广播电视台专用发电机的使用与维护

银宇翔

(忻州中波转播台， 山西 忻州 034000)

0 引言

大家都知道，广播电视台传输和发射广播电视信号是不允许中断的，这就要求台内所有设备绝不能断电，为此，广播电视台都配有备用发电机。本文对广播电视台常用的柴油发电机的工作原理、使用和维护注意事项进行了阐述。

1 柴油发电机工作原理

柴油发电机由柴油发动机和交流三相同步发电机两大部分组成[1]，柴油发动机起动并达到额定转速后，带动发电机一起转动从而产生电能，其能量转换过程为：化学能→机械能→电能。其工作原理见图1。

图1 柴油发电机原理方框图

2 柴油发动机的起动过程

柴油发动机由起动电路、转速检测和油量控制电路对柴油发动机进行起动和转速控制。开始起动时柴油发动机由+24V电瓶给起动马达供电进行起动，起动完成后，起动电路便停止工作，由磁电式转速传感器将转速感应方波信号送到速度控制器，控制柴油发动机的供油量，改变发动机的转速[2]。起动瞬间速度控制器输出较高的直流电压+10V，控制供油执行器瞬间输出较大的供油量进行起动，起动后发动机进入怠速运转，速度控制器输出的直流控制电压+7.5V—+8V左右，控制油量电路输出稳定的油量进行怠速运转，发动机转速约为900r/min左右。发动机怠速运转15s后加速运转，加速运转时速度控制器输出电压由+8V逐渐升高到+10V左右，控制油量输出增大，发动机加速运转5s左右达到1500r/min时，磁电式传感器输出的方波频率达到设计值，速度控制器输出电压稳定在+10V左右，油量控制器输出稳定的油量，使柴油发电机的转速稳定在1500r/min。

柴油发动机带动发电机运转，从而发电，当发电机带负载运行时转速降低，磁电式传感器感应输出的方波频率降低，调节速度控制器输出的直流电压升高，控制油量增加，使转速升高并稳定在1500r/min(可调)，发电机输出三相交流电的频率稳定在50Hz(可调)，磁电式传感器感应输出的方波频率稳定在设计值3.5kHz[3]。磁电式传感器感应输出的方波频率随着负载的大小而变化，调节速度控制器输出的电压升高或降低。负载越重，转速越低，感应输出的方波频率越低，调节速度控制器输出的电压越高，控制油量输出越大，使发动机转速升高，调节稳定在1500r/min，保证输出50Hz频率。负载越轻，转速越高，感应输出的方波频率越高，调节速度控制器输出的电压越低，控制油量输出越小，使发动机转速降低，调节稳定在1500r/min,发动机在额定负载时速度控制器输出的控制电压在+10V左右，发电机输出的三相交流电压为380V和50Hz频率。

柴油发动机上有直流发电机，柴油发动机工作后带动直流发电机工作，给+24V直流电瓶大电流充电，柴油发动机工作时最大可充电至28V左右。柴油发动机不工作时，由动力柜上整流电路输出的+24V直流电压给电瓶持续小电流充电。

3 无刷交流三相同步发电机工作原理概述

无刷交流三相同步发电机由柴油发动机带动发电，从而输出三相380V(可调)电压和频率50Hz的交流电供给用电负载。现在的交流三相同步发电机一般都采用无刷自励带电压调节器的同步发电机，它是由主定子(电枢)、主转子(磁场)、励磁机定子(磁场)，励磁机转子(电枢)、旋转整流器和电压调节器等六大部分组成。其中定子是固定的，转子旋转，磁场为输人端，电枢为输出端。发电机的励磁机由固定的磁场和旋转的电枢组成，定子带有剩磁，转子(电枢)在磁场中旋转感应出交流电压，该电压经过旋转整流器整流后直接供给发电机主转子产生磁场，主转子在发动机的带动下高速旋转，由它产生的强磁场也高速旋转，在主定子上感应出交流电压[4]。当主转子转速达到额定转速时，主定子产生的电压使电压调节器工作，产生可控的直流电压供给励磁机定子从而控制发电机的输出电压。自动调压器有一定的电压调节范围，决定发电机输出电压的高低，并根据负载的大小，自动调节主轴转子的励磁电流，改变励磁场强，从而调节发电机输出稳定的工作电压。

4 柴油发电机控制电路的作用和工作原理

控制电路由动力柜上的微电脑控制器、速度控制器、24V电瓶充电整流电路，自动或人工离合开关和控制继电器及空气开关等电路组成。

4.1 控制电路各部分的作用

微电脑控制器完成对柴油发电机进行自动工作、人工工作、测试及故障检测、自动或人工起动发电机运行和关闭以及市电中断时转换为发电机输出等操作。

4.2 控制原理

+24V控制工作电压由电瓶电压送电到空气开关，空气开关把控制工作电压送到其他继电器，由这些继电器在微电脑控制器的控制下进行柴油发动机的起动和关闭以及发电输出与市电的转换。+24V电瓶电压还供给应急起动开关，当微电脑控制器故障时，直接对柴油发电机进行人工应急起动。+24V电压供给微电脑工作，微电脑显示屏上显示工作状态，比如：自动、人工或测试等。

5 柴油发电机和市电的连接和倒换

柴油发电机与市电的简单连接原理图见图2。发电机处于自动工作模式时，当市电停电时，微电脑监测到没电，断开市电开关，起动发电机发电，当监测到发电机输出正常后，转换开关转换到Ⅱ路闭合发电输出，完成了供电电源的自动切换。当市电恢复正常后，微电脑控制电路自动关掉发电机系统，恢复到市电供电。离合器的控制是市电优先。有市电时，市电A相上的220V电压送到离合开关端子，离合开关自动切换到Ⅰ路闭合，市电输出，Ⅱ路断开，从而断开发电机输出。

图2 柴油发电机与市电的简单连接图

6 柴油发电机的维护保养和使用注意事项

正确的使用和维护保养柴油发电机，能最大限度地增加发电机的使用寿命与工作可靠性，发电机的正常维护和保养要注意下面这些事项：

1) 发电机一定要放置在通风干燥、环境清洁无腐蚀的室内。

2) 维护和保养发电机时，应挂牌操作，人员至少不得少于二人。

3) 发电机在起动前必须把所有输出开关都断开[5]，同时做好下面几项检查：

a)检查润滑机油是否充足，机油面应在油标尺上下两刻线之间。

b)检查冷却液是否充足。

c)检查柴油是否充足。

d)检查进气管和排气管的连接是否密封、牢固。

e)检查带动水泵的皮带松紧程度是否合适。

f)检查起动蓄电池、起动机、充电机线路是否有松动、破损，接头的连接是否牢固，是否有锈蚀现象。

g)柴油机如果是新安装的或者是三天以上未使用，在起动前应先把曲轴转动3～5圈。

4)新安装的柴油机或者是刚大修完的柴油机，在投入使用时必须进行先期磨合，这样才能改善各摩擦面的配合，提高发动机的可靠性和使用寿命。磨合要注意以下几点：

a)发电机在磨合期时的功率和转速应由低到高，最大不能超过额定功率的80%。磨合时间一般为40～50 h。

b)磨合期结束后要及时把机油和机油滤清器换新。

c)磨合柴油机时不允许长时间怠速和低速运转，怠速时间不能超过10 min，否则容易造成活塞环、气缸套等零件早期磨损等故障。

5)柴油机起动时持续起动时间不允许超过10 s，如果第一次起动没有成功，最少在2 min之后才能进行第二次起动。若连续三次起动不成功就应该检查原因，排除故障。否则起动时间过长会使电瓶亏电，缩短电瓶的使用寿命。

6)柴油机不允许长时间低速、低温、超负荷运转。

7)发电机在冬天使用时冷却液一定要使用防冻液。而且要注意发电机房室内温度不宜过低，以免造成发电机起动不畅。

8)如果发电机长期没有使用或者是初次使用，发电机有可能失磁，到了额定转速时也发不出电，这时应对发电机进行充磁，充磁时先把发电机关掉，把充磁引线中的红线(F+)接12V电瓶的正极，黑线(F-)接电瓶负极，时间约15～20 s即可[6]。

9)定期检查起动电瓶电压，如果发现电瓶电压不足应及时充电，以免造成发电机起动不正常。

10)发电机尽量使用质量好、标号高的燃油，定期更换柴油滤清器。质量差的燃油含有较多杂质，容易导致喷油嘴堵塞，有可能损坏发电机的缸体。

11)定期更换发动机的润滑机油,同时更换机油滤清器。对机油的更换要选择合格的优质机油，严禁使用劣质机油。更换机油时按使用说明书加到规定液位即可，不要过量加入。

12)定期更换空气滤清器，否则如果环境灰尘多时，空气滤清器堵塞严重，造成气缸燃烧空气不足，燃烧不完全，会降低发动机使用寿命。

13)用三相发电机供电时一定要注意三相负载或电流是否平衡，如果负载严重不平衡或单相负载运行会造成调压器或发电机损坏。

14)柴油发电机停机时，一定要先把负载切断，然后再停机，以免发电机失磁造成下次起动异常。

15)定期检查冷却风扇的皮带。冷却风扇的皮带工作久了会逐渐老化，弹性减弱或有严重裂痕，造成冷却风扇的冷却效果降低，这时必需更换冷却风扇的皮带。

16)当发电机在人工模式时，必须人工进行发电机的起动和关闭，市电与发电机输出的倒换离合开关在人工工作状态时，不能自动切换，需要人工切换，一定要注意。

7 结束语

供电系统是所有广播电视发射台非常重要的环节，而自备发电机是不间断供电的重要保障手段，它可以使广播电视台在外电停电的情况下正常运转，如果自备发电机出现故障，有可能造成整个发射台的停播，因而我们必须重视自备发电机的维护和保养，使它能够良好运转，保证广播电视发射台安全播出工作的正常进行。