Bagaimana penjana menghasilkan elektrik? Fahami prinsip, struktur, serta operasi dan penyelenggaraan dalam satu artikel!

Penjana adalah "langkah terakhir dalam penghasilan tenaga elektrik"—ia menukar tenaga mekanikal yang dihantar oleh turbin kepada tenaga elektrik yang boleh kita gunakan. Bagaimanakah penjana menghasilkan elektrik? Apakah fungsi komponen seperti pemegun dan pemutar? Di bawah kami akan memperkenalkannya satu persatu.

1.Penjana menghasilkan elektrik melalui "induksi elektromagnet".

Prinsip kerja penjana secara asasnya berdasarkan hukum induksi elektromagnetik—secara ringkasnya, ia merujuk kepada "medan magnet berputar yang memotong wayar, menghasilkan arus elektrik". Mengambil "penjana segerak" yang biasa digunakan di loji kuasa haba buangan sebagai contoh, keseluruhan proses penjanaan kuasa terdiri daripada 4 langkah:

Langkah Pertama : Mewujudkan Medan Magnet ("Sumber Magnet")

Prinsip: Dengan membekalkan arus terus kepada "lilitan medan" pada rotor penjana, medan magnet dengan kekutuban berubah akan dihasilkan (contohnya, kutub N dan S disusun secara berselang-seli), iaitu "medan magnet utama", bersamaan dengan menyediakan "sumber magnet" untuk penjanaan kuasa.

Sumber Utama: Arus medan dibekalkan oleh "sistem medan" (seperti transformator medan, peranti pemeroleh), seakan "mengecas" medan magnet bagi memastikan kestabilan kekuatan medan magnet.

Langkah dua : Membekalkan kuasa pemotongan (input "pergerakan")

Prinsip: Turbin (penggerak utama) loji kuasa memacu rotor penjana berputar melalui satu sambungan — kuasa turbin berasal daripada stim (stim menghentam bilah untuk berputar, menukarkan tenaga dalaman kepada tenaga mekanikal), dan rotor berputar bersama-sama medan magnet utama, membentuk "medan magnet berputar."

Tindakan Utama: Kelajuan medan magnet berputar adalah sepadan dengan kelajuan turbin (contohnya, 3000 r/min sepadan dengan kuasa AC 50Hz), langkah ini adalah "membekal tenaga mekanikal masukan kepada penjana," dan juga merupakan "sumber tenaga untuk medan magnet memotong konduktor."

Turbin memacu rotor penjana berputar pada kelajuan 3000 r/min, supaya medan magnet berputar boleh terus memotong gegelung stator.

Langkah tiga penjanaan Daya Gerak Elektromagnet Teraruh

Prinsip: Medan magnet yang berputar secara berurutan memotong 'belitan tiga fasa seimbang' pada stator (tiga fasa A-X, B-Y, C-Z, dipisahkan secara ruang sebanyak sudut elektrik 120°). Mengikut hukum induksi elektromagnet, konduktor yang memotong garis daya magnet akan menghasilkan 'daya gerak elektrik teraruh', sama seperti 'tekanan air dalam paip'.

Ciri Utama: Daya gerak elektrik teraruh adalah 'arus ulang-alik tiga fasa seimbang', dengan magnitud dan arah berubah secara berkala mengikut putaran medan magnet, iaitu 'prototaip' tenaga elektrik.

Langkah empat output Tenaga Elektrik

Prinsip: Sambungan hujung belitan stator dikeluarkan dan disambungkan ke litar kuasa; potensi teraruh memacu pengaliran cas, seterusnya menghasilkan "arus" — tenaga mekanikal akhirnya ditukarkan kepada tenaga elektrik, menyelesaikan keseluruhan proses penukaran tenaga.

Jaminan kestabilan: Untuk memperoleh tenaga elektrik yang boleh digunakan dan stabil, satu "sistem perlindungan kawalan" (seperti pengatur voltan dan perlindungan beza) juga diperlukan bagi mengelakkan kejatuhan voltan atau kegagalan yang mungkin merosakkan kelengkapan.

2. Struktur Utama: 'Empat Komponen Utama' pada Penjana Penjana mungkin kelihatan kompleks, tetapi struktur utamanya terdiri daripada empat bahagian, masing-masing mempunyai fungsi tertentu:

Stator: "Hujung tetap yang menjana elektrik"

Komponen: tiga bahagian utama - teras stator, gegelung stator, dan tapak mesin.

Teras stator: Diperbuat daripada kepingan keluli lembut "gred F tanpa arah bergulung sejuk" (dengan ketebalan sekitar 0.35mm) yang bertindih, mempunyai kekonduksian magnet yang baik dan kehilangan rendah;

Gegelung stator: Dianyam daripada berbilang dawai tembaga berlapis dan ditebatkan dengan "pita mika gred F", ia bertindak sebagai "dawai" yang menjana keupaya elektrik aruhan;

Tapak mesin: Struktur keluli satu keping dengan "guru penempatan elastik" di rongga dalaman, yang boleh mengurangkan getaran harmonik semasa operasi (untuk mengelakkan penghantaran getaran dari teras ke tapak).

Fungsi: Kekal pegun, membenarkan medan magnet berputar pada rotor memotong gegelung, seterusnya menghasilkan tenaga elektrik.

Rotor: "Medan Magnet Berputar"

Komposisi: Teras rotor (atau kutub), gegelung penguatan, cincin gelongsor, dan aci rotor.

Aci Rotor: Diperbuat daripada keluli aloi berkekuatan tinggi, ia adalah satu kepingan tempa yang teguh mampu menanggung kilas turbin stim, bertindak sebagai "kerangka" rotor;

Gegelung Penguatan: Digulung di dalam alur teras rotor, ia membawa arus terus untuk menghasilkan medan magnet utama. Saluran udara di dalam alur membentuk "laluan udara penyejukan" (untuk mengelakkan gegelung daripada terlebih panas);

Cincin Gelongsor: Menyambungkan gegelung pengujaan kepada sistem pengujaan luar, bertanggungjawab untuk menghantar arus pengujaan arus terus (permukaan cincin gelongsor mesti licin untuk mengelakkan sentuhan yang kurang baik). Cincin gelongsor yang kasar mudah menyebabkan percikan.

Fungsi: Berputar dengan medan magnet utama, menyediakan "kuasa untuk memotong garis magnet."

Penutup hujung dan bantalan: "Sambungan dan sokongan"

Penutup hujung: Dipasang tetap di kedua-dua hujung tapak mesin, menutup bahagian dalam penjana untuk menghalang habuk dan kelembapan daripada memasuki;

Bantalan: Dibahagikan kepada "bantalan jejari" dan "bantalan hujung" - bantalan jejari menyokong berat rotor dan mengurangkan geseran putaran; bantalan hujung menghadkan pergerakan paksi rotor (menghalang rotor daripada menyentuh stator), dan minyak pelincir mengalir melalui bantalan untuk membentuk "filem minyak" yang mengurangkan kehausan.

Pendingin Udara: "Kunci kepada penyejukan"

Peranan: Apabila penjana beroperasi, teras dan gegelung menghasilkan haba (seperti kehilangan kuprum dan kehilangan besi). Penyejuk udara membuang haba melalui "peredaran udara sejuk", mengekalkan suhu stator pada ≤130°C dan suhu rotor pada ≤120°C (suhu yang dibenarkan untuk penebat Kelas F).

Butiran Medan: Penyejuk biasanya dipasang di kedua-dua hujung penjana (sesetengahnya mungkin berada di tengah), dengan suhu air masukan dikawal pada 30-35°C dan suhu air keluaran tidak melebihi 40°C untuk memastikan keberkesanan penyejukan.

3. Titik Operasi dan Penyelenggaraan Utama:

1. Pemantauan Suhu: Elakkan Kerosakan Akibat Overheating

Tumpuan pemeriksaan:

Suhu gegelung stator: Dipantau dengan elemen pengesan suhu yang dipasang, biasanya ≤ 130℃, penggera akan berbunyi jika melebihi 140℃ (penyukat suhu inframerah boleh digunakan untuk membantu mengukur suhu permukaan teras);

Suhu gegelung rotor: Dipantau melalui rintangan suhu berhampiran cincin gelangsar, biasanya ≤ 120℃;

Suhu bantalan: Bantalan jejari ≤ 65℃, bantalan hujung ≤ 75℃, kelebihan haba boleh menyebabkan bantalan terbakar (sebuah loji kuasa terpaksa ditutup untuk penyelenggaraan disebabkan suhu bantalan melebihi 80℃).

2. Pemeriksaan getaran: Mengelakkan geseran dinamik dan statik

3. Pemeriksaan penebatan: Elakkan kegagalan kebocoran

Tumpuan pemeriksaan:

Penebatan gegelung stator: Setiap bulan, ukur penebatan ke bumi dengan meter rintangan penebatan 2500V, ≥1MΩ (pada 25°C) adalah layak, dan jika kurang daripada 0.5MΩ memerlukan rawatan pengeringan;

Penebatan gelang gelongsor: Semak sama ada sarung penebat antara gelang gelongsor dengan aci rotor rosak untuk mengelakkan arus medan bocor.

Langkah operasi dan penyelenggaraan: Bersihkan habuk pada permukaan gegelung stator semasa pemberhentian untuk mengelakkan kesan minyak dan kelembapan ke atas penebatan.

4. Pemantauan parameter: Memastikan kualiti kuasa

Tumpuan pemeriksaan:

Voltan: Penyimpangan voltan keluaran stator ≤ ±5% daripada nilai nominal (contohnya, untuk penjana 10.5kV, voltan mestilah di antara 9.975~11.025kV);

Arus: Tidak boleh melebihi arus kadar (contohnya, untuk penjana 15MW, arus kadar adalah lebih kurang 866A), untuk mengelakkan beban lebih;

Arus/Voltan Pengujaan: Stabil di sekitar nilai kadar, dengan ayunan ≤ ±2% (arus pengujaan yang tidak normal boleh menyebabkan medan magnet tidak stabil, menjejaskan voltan).

5. Pembersihan dan Penyelenggaraan: Mengurangkan Risiko Kegagalan

Tumpuan pemeriksaan:

Pendingin Udara: Bersihkan habuk daripada sirip penyejatan setiap suku tahun (tiup dengan udara termampat) untuk mengelakkan sekatan yang boleh menyebabkan kecekapan penyejukan berkurang;

Cincin Gelongsor: Kekalkan permukaan yang licin, periksa kehausan berus karbon (gantikan apabila mencapai panjang yang ditetapkan), dan pastikan penghantaran arus pengujaan stabil; jangan lupa memeriksa sebarang ke longgaran pada pemegang berus karbon.◦

Di Dalam Tapak Mesin: Periksa teras pemangkin untuk sebarang ke longgaran dan gegelung untuk kecacatan sekali setahun semasa tempoh pemberhentian, dan bersihkan sebarang habuk yang terkumpul di dalamnya.