迅速启动，还需配置启动装置，对柴油机启动进行控制。根据不同的启动方法，启动装置配备的零部件，通常采用电动马达或气动马达启动，对于大功率的机组，则采用压缩空气启动。

2内燃机的常用名词?

① 工作循环：内燃机中热能与机械能的转化，是通过活塞在气缸内工作，连续进行进气、压缩、做功、排气四个过程来完成的。机器每进行这样一个过程称为一个工作循环。?② 上止点和下止点

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本图所示是单缸四冲程内燃机的位置图

当活塞在气缸中移动时，活塞顶处在气缸中的最高位置称为上止点（或称上死点）；活塞

顶在气缸中的最低位置，称为下止点（或称下死点）。

活塞冲程：上、下止点之间的最小直线距离称为活塞冲程（或称行程），通常用S表示。曲轴与连杆大端的连接中心到曲轴的旋转中心之间的最小直线距离称为曲柄的旋转半径。工作容积：活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积，称为气缸工作容积（或称活塞排量）。

压缩比：新鲜气体吸入气缸后充满了整个气缸，即占有气缸总容积，而气缸总容积则包括燃烧室容积和气缸的工作容积。压缩比的大小，说明气缸内的空气（或混合气）经压缩后体积缩小的倍数，也表明气体被压缩的程度。压缩比越大，表明活塞运动时，气体被压缩得越厉害，其气体的温度和压力就越高，内燃机的效率也越高。

在热力过程中，只有在“工质”膨胀过程才具有做功能力，而我们要求发动机能连续不断地产生机械功，就必须使工质反复进行膨胀。因此，必须设法使工质重新恢复到初始状态，然后，再进行膨胀。因此，柴油机必须经过进气、压缩、膨胀、排气四个热力过程之后，才能恢复到起始状态，使柴油机连续不断地产生机械功，故上述四个热力过程称为一个工作循环。若柴油机活塞走完四个冲程完成一个工作循环，称该机为四冲程柴油机。如果活塞走完二个冲程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机。目前，柴油发电机组配置的柴油机都是四冲程机。现以图2.2说明四冲程柴油机的工作过程。?

四冲程柴油机的工作过程?

进气冲程：进气冲程的目的是吸入新鲜空气，为燃料燃烧作好准备。要实现进气，缸内与缸外要形成压差。因此，此冲程排气门关闭，进气门打开，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方的气缸内的容积逐渐扩大，压力降低，缸内气体压力低于大气压力约68~93kPa。在大气压力的作用下，新鲜空气经进气门被吸入气缸，活塞到达下止点时，进气门关闭，进气冲程结束。

压缩冲程：压缩冲程的目的是提高气缸内空气的压力和温度，为燃料燃烧创造条件。由于进、排气门都已关闭，气缸内的空气被压缩，压力和温度亦随之升高，其升高的程度，取决于被压缩的程度，不同的柴油机略有不同。当活塞接近上止点时，缸内空气压力达（3000~5000）kPa?，温度达500~700℃，远超过柴油的自燃温度。

膨胀(做功)冲程：当活塞上行将终了时,喷油器开始将柴油喷入气缸，与空气混合成可燃混合气，并立即自燃，此时，气缸内的压力迅速上升到约6000~9000kPa，温度高达（1800~2200）℃。在高温、高压气体的推力作用下，活塞向下止点运动并带动曲轴旋转而做功。随着气体膨胀活塞下行其压力逐渐降低，直到排气门被打开为止。

排气冲程：排气冲程的目的是清除缸内的废气。做功冲程结束后，缸内的燃气已成为废气，其温度下降到（800~900）℃，压力下降到（294~392）kPa。此时，排气门打开，进气门仍关闭，活塞从下止点向上止点移动，在缸内残存压力和活塞推力的作用下，废气被排出缸外。当活塞又到上止点时，排气过程结束。排气过程结束后，排气门关闭，进气门又打开，重复进行下一个循环，周而复始不断对外做功。

4、调速器的分类?

调速器的作用是在柴油机工作转速范围内，能随着柴油机外界负荷的变化而自动调节供油量，以保持柴油 转速基本稳定。对于柴油机而言，改变供油量只需转动喷油泵的柱塞即可。随着供油量加大，柴油机的功率和转矩都相应增加，反之则减少。?

柴油发电机组的负载是经常变化的，这就要求柴油机输出的功率也要经常变化，而供电的频率要求稳定，这就需要柴油机工作时的转速保持稳定。所以在柴油发电机组的柴油机上必须安装调速机构。调速器一般应包括两个部分：感应元件和执行机构。按照调速器工作原理的不同，可分为机械式调速器、电子调速器、电喷调速。?

① 机械式调速器?

机械式调速系统靠以与柴油机对应的转速旋转的飞锤工作，飞锤在旋转时所产生的离心力可在机组转速发生变化时自动调节油泵进油量的大小，从而达到自动调节机组转速的目的。图2.3为离心式全速调速器的原理示意图。移动操作手柄的位置即可改变弹簧的拉力，使摆杆上所受的拉力作用与推力作用处于新的平衡位置，同时，改变油泵齿条位置，使柴油机调整到所需要的转速，并能自动稳定在此转速下工作。

图离心式全速调速器工作原理示意图?

通常情况下,采用机械式调速系统的柴油发电机组的转速会随着负载量的增大而略有下降,转速的自动变化范围为±5%。当机组带额定负载时，机组的转速大致为1500rpm的额定转速。?

②电子调速器?

电子调速器是一个控制发动机转速的控制器。它的功能主要是：使发动机怠速保持在可设定的转速上；使发动机的工作转速保持在可预设的转速上而不受负载变化的影响。电子调速器主要由控制器、转速传感器、执行器三部分组成：发动机转速传感器是一个可变磁阻的电磁体，它装在飞轮壳中飞轮齿圈的上方。当齿圈上的齿从电磁体下方通过时，就会感应产生交流电流（一个齿产生一个循环）。电子控制器将输入的信号与预设值进行比较，然后把修正信号或是维持信号发送给执行器；控制器可进行多种调整，可以调节怠速转速、运行转速、控制器的灵敏度和稳定度、启动燃油量、发动机转速加速度；执行器是一个电磁体，它将来自控制器的控制信号转换为控制作用力。控制器传送到执行器的控制信号通过一个连杆系传递给喷油泵的燃油控制齿条。?

③电喷调速

电喷机组是通过柴油机上的电子控制模块（ECU）对安装在发动机上一系列的传感器检测到的柴油机各种信息来控制喷油器工作，调节喷油正时和喷油量，以使柴油机处于最佳工作状态。电喷调速的主要优点：通过对喷油器喷油正时、喷油量和高压喷射压力的电子化控制，可以使柴油机的机械性能达到最优；通过ECU精确控制喷油量，柴油机在正常工作时油耗下降，更经济；排放更低，符合EURO非公路内燃机排放标准；通过数据通讯线，可以与外部仪表板、专用诊断工具进行连接，安装更容易，增加了故障点的检测点，更便于故障排除。电喷柴油机管理系统的组成如图2.4所示：?

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图2.4电喷柴油机管理系统

说明：CIU指控制接口装置，如控制屏等；ECU指电子控制模块，ECU安装在柴油发动机上。

第二篇：柴油发电机组工作原理

整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成1.发动机（ENGINE）

2.发电机（ALTERNATOR/ GENERATOR）

3.控制系统（CONTROL PANEL/ CONTROL SYSTEM）

4.启动马达START MOTOR

5.启动电池START BATTERY（电池接于马达上面）

发动机与发电机连接方式：1，柔性连接（用连轴器将两部分连接）2，钢性连接，有高强度螺栓将发电机钢性连接片与发动机飞轮盘连接，接好之后放在公共底架上，之后再配上各种起保护作用的传感器（机油探头，水温探头，油压探头等），由控制系统来显示各种传感器的工作状态。控制系统通过电缆与发电机和传感器连接以显示数据

发电机组工作原理：

柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能

在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定 顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。

若连续运行超过12h，其输出功率将低于额定功率约90%

柴油发电机的柴油机一般是单缸或多缸四行程的柴油机，下面我只说说单缸四行程柴油机的工作基本原理：柴油机起动是通过人力或其它动力转动柴油机曲轴使活塞在顶部密闭的气缸中作上下往复运动。活塞在运动中完成四个行程：进气行程、压缩行程、燃烧和作功（膨胀）行程及排气行程。当活塞由上向下运动时进气门打开，经空气滤清器过滤的新鲜空气进入气缸完成进气行程。活塞由下向上运动，进排气门都关闭，空气被压缩，温度和压力增高，完成压缩过程。活塞将要到达最顶点时，喷油器把经过滤的燃油以雾状喷入燃烧室中与高温高压的空气混合立即自行着火燃烧，形成的高压推动活塞向下作功，推动曲轴旋转，完成作功行程

柴油发电机组说明：手动操作

1、手动启动柴油发电机组前应检查燃油、机油、冷却水是否适量。不足的应及时补充。机组应无漏油、漏水的现象。

2、应将柴油发电机组自动控制器的自动控制按钮拨至中间位置。

3、打开启动电路的钥匙，向右继续扭动钥匙使柴油机启动，启动成功后，将钥匙回拨到充电位置。

4、柴油发电机组停机后，应将钥匙及时拨回中间位置

柴油发电机组说明：自动操作

1、在市电正常情况下，将自动控制器的自动控制按钮向上拨至“自动”位置。此时禁止手动启动柴油机。当市电停电后，柴油发电机组能自动启动，并经ATS开关自动向电网供电。

2、在柴油发电机组自动启动运行后，应及时将钥匙开关拨至充电位置。

3、市电来电后，机组能自动停机。停机后应将钥匙开关拨至中间位置，防止电瓶倒电，影响下次使用

柴油发电机组说明：维护、保养

1、柴油发电机组在运行60小时后需更换机油、清洗柴滤、空滤。

2、应经常检查电瓶的电解液，不足时应及时补充。

3、应经常检查皮带松紧情况，调节张紧机构，保持张紧状态。

4、寒冷季节应打开水加热和油加热开关，使机组保持一定温度，确保柴油发电机组能正常使用

燃烧过程：

1． 燃烧准备阶段（滞燃期）

从燃油喷入到着火开始这一时期为燃烧准备阶段。在这一阶段，燃油需加热、蒸发、扩散并与气流混合等物理准备过程，以及分解、氧化等化学准备过程。

2． 速燃阶段

从着火开始到气缸内出现最高压力时止的这一阶段。当少量柴油着火以后，可燃混合气的数量继续增加火焰迅速传播，燃烧速度加快，放热速率高。气缸内的压力和温度急剧升高。但压力升高过快时，会使曲柄连杆机构受到很大的冲击载荷，并伴随有尖锐的敲击声，柴油机工作粗爆，这种情况应予以限制。为使柴油机工作平稳，最大压力增长率不应超过292kPa～588kPa／1°（曲轴转角）

3． 主燃阶段（缓燃期）

从爆发压力出现点到最高燃烧温度出现点之间的阶段为主燃阶段。本阶段的特点是喷油已经结束，大部分的燃油在此期间燃烧，放出总热量的约80％左右，燃气温度上升到最高点。但由于活塞的下移，气缸容积增大，所以气缸内的压力变化不大。供油在这一阶段结束。

4.过后燃烧阶段

过后燃烧阶段

从最高燃烧温度点到燃烧结束止的阶段。在这一阶段，氧气已大量消耗，后期喷入的燃油就没有足够的氧气与之混合进行燃烧，加之活塞的进一步下移，气缸内压力和温度有较大的下降，使燃烧条件更加恶化，以致燃油燃烧不完全，出现排气冒黑烟现象，使有关零部件热负荷增加，影响柴油机经济性和使用寿命，所以应尽量减少后燃期的燃烧

发电机组噪声主要由排气噪声、机械噪声、燃烧噪声、冷却风扇和排风噪声、进风噪声、发电机噪声，地基振动噪音

机械噪音：机械噪声主要是发动机各运动部件在运转过程中受气体压力和运动惯性力的周期变化所引起的震动或相互冲击而产生的（活塞曲柄连杆机构的噪声、配气机构的噪声、传动齿轮的噪声、不平衡惯性力引起的机械震动及噪声）

燃烧噪音：柴油在燃烧过程中产生的结构震动和噪声，在汽缸内燃烧噪声声压级是很高的，但是，发动机结构中大多数零件的钢性较高，其自振频率多处于中高频区域，由于对声波传播频率响应不匹配，因为在低频段很高的汽缸压力级峰值不能顺利地传出，而中高频段的汽缸压力级则相对易于传出。

机组风扇噪声是由涡流噪声、旋转噪声以及机械噪声组成。排风噪声、气流噪声、风扇噪声、机械噪声会通过排风的通道传播出去

进风通道的作用是：保证发动机的正常工作以及给机组本身创造良好的散热条件

择的方案应能作到既要有效地降低环境噪声，又要组织好机房内的空气流动，满足发电机组运行需要的空气流量，以保障机组的正常工作

建议今后油机房建设最好采用以下方案：尽量减少油机房门和窗户的数量，避免油机噪声的泄漏；尽量加大油机房进风口距油机基础的距离，延长消音距离，最好建设进风小室；在油机排风口外增加扩张室并尽量延长油机房扩张室的排风距离，房内除地面外的五个壁面可作吸声处理，根据发电机组的频谱特性采用穿孔板共振吸声结构。

发电机噪声包括定子和转子之间的磁场脉动引起的电磁噪声，以及滚动轴承旋转所产生的机械噪声

噪声治理办法

确保柴油发电机组通风条件即不降低输出功率的前提下，采用高效吸音材料和降噪消声装置对进、排风通道和排气系统进行降噪处理，使之噪声排放达到国家标准85db(a

⒈降低排气噪声。排气噪声是机组最主要的噪声源，其特点是噪声级高，排气速度快，治理难度大。采用特制的阻抗型复合式的消声器，一般可使排气噪声降低40-60 db(a)。

⒉降低轴流风机噪声。降低发电机组冷却风机噪声时，必须考虑两个问题，一是排气通道所允许的压力损失。二是要求的消声量。针对上述两点，可选用阻性片式消声器

进风口应与发电机组、排风口设置在同一直线上。进风口应配以阻性片式消声器，由于进风口压力损失亦在容许范围之内，可以使机房内进出风量自然达到平衡，通风散热效果明显。

室内空气的交流，机房的良好隔声，会使闭式水冷发电机组停机时机房内的空气得不到对流，房内的高温亦不能及时降下来，可采用低噪声轴流风机，再配上阻性片式消声器

发电机加冷却系统是为了能在控制发电机体积的情况下增加发电机的输出功率。否则，全靠自然冷却，导体的截面必然要选择的很大很大，才能保证绝缘不被破坏。

发电机组冷却方式：空空冷，空水冷，双水内冷。水氢氢的是现在比较常见的大机组的冷却方式，水冷，风扇

第三篇：风力发电机组

6．1一般规定

6.1.1单位工程可按风力发电机组、升压站、线路、建筑、交通五大类进行划分，每个单位工程是由若干个分部工程组成的，它具有独立的、完整的功能。

6.1.2单位工程完工后，施工单位应向建设单泣提出验收申请,单位工程验收领导小组应及时组织验收。同类单位工程完工验收可按完工日期先后分别进行，也可按部分或全部同类单位工程一道组织验收。对于不同类单位工程，如完工日期相近，为减少组织验收次数，单位工程验收领导小组也可按部分或全部各类单位工程一道组织验收。

6.1.3单位工程完工验收必须按照设计文件及有关标准进行。验收重点是检查工程内在质量，质监部门应有签证意见。

6.1.4单位工程完工验收结束后，建设单位应向项目法人单位报告验收结果，工程合格应签发单位工程完工验收鉴定(单位工程完工验收鉴定书内容与格式参见附录A)。

6．2风力发电机组安装工程验收

6.2.1每台风力发电机组的安装工程为一个单位工程．它由风力发电机组基础、风力发电机组安装、风力发电机监控系统、塔架、电缆、箱式变电站、防雷接地网七个分部工程组成。各分部工程完工后必须及时组织有监理参加的自检验收。

6．2．2验收应检查项目。’、l风力发电机组基础。

1)基础尺寸、钢筋规格、型号、钢筋网结构及绑扎、混凝土试块试验报告及浇注工艺等应符合设计要求。

2)基础浇注后应保养28天后方可进行塔架安装，塔架安装时基础的强度不应低于设计强度的75％。

3)基础埋设件应与设计相符。风力发电机组安装。

1）风轮、传动机构、增速机构、发电机、偏航机构、气动刹车机构、机械刹车机构、冷却系统、液压系

统、电气控制系统等部件、系统应符合合同中的技

术要求。． ：

2）液压系统、冷却系统、润滑系统、齿轮箱等无漏、渗油现象，且油品符合要求，油位应正常。

3)机舱、塔内控制柜、电缆等电气连接应安全可靠，相序正确。接地应牢固可靠。应有防振、防潮、防

磨损等安全措施。风力发电机组监控系统。

1)各类控制信号传感器等零部件应齐全完整，连接正

确，无损伤，其技术参数、规格型号应符合合同中的技术要求。

2)机组与中央监控、远程监控设备安装连接应符合设

计要求。塔架。

1)表面防腐涂层应完好无锈色、无损伤。

2)塔架材质、规格型号、外形尺寸、垂直度、端面平

行度等应符合设计要求。

3)塔筒、法兰焊接应经探伤检验并符合设计标准。

4)塔架所有对接面的紧固螺栓强度应符合设计要求。

应利用专门装配工具拧紧到厂家规定舶力矩。检查

各段塔架法兰结合面，应接触良好，符合设计要求。

5电缆。

1)在验收时，应按GB50168的要求进行检查。

2)电缆外露部分应有安全防护措施。

6箱式变电站。

1)箱式变电站的电压等级、铭牌出力、回路电阻、油

温应符合设计要求。

2)绕组、套管和绝缘油等试验均应遵照GB50150的规

定进行。

3)部件和零件应完整齐全，压力释放阀、负荷开关、接地开关、低压配电装置、避雷装置等电气和机械

性能应良好，无接触不良和卡涩现象。

4)冷却装置运行正常，散热器及风扇齐全。

5)主要表计、显示部件完好准确，熔丝保护、防爆装

置和信号装置等部件应完好、动作可靠。

6)一次回路设备绝缘及运行情况良好。

7)变压器本身及周围环境整洁、无渗油，照明良好，标志齐全。

7防雷接地网。

1)防雷接地网的埋设、材料应符合设计要求。

2)连接处焊接牢靠、接地网引出处应符合要求，且标

志明显。

3)接地网接地电阻应符台风力发电机组设计要求。

6．2．3验收应具备的条件。|

1各分部工程自检验收必须全部合格，2施工、主要工序和隐蔽工程检查签证记录、分部工程完工验收记录、缺陷整改情况报告及有关设备、材料、试件的试验报告等资料应齐全完整，并已分类整理完毕。

6．2．4主要验收工作。

l检查风力发电机组、箱式变电站的规格型号、技术性能指标及技术说明书、试验记录、合格证件、安装图纸、备品配件和专用工器具及其清单等。+

2检查各分部工程验收记录、报告及有关施工中的关键工序和隐蔽工程检查、签证记录等资料。

3按6.2.2的要求检查工程施工质量。

4对缺陷提出处理意见。

5对工程作出评价。．

6做好验收签证工作。

6．3升压站设备安装调试工程验收

6．3．1升压站设备安装调试单位工程包括主变压器、高压电器、低压电器、母线装置、盘柜及二次回路接线、低压配电设备等的安装调试及电缆铺设、防雷接地装置八个分部工程。各分部工程完工后必须及时组织有监理参加的自检验收。

6．3．2验收应检查项目。

l主变压器。

1)本体、冷却装置及所有附件应无缺陷，且不渗油。

2)油漆应完整，相色标志正确。

3)变压器顶盖上应无遗留杂物，环境清洁无杂物。

4)事故排油设施应完好，消防设施安全。

5)储油柜、冷却装置、净油器等油系统上的油门均应

打开，且指示正确。

6)接地引下线及其与主接地网的连接应满足设计要求，接地应可靠。．

7)分接头的位置应符合运行要求。有载调压切换装置

远方操作应动作可靠，指示位置正确。

8)变压器的相位及绕组的接线组别应符合并列运行要

求。

9)测温装置指示正确，整定值符合要求。

10）全部电气试验应合格，保护装置整定值符合规定，操作及联动试验正确

11)冷却装置运行正常，散热装置齐全。高、低压电器。

1)电器型号、规格应符合设计要求。

2)电器外观完好，绝缘器件无裂纹，绝缘电阻值符合要求，绝缘良好。

3)相色正确，电器接零、接地可靠。

4)电器排列整齐．连接可靠，接触良好，外表清洁完

整。

5)高压电器的瓷件质量应符合现行国家标准和有关瓷

产品技术条件的规定。

6)断路器无渗油，油位正常。操动机构的联动正常，无卡涩现象。

7)组合电器及其传动机构的联动应正常，无卡涩。

8)开关操动机构、传动装置、辅助开关及闭锁装置应

安装牢靠，动作灵活可靠，位置指示正确．无渗漏。

9)电抗器支柱完整，无裂纹，支柱绝缘子的接地应良

好。

10)避雷器应完整无损，封口处密封良好。

11)低压电器活动部件动作灵活可靠．联锁传动装置动

作正确，标志清晰。通电后操作灵活可靠，电磁器件

无异常响声，触头压力，接触电阻符合规定。

12)电容器布置接线正确，端子连接可靠。保护回路完

整，外壳完好无渗油现象，支架外壳接地可靠，室内通风良好。

13)互感器乡}观应完整无缺损，油浸式互感器应无渗油，油位指示正常，保护间隙的距离应符含规定，相色 应正确，接地良好。

3盘、柜及二次圆路接线。

1)固定和接地应可靠，漆层完好、清洁整齐。

2)电器元件齐全完好，安装位置正确，接线准确，固

定连接可靠，标志齐全清晰，绝缘符合要求。

3)手车开关柜推入与拉出应灵活，机械闭锁可靠。

4)柜内一次设备的安装质量符合要求，照明装置齐全。

5)盘、柜及电缆管道安装后封堵完好，应有防积水、防结冰、防潮、防雷措施。

6)操作与联动试验正确。

7)所有二次回路接线准确，连接可靠。标志齐全清晰，绝缘符合要求。

4母线装置。

1)金属加工、配制，螺栓连接、焊接等应符合国家现

行标准的有关规定。

2)所有螺栓、垫圈、闭口销、锁紧销、弹簧垫圈、锁

紧螺母齐全、可靠。

3)母线配制及安装架设应符合设计规定，且连接正确．

一接触可靠。

4)瓷件完整、清洁，软件和瓷件胶合完整无损，充油

套管无渗油。油位正确。

5)油漆应完好，相色正确，接地良好。

5电缆。．

1)规格符合规定，排列整齐，无损伤，相色、路径标

志齐全、正确、清晰。

2)电缆终端、接头安装牢固，弯曲半径、有关距离、接线相序和排列符合要求，接地良好。

3)电缆沟无杂物，盖板齐全，照明、通风、排水设施、防火措施符合设计要求。

4)电缆支架等的金属部件防腐层应完好。低压配电设备。

1)设备柜架和基础必须接地或接零可靠。

2)低压成套配电柜、控制柜、照明配龟箱等应有可靠的电击保护。

3)手车、抽出式配电柜推拉应灵活，无卡涩、碰撞现

象。

4)箱(盘)内配线整齐，无绞接现象，箱内开关动作

灵活可靠。

5)低压成套配电柜交接试验和箱、柜内的装置应符合设计要求及有关规定。

6)设备部件齐全，安装连接应可靠。防雷接地装置。

1)整个接地网外露部分的连接应可靠，接地线规格正

确，防腐层应完好，标志齐全明显。

2)避雷针(罩)的安装位置及高度应符合设计要求。

3)工频接地电阻值及设计要求的其他测试参数应符合设计规定。

6.3.3验收应具备的条件。

l各分部工程自查验收必须全部合格。

2倒送电冲击试验正常，且有监理签证。

3设备说明书、合格证、试验报告、安装记录、调度记录等资料齐全完整。

6．3．4主要验收工作。

l检查电气安装调试是否符合设计要求。

2检查制造厂提供的产品说明书：试验记录、合格证件、安装图纸、备品备件和专用工具及其清单。

3检查安装调试记录和报告、各分部工程验收记录和报告及施工中的关键工序和隐蔽工程检查签证记录等资料。

4按6.3.2的要求检查工程质量。

5对缺陷提出处理意见。

6对工程作出评价。

7做好验收签证工作。

第四篇：雷达工作 原理

雷达的原理

雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。

雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。

为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=CT/2

其中S：目标距离

T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间

C：光速

雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。通过机械和电气上的组合作用，雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向，一旦发现目标，雷达读出些时天线小事的指向角，就是目标的方向角。两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。

测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，—雷达测速利用了物理学中的多普勒原理．当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，通常，具有测速能力的雷达，例如脉冲多普勒雷达，要比一般雷达复杂得多。

雷达的战术指标主要包括作用距离、威力范围、测距分辨力与精度、测角分辨力与精度、测速分辨力与精度、系统机动性等。

其中，作用距离是指雷达刚好能够可靠发现目标的距离。它取决于雷达的发射功率与天线口径的乘积，并与目标本身反射雷达电磁波的能力（雷达散射截面积的大小）等因素有关。威力范围指由最大作用距离、最小作用距离、最大仰角、最小仰角及方位角范围确定的区域。

雷达的技术指标与参数很多，而且与雷达的体制有关，这里仅仅讨论那些与电子对抗关系密切的主要参数。

根据波形来区分，雷达主要分为脉冲雷达和连续波雷达两大类。当前常用的雷达大多数是脉冲雷达。常规脉冲雷达周期性地发射高频脉冲。相关的参数为脉冲重复周期（脉冲重复频率）、脉冲宽度以及载波频率。载波频率是在一个脉冲内信号的高频振荡频率，也称为雷达的工作频率。

雷达天线对电磁能量在方向上的聚集能力用波束宽度来描述，波束越窄，天线的方向性越好。但是在设计和制造过程中，雷达天线不可能把所有能量全部集中在理想的波束之内，在其它方向上在在着泄漏能量的问题。能量集中在主波束中，我们常常形象地把主波束称为主瓣，其它方向上由泄漏形成旁瓣。为了覆盖宽广的空间，需要通过天线的机械转动或电子控制，使雷达波束在探测区域内扫描。

概括起来，雷达的技术参数主要包括工作频率（波长）、脉冲重复频率、脉冲宽度、发射功率、天线波束宽度、天线波束扫描方式、接收机灵敏度等。技术参数是根据雷达的战术性能与指标要求来选择和设计的，因此它们的数值在某种程度上反映了雷达具有的功能。例如，为提高远距离发现目标能力，预警雷达采用比较低的工作频率和脉冲重复频率，而机载雷达则为减小体积、重量等目的，使用比较高的工作频率和脉冲重复频率。这说明，如果知道了雷达的技术参数，就可在一定程度上识别出雷达的种类。

雷达的用途广泛，种类繁多，分类的方法也非常复杂。通常可以按照雷达的用途分类，如预警雷达、搜索警戒雷达、无线电测高雷达、气象雷达、航管雷达、引导雷达、炮瞄雷达、雷达引信、战场监视雷达、机载截击雷达、导航雷达以及防撞和敌我识别雷达等。除了按用途分，还可以从工作体制对雷达进行区分。这里就对一些新体制的雷达进行简单的介绍。（军事观察·warii.net）

双/多基地雷达

普通雷达的发射机和接收机安装在同一地点，而双/多基地雷达是将发射机和接收机分别安装在相距很远的两个或多个地点上，地点可以设在地面、空中平台或空间平台上。由于隐身飞行器外形的设计主要是不让入射的雷达波直接反射回雷达，这对于单基地雷达很有效。但入射的雷达波会朝各个方向反射，总有部分反射波会被双/多基地雷达中的一个接收机接收到。美国国防部从七十年代就开始研制、试验双/多基地雷达，较著名的“圣殿”计划就是专门为研究双基地雷达而制定的，已完成了接收机和发射机都安装在地面上、发射机安装在飞机上而接收机安装在地面上、发射机和接收机都安装在空中平台上的试验。俄罗斯防空部队已应用双基地雷达探测具有一定隐身能力的飞机。英国已于70年代末80年代初开始研制双基地雷达，主要用于预警系统。

相控阵雷达

我们知道，蜻蜓的每只眼睛由许许多多个小眼组成，每个小眼都能成完整的像，这样就使得蜻蜓所看到的范围要比人眼大得多。与此类似，相控阵雷达的天线阵面也由许多个辐射单元和接收单元（称为阵元）组成，单元数目和雷达的功能有关，可以从几百个到几万个。这些单元有规则地排列在平面上，构成阵列天线。利用电磁波相干原理，通过计算机控制馈往各辐射单元电流的相位，就可以改变波束的方向进行扫描，故称为电扫描。辐射单元把接收到的回波信号送入主机，完成雷达对目标的搜索、跟踪和测量。每个天线单元除了有天线振子之外，还有移相器等必须的器件。不同的振子通过移相器可以被馈入不同的相位的电流，从而在空间辐射出不同方向性的波束。天线的单元数目越多，则波束在空间可能的方位就越多。这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线，“相控阵”由此得名。

相控阵雷达的优点

（1）波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，数据率高；（2）一个雷达可同时形成多个独立波束，分别实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能；（3）目标容量大，可在空域内同时监视、跟踪数百个目标；（4）对复杂目标环境的适应能力强；（5）抗干扰性能好。全固态相控阵雷达的可靠性高，即使少量组件失效仍能正常工作。但相控阵雷达设备复杂、造价昂贵，且波束扫描范围有限，最大扫描角为90°～120°。当需要进行全方位监视时，需配置3～4个天线阵面。

相控阵雷达与机械扫描雷达相比，扫描更灵活、性能更可靠、抗干扰能力更强，能快速适应战场条件的变化。多功能相控阵雷达已广泛用于地面远程预警系统、机载和舰载防空系统、机载和舰载系统、炮位测量、靶场测量等。美国“爱国者”防空系统的AN／MPQ-53雷达、舰载“宙斯盾”指挥控制系统中的雷达、B-1B轰炸机上的APQ-164雷达、俄罗斯C-300防空武器系统的多功能雷达等都是典型的相控阵雷达。随着微电子技术的发展，固体有源相控阵雷达得到了广泛应用，是新一代的战术防空、监视、火控雷达。

宽带／超宽带雷达

工作频带很宽的雷达称为宽带／超宽带雷达。隐身兵器通常对付工作在某一波段的雷达是有效的，而面对覆盖波段很宽的雷达就无能为力了，它很可能被超宽带雷达波中的某一频率的电磁波探测到。另一方面，超宽带雷达发射的脉冲极窄，具有相当高的距离分辨率，可探测到小目标。目前美国正在研制、试验超宽带雷达，已完成动目标显示技术的研究，将要进行雷达波形的试验。

合成孔径雷达

合成孔径雷达通常安装在移动的空中或空间平台上，利用雷达与目标间的相对运动，将雷达在每个不同位置上接收到的目标回波信号进行相干处理，就相当于在空中安装了一个“大个”的雷达，这样小孔径天线就能获得大孔径天线的探测效果，具有很高的目标方位分辨率，再加上应用脉冲压缩技术又能获得很高的距离分辨率，因而能探测到隐身目标。合成孔径雷达在军事上和民用领域都有广泛应用，如战场侦察、火控、制导、导航、资源勘测、地图测绘、海洋监视、环境遥感等。美国的联合监视与目标攻击雷达系统飞机新安装了一部AN／APY3型X波段多功能合成孔径雷达，英、德、意联合研制的“旋风”攻击机正在试飞合成孔径雷达。

毫米波雷达

工作在毫米波段的雷达称为毫米波雷达。它具有天线波束窄、分辩率高、频带宽、抗干扰能力强等特点，同时它工作在目前隐身技术所能对抗的波段之外，因此它能探测隐身目标。毫米波雷达还具有能力，特别适用于防空、地面作战和灵巧武器，已获得了各国的调试重视。例如，美国的“爱国者”防空导弹已安装了毫米波雷达导引头，目前正在研制更先进的毫米波导引头；俄罗斯已拥有连续波输出功率为10千瓦的毫米波雷达；英、法等国家的一些防空系统也都将采用毫米波雷达。

激光雷达

工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。隐身兵器通常是针对微波雷达的，因此激光雷达很容易“看穿”隐身目标所玩的“把戏”；再加上激光雷达波束窄、定向性好、测量精度高、分辨率高，因而它能有效地探测隐身目标。激光雷达在军事上主要用于靶场测量、空间目标交会测量、目标精密跟踪和瞄准、目标成像识别、导航、精确制导、综合火控、直升机防撞、化学战剂监测、局部风场测量、水下目标探测等。美国国防部正在开发用于目标探测和识别的激光雷达技术，已进行了前视／下视激光雷达的试验，主要探测伪装树丛中的目标。法国和德国正在积极进行使用激光雷达探测和识别直升机的联合研究工作。参考资料：

第五篇：伺服系统工作原理（本站推荐）

第一部分：伺服系统的工作原理 伺服系统(servo system)亦称随动系统，属于自动控制系统中的一种，它用来控制 被控对象的转角(或位移)，使其能自动地、连续地、精确地复规输入指令的变化规 律。它通常是具有负反馈的闭环控制系统，有的场合也可以用开环控制来实现其功 能。在实际应用中一般以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，例如数控 机床等。使用在伺服系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量 较大等特点，这类专用的电机称为伺服电机。其基本工作原理和普通的交直流电机 没有什么不同。该类电机的专用驱动单元称为伺服驱动单元，有时简称为伺服，一 般其内部包括转矩（电流）、速度和/或位置闭环。其工作原理简单的说就是在开 环控制的交直流电机的基础上将速度和位置信号通过旋转编码器、旋转变压器等反 馈给驱动器做闭环负反馈的PID调节控制。再加上驱动器内部的电流闭环，通过这 3个闭环调节，使电机的输出对设定值追随的准确性和时间响应特性都提高很多。伺服系统是个动态的随动系统，达到的稳态平衡也是动态的平衡。全数字伺服系统一般采用位置控制、速度控制和力矩控制的三环结构。系统硬 件大致由以下几部分组成：电源单元；功率逆变和保护单元；检测器单元；数 字控制器单元；接口单元。相对应伺服系统由外到内的“位置”、“速度”、“转矩” 三个闭环，伺服系统一般分为三种控制方式。在使用位置控制方式时，伺服完 成所有的三个闭环的控制。在使用速度控制方式时，伺服完成速度和扭矩（电 流）两个闭环的控制。一般来讲，我们的需要位置控制的系统，既可以使用伺 服的位置控制方式，也可以使用速度控制方式，只是上位机的处理不同。另外，有人认为位置控制方式容易受到干扰。而扭矩控制方式是伺服系统只进行扭矩 的闭环控制，即电流控制，只需要发送给伺服单元一个目标扭矩值，多用在单 一的扭矩控制场合，比如在小角度裁断机中，一个电机用速度或位置控制方式，用来向前传送材料，另一个电机用作扭矩控制方式，用来形成恒定的张力。『伺服机构系统』源自servomechanism system，系指经由闭回路控 制方式达到一个机械系统位置、速度、或加速度控制的系统。一个伺 服系统的构成通常包含受控体(plant)、致动器(actuator)、控制器(controller)等几个部分，受控体系指被控制的物件，例如一格机械手 臂，或是一个机械工作平台。致动器的功能在於主要提供受控体的动 力，可能以气压、油压、或是电力驱动的方式呈现，若是采用油压驱 动方式，一般称之为油压伺服系统。目前绝大多数的伺服系统采用电 力驱动方式，致动器包含了马达与功率放大器，特别设计应用於伺服 系统的马达称之为伺服马达(servo motor)，通常内含位置回授装置，如光电编码器(optical encoder)或是解角器(resolver)，目前主要应用於 工业界的伺服马达包括直流伺服马达、永磁交流伺服马达、与感应交 流伺服马达，其中又以永磁交流伺服马达占绝大多数。控制器的功能 在於提供整个伺服系统的闭路控制，如扭矩控制、速度控制、与位置 控制等。目前一般工业用伺服驱动器(servo drive)通常包含了控制器与 功率放大器。一个传统伺服机构系统的组成如图1所示，伺服驱动器主要 包含功率放大器与伺服控制器，伺服控制器通常包含速度控 制器与扭矩控制器，马达通常提供类比式的速度回授信号，控制界面采用±10V的类比讯号，经由外回路的类比命令，可直接控制马达的转速或扭矩。采用这种伺服驱动器，通常 必须再加上一个位置控制器(position controller)，才能完成 位置控制。图2所示是一个现代的伺服机构系统架构图，其 中的伺服驱动器包含了伺服控制器与功率放大器，伺服马达 提供解析度的光电编码器回授信号。图1.一个传统伺服机构系统的组成 图2.现代伺服机构系统的组成 多轴运动控制系统 精密伺服系统多应用於多轴运动控制系统，如工业机 器人、工具机、电子零件组装系统、PCB自动差建机等等。图3所示是一个运动控制平台的方块图，工作物件的位置控 制可藉由平台的移动来达成，平台位置的侦测有两种方式，一种是藉由伺服马达本身所安装的光电编码器，由於是以 间接的方式回授工作物件的位置，再藉由闭回路控制达到 位置控制的目的，因此也称之为间接位置控制(indirect position control)。另一种方式是直接将位置感测元件安装 在平台上，如光学尺、雷射位置感测计等等，直接回授工 作物件的位置，再藉由闭回路控制达到位置控制的目的，称之为直接位置控制(direct position control)。一个多轴运动控制系统由高阶的运动控制器(motion controller)与低阶的伺服驱动器(servo drive)所组成，运动 控制器负责运动控制命令解码、各个位置控制轴彼此间的相对 运动、加减速轮廓控制等等，其主要关键在於降低整体系统运 动控制的路径误差；伺服驱动器负责伺服马达的位置控制，主 要关键在於降低伺服轴的追随误差。图5所示是一个双轴运动 控制系统的简化控制方块图，在一般的情况下x-轴与y-轴的动 态响应特性会有相当大的差异，在高速轮廓控制时(contouring control)，会造成显著的误差，因此必须设计一 个运动控制器以整体考量的观点解决此一问题。图3.双轴运动控制系统 图4.双轴运动控制系统的简化控制方块图 图5.网路控制分散式伺服系统 图6.伺服系统的整合 图7.伺服系统的阶层式控制架构 图8.伺服系统的环状多回路控制架构 图9.现代伺服系统的阶层式控制介面 图10.直流伺服驱动器的系统方块图 图11.交流伺服驱动器的系统架构图 图12.泛用型伺服驱动器的系统架构图 图13.一个典型闭回路控制系统的方块图 图14.伺服系统的环状多回路控制架构 图15.一个典型的多回路直流伺服系统控制方块图 图16.实用的工业数位伺服控制法则 图17.伺服马达驱动系统的自调控制架构 图18.数位马达控制技术的演进 图19.以DSP为核心的伺服系统解决方案 图20.DSP数位伺服驱动器的硬体电路图(TI Application Note)The Resolver �6�1 The resolver is essentially a rotating transformer �6�1 Very rugged deviceMotor FB Velocity Feedback The Position Servo Compensator Commanded Position Drive Actual Position Position Error ++Pcomp Vcomp Icomp Actual Velocity Current Command To Inner Loop Vder* Actual Current + Motor FB +Pderived Controller Drive Current Limit Velocity Command Position Feedback +Pcomp Vff + Motor FB ++ Pderived Controller Drive Velocity Command Position Feedback Velocity Feedforward Lexium 24V Fuses Contactor Choke Motor Brake Motor Connection Brake Timing Enable Input Speed Brake Output Enable Power Section Emergency StopThe Golden Rules �6�1 Command the System to Do Only What it is Capable of – If the motor and drive is incorrectly sized for the desired motion profile no amount of tuning will yield the desired results �6�1 Tune Inside Out – It is essential to tune the inner loops first.A common mistake is to have a low bandwidth, poorly tuned velocity loop then try to tune the position loop.The position loop can never be properly tuned because of the phase shift in the inner loop �6�1 Proper Grounding and Shielding – Great care must be taken in following the grounding and shielding procedures in the installation manual.If there is excessive system noise the system must be detuned(low bandwidth)so that it is not excited by high frequency noise �6�1 Robust Mechanical Design – Ensure that there is minimum flexibility in the mechanical system and that couplings are tight.Without a good mechanical design, resonances will be introduced which again force system detuning Velocity Control Architecture + +Pderived Position Feedback Proportional Plus Integral Velocity Loop Position Control Architecture +P P+I Vderivedstep change in velocity �6�1 Constant speed �6�1 Constant torque �6�1 Constant current The Current Loop �6�1 The current loop is configured automatically when the motor is selected.It is usually not necessary to modify parameters.Optimizing Velocity Loop Step Response �6�1 Proportional Gain – Higher proportional gain results in faster rise time but more overshoot and ringing.The optimum response is a small amount of overshoot with minimal ringing �6�1 Integral Gain – Higher integral gain improves immunity to disturbances but increases ringing.In a high friction system the integral gain can be increased more significantly Time Velocity The Position Loop �6�1 The integral term moves from the velocity loop to the position loop.It should normally be increased 2-3 times the value from the optimized speed loop.A higher integral gain reduces following error but increases ringing �6�1 The proportional gain may require no adjustment.A higher gain reduces following error bu increases ringing �6�1 Following error is significantly reduced by Vff which normally requires no adjustment from the default 第二部分：伺服电机的工作原理 无刷永磁电机原理图 Rotor Magnets 3 Phase Stator Windings Phase A Phase B Phase C Motor Inertia m F Force = mass x linear acceleration J T Torque = inertia x angular acceleration Step 2 Step 3 Step 4 Step 1 步进电机原理图 Servo/Stepper Comparison Feature Servo Stepper Torque/Speed Excellent Limited Efficiency High Low Position Information Yes Possible Lost Steps Ease of Use Requires Tuning Very Simple Settling Time Excellent Poor to Fair Cost Higher Lower Position Resolution High Limited Resonances Low High Velocity Ripple Excellent Poor Runaway Take Precautions Inherently Safe DC Permanent Magnet Motor-Theory of Operation N S + _ Magnetic Field Around Rotor Coil Permanent Magnet Stator Brush Commutator Rotor Coils Multiple Poles and Coils S N S N S N Feedback Devices Explain the feedback concepts of resolution, accuracy and repeatability Discuss resolvers and encoders and how they work Compare feedback options and review relative benefits Resolution Higher Resolution Lower Resolution Accuracy Higher Accuracy Lower Accuracy �6�1 Accuracy defines how close each measured position is to the actual physical position �6�1 The higher accuracy example has a tighter tolerance for the placement of each increment Repeatability High Repeatability �6�1 In the example above, the accuracy is poor but the repeatability is good Incremental, Absolute and Multiturn Position Change Actual Position Within Revolution Incremental Absolute Multiturn Actual Position Over Multiple Revolutions The Incremental Encoder Sensor 1 Sensor 2 Moving Disk Light Source Sensor 1 Sensor 2 �6�1 The encoder uses optical scanning of a fine grating in the form of a moving disc �6�1 The incremental encoder can only measure position changes �6�1 Digital pulse ouputs are typically provided which can be counted by the controller �6�1 A third sensor is often used to generate a marker pulse at a specific position within a revolution The Absolute Encoder �6�1 The absolute encoder has multiple disks which completely define position within a revolution �6�1 With mechanical gearing of the disk to another moving disk it is possible to define position over multiple revolutions �6�1 The encoder interface to the is typically Endat/Hyperface or SSI 总结 �6�1 交流伺服电机通常都是单相异步电动机，有鼠笼形转子和杯形转子两种结构 �6�1 形式。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个 �6�1 绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。固定和保 �6�1 护定子的机座一般用硬铝或不锈钢制成。笼型转子交流伺服电机的转子和普 �6�1 通三相笼式电机相同。杯形转子交流伺服电机的结构如图3-12由外定子4，杯 �6�1 形转子3和内定子5三部分组成。它的外定子和笼型转子交流伺服电机相同，�6�1 转子则由非磁性导电材料（如铜或铝）制成空心杯形状，杯子底部固定在转 �6�1 轴7上。空心杯的壁很薄（小于0.5mm），因此转动惯量很小。内定子由硅钢 �6�1 片叠压而成，固定在一个端盖1、8上，内定子上没有绕组，仅作磁路用。电 �6�1 机工作时，内、外定子都不动，只有杯形转子在内、外定子之间的气隙中转 �6�1 动。对于输出功率较小的交流伺服电机，常将励磁绕组和控制绕组分别安放 �6�1 在内、外定子铁心的槽内。交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机 �6�1 无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流 �6�1 伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它 �6�1 已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动 �6�1 机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。�6�1 当电机原来处于静止状态时，如控制绕组不加控制电压，此时只有励磁绕组 �6�1 通电产生脉动磁场。可以把脉动磁场看成两个圆形旋转磁场。这两个圆形旋 �6�1 转磁场以同样的大小和转速，向相反方向旋转，所建立的正、反转旋转磁场 �6�1 分别切割笼型绕组（或杯形壁）并感应出大小相同，相位相反的电动势和电 �6�1 流（或涡流），这些电流分别与各自的磁场作用产生的力矩也大小相等、方 �6�1 向相反，合成力矩为零，伺服电机转子转不起来。一旦控制系统有偏差信 �6�1 号，控制绕组就要接受与之相对应的控制电压。在一般情况下，电机内部产 �6�1 生的磁场是椭圆形旋转磁场。一个椭圆形旋转磁场可以看成是由两个圆形旋 �6�1 转磁场合成起来的。这两个圆形旋转磁场幅值不等（与原椭圆旋转磁场转向 �6�1 相同的正转磁场大，与原转向相反的反转磁场小），但以相同的速度，向相反的方向 �6�1 旋转。它们切割转子绕组感应的电势和电流以及产生的电磁力矩也方向相反、大小不 �6�1 等（正转者大，反转者小）合成力矩不为零，所以伺服电机就朝着正转磁场的方向转 �6�1 动起来，随着信号的增强，磁场接近圆形，此时正转磁场及其力矩增大，反转磁场及 �6�1 其力矩减小，合成力矩变大，如负载力矩不变，转子的速度就增加。如果改变控制电 �6�1 压的相位，即移相180o，旋转磁场的转向相反，因而产生的合成力矩方向也相反，伺 �6�1 服电机将反转。若控制信号消失，只有励磁绕组通入电流，伺服电机产生的磁场将是 �6�1 脉动磁场，转子很快地停下来。�6�1 为使交流伺服电机具有控制信号消失，立即停止转动的功能，把它的转子电 �6�1 阻做得特别大，使它的临界转差率Sk大于1。在电机运行过程中，如果控制 �6�1 信号降为“零”，励磁电流仍然存在，气隙中产生一个脉动磁场，此脉动磁 场可 �6�1 视为正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成。图3-13画出正向及反向旋转磁场 �6�1 切割转子导体后产生的力矩一转速特性曲线1、2，以及它们的合成特性曲线 �6�1 3。图3-13b中，假设电动机原来在单一正向旋转磁场的带动下运行于A点，�6�1 此时负载力矩是。一旦控制信号消失，气隙磁场转化为脉动磁场，它可视为 �6�1 正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成，电机即按合成特性曲线3运行。由于转 �6�1 子的惯性，运行点由A点移到B点，此时电动机产生了一个与转子原来转动方 �6�1 向相反的制动力矩。在负载力矩和制动力矩的作用下使转子迅速停止。�6�1 必须指出，普通的两相和三相异步电动机正常情况下都是在对称状态 下工作，不对称运行属于故障状态。而交流伺服电机则可以靠不同程 度的不对称运行来达到控制目的。这是交流伺服电机在运行上与普通 异步电动机的根本区别。