发电机控制系统及发电机的制作方法

1.本技术涉及发电机的领域，尤其是涉及一种发电机控制系统及发电机。


背景技术：

2.发电机（generators）是由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，以将其他形式的能量转换成电能的机械设备。
3.利用发电机为负载进行供电时，为保障用电安全，常常会在发电机和负载之间连接有保护开关。
4.正常工作状态下，保护开关处于通路状态，发电机为负载进行供电。若负载发生过载而导致电流过大，则保护开关切换至断路状态以切断发电机和负载之间的供电。
5.保护开关处于断路状态的情况下，发电机仍处于工作状态，发动机的端电压为额定电压，存在安全隐患。


技术实现要素：

6.为了提高发电机的用电安全，本技术提供一种发电机控制系统及发电机。
7.第一方面，本技术提供一种发电机控制系统，采用如下的技术方案：一种发电机控制系统，包括检测单元、控制单元和执行单元；检测单元用于连接发电机本体；检测单元用于检测发电机本体输出端的实时电流，并输出实时电流值；控制单元接收实时电流值，并与预设限值进行比较；实时电流值大于预设限值的情况下，控制单元输出过载信号；执行单元用于连接发电机本体；执行单元响应于过载信号以降低发电机本体的励磁电流。
8.通过采用上述技术方案，根据电磁感应原理，发电机的感应电动势（端电压）e＝cnφ，其中c为常数。因此，发电机端电压的高低，取决于转子的转速n和磁通φ。
9.实时电流值大于预设限值的情况下，通过降低励磁电流以减少磁通φ，进而实现降低发电机的端电压，有利于提高发电机的用电安全。
10.优选的，执行单元响应于过载信号以降低发电机本体的励磁电流至0。
11.通过采用上述技术方案，检修人员在检修过程中，可能会接触发电机的输出端，此时，励磁电流为0，则磁通φ、端电压e均为0，避免检修人员触电，提高发电机的用电安全。
12.优选的，实时电流值大于预设限值的情况下，控制单元输出过载信号并开始计时；控制单元输出过载信号，且计时时长等于预设时长的情况下，控制单元停止输出过载信号。
13.通过采用上述技术方案，负载可能发生非技术原因的故障而导致电流过大（如：发电机为输送带的电机供电，若突然往输送带上放置过重的物料，则可能导致电机堵转），则可在预设时长内快速排除故障，则在预设时长后，控制单元停止输出过载信号，执行单元接
收不到过载信号，则发电机本体自动恢复运转以为负载供电。
14.优选的，控制单元停止输出过载信号的情况下，控制单元输出低压启动信号；执行单元响应于低压启动信号以控制发电机本体的励磁电流等于预设低电流值。
15.通过采用上述技术方案，发电机刚恢复运转时，励磁电流等于预设低电流值，则磁通φ较低，发电机端电压e较低，负载的指示灯亮起，而较低的发电机端电压e不足以使得负载中的大功率电器（如：电机）正常工作。此时，若未完成故障的排除，则在指示灯亮起时，检修人员快速停止操作，并可以选择手动操作发电机停止运转；同时，较低的发电机端电压e避免检修人员发生触电。
16.并且，发电机端电压e较低的情况下，检测单元仍保持运转状态；即发电机端电压e较低的情况下，若实时电流值大于预设限值，则控制单元输出过载信号。
17.优选的，控制单元输出低压启动信号的情况下，控制单元重新开始计时；控制单元输出低压启动信号，且计时时长等于预设启动时长的情况下，控制单元输出正常启动信号；执行单元响应于正常启动信号以控制发电机本体正常运转。
18.通过采用上述技术方案，在检修人员完成故障排除后，发电机本体自动恢复运转以为负载供电。
19.优选的，控制单元输出过载信号的情况下，控制单元将当前时刻记录为故障时刻；控制单元输出过载信号的情况下，控制单元基于当前时刻和预设周期以计算记录的故障时刻的数量；记录的故障时刻的数量大于阈值的情况下，控制单元输出停机信号；执行单元响应于停机信号以控制发电机本体停止运转。
20.通过采用上述技术方案，在发生本次过载之前的预设周期内，若故障次数超过阈值，则认为导致本次过载的故障排除存在困难，需要花费较长的时间进行故障排除，进而控制发电机本体（如：利用柴油机或汽油机作为动力来源的发电机本体）停止运转以节约能源。
21.第二方面，本技术提供一种发电机，采用如下的技术方案：一种发电机，包括发电机本体和上述的发电机控制系统。
22.优选的，还包括保护开关；发电机本体包括驱动源和发电用电机，驱动源用于驱使发电用电机的转子转动；保护开关连接于发电用电机的输出端，保护开关用于供负载连接。
23.通过采用上述技术方案，正常工作状态下，保护开关处于通路状态，发电机为负载进行供电。若负载发生过载而导致电流过大，则保护开关切换至断路状态以切断发电机和负载之间的供电。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.在根据电磁感应原理，发电机的感应电动势（端电压）e＝cnφ，其中c为常数。因此，发电机端电压的高低，取决于转子的转速n和磁通φ；实时电流值大于预设限值的情况下，判断负载处于过载状态，则通过降低励磁电流至0以减少磁通φ至0，进而控制发电机不输出电能，有利于提高发电机的用电安全；2.发电机刚恢复运转时，励磁电流等于预设低电流值，则磁通φ较低，发电机端电
压e较低，负载的指示灯亮起，而较低的发电机端电压e不足以使得负载中的大功率电器（如：电机）正常工作。此时，若未完成故障的排除，则在指示灯亮起时，检修人员快速停止操作，并可以选择手动操作发电机停止运转；同时，较低的发电机端电压e避免检修人员发生触电；3.在发生本次过载之前的预设周期内，若故障次数超过阈值，则认为导致本次过载的故障排除存在困难，需要花费较长的时间进行故障排除，进而控制发电机本体停止运转以节约能源。
附图说明
25.图1是发电机控制系统的结构框图。
26.图2是发电机控制系统的流程图。
27.图3是发电机的整体结构示意图。
28.图4是发电机本体的结构示意图。
29.附图标记说明：1、检测单元；2、控制单元；3、执行单元；4、发电机本体；41、驱动源；42、发电用电机。
具体实施方式
30.以下结合附图1-4对本技术作进一步详细说明。
31.参照图1和图2，本技术实施例公开一种发电机控制系统，包括检测单元1、控制单元2和执行单元3。
32.检测单元1用于连接发电机本体4；检测单元1用于检测发电机本体4输出端的实时电流，并输出实时电流值。在一个实施例中，检测单元1可采用电流传感器。
33.控制单元2连接于检测单元1以接收实时电流值。控制单元2将实时电流值与预设限值进行比较。
34.其中，预设限值可基于负载的实际情况进行设定。在一个实施例中，预设限值可设定为负载的额定工作电流值与预设系数之积，预设系数可以是180%、200%、250%等。在另一个实施例中，预设限值可设定为负载的额定工作电流值与预设值之和，预设值可以是0.5a、1a、3a等。
35.实时电流值大于预设限值的情况下，控制单元2输出过载信号。
36.执行单元3连接于控制单元2以接收过载信号。执行单元3用于连接发电机本体4。执行单元3响应于过载信号以降低发电机本体4的励磁电流至0。
37.在一个实施例中，执行单元3可包括开关管，开关管与发电机本体4的励磁绕组串联连接。接收过载信号的情况下，开关管截止，以断开励磁绕组的电流。未接收过载信号的情况下，开关管导通，发电机本体4正常运转。
38.实时电流值大于预设限值的情况下，认为存在短路或过载而导致发生用电事故的风险，此时，控制发电机本体4的励磁电流降低至0，则磁通φ为0，进而基于电磁感应原理e＝cnφ，则发电机的感应电动势（端电压）e=0，则发电机停止为负载供电，且发电机的输出端不带电，可实现防漏电。
39.并且，实时电流值大于预设限值的情况下，控制单元2输出过载信号并开始计时。
控制单元2输出过载信号，且计时时长等于预设时长的情况下，控制单元2停止输出过载信号。其中，预设时长可基于负载的实际情况进行设定，如：设定为15秒、20秒等。
40.负载可能发生非技术原因的故障而导致电流过大，则可快速排除故障。例如：发电机为输送带的电机供电，若突然往输送带上放置过重的物料，则可能导致电机堵转，将物料移除即可排除故障，输送带即可正常运转。
41.在上述情况下，在实时电流值大于预设限值（电机堵转所引起）时，控制系统先控制发电机本体4停止为负载供电；并在经过预设时长之后，控制系统再控制发电机本体4开始为负载供电。
42.控制单元2停止输出过载信号的情况下，控制单元2输出低压启动信号并重新开始计时。执行单元3响应于低压启动信号以控制发电机本体4的励磁电流等于预设低电流值。其中，预设低电流值可基于发电机本体4的实际情况和安全电压而定。例如：发电机本体4正常工作时，励磁电流为5a，输出的交流电电压为220v，安全电压为36v，则可将预设低电流值设定为0.8a以下。
43.发电机本体4的励磁电流等于预设低电流值的情况下，发电机本体4的端电压等于或低于安全电压。发电机端电压较低，负载的指示灯可正常工作（亮起），而较低的发电机端电压不足以使得负载中的大功率电器（如：电机）正常工作。此时，若未完成故障的排除，则在指示灯亮起时，检修人员快速停止操作；同时，较低的发电机端电压避免检修人员发生触电。
44.在一个实施例中，执行单元3可包括并且，控制单元2输出低压启动信号的同时，检测单元1保持运转。
45.若未完成故障的排除，则负载仍处于故障（短路、过载等）状态的情况下，实时电流值大于预设限值，则控制单元2再次输出过载信号。
46.控制单元2输出低压启动信号，且计时时长等于预设启动时长的情况下，控制单元2输出正常启动信号。执行单元3响应于正常启动信号以控制发电机本体4正常运转。
47.其中，预设启动时长可基于负载的实际情况进行设定，以为检修人员提供充足的时间。例如：若负载为输送机等结构较为简单、易于维护的设备，则可设定较短的预设启动时长，如：20秒、30秒等；若负载为机床等结构较为复杂、维护困难的设备，则可设定较长的预设启动时长，如：60秒、100秒等。
48.控制单元2输出低压启动信号时，若完成故障排除，则负载恢复正常工作状态，实时电流值小于预设限值，控制单元2持续输出低压启动信号；至控制单元2输出低压启动信号的时长等于预设启动时长时，控制单元2输出正常启动信号，则控制系统控制发电机本体4正常运转以为负载供电。
49.控制单元2输出过载信号的情况下，控制单元2将当前时刻记录为故障时刻。即每次发生实时电流值大于预设限值时，控制单元2记录一次故障时刻。
50.控制单元2输出过载信号的情况下，控制单元2基于当前时刻和预设周期以计算记录的故障时刻的数量。记录的故障时刻的数量大于阈值的情况下，控制单元2输出停机信号。执行单元3响应于停机信号以控制发电机本体4停止运转。
51.实现在发生本次故障之前的预设周期内，若故障次数超过阈值，则认为需要花费较长的时间进行故障排除，进而控制发电机本体4停止运转以节约能源。
52.其中，预设周期和阈值均可基于负载的实际情况进行设定。例如：若负载为加工中心等较为精密的设备，则负载在实际使用过程中发生故障的频次较低且维护困难，则可设定较长的预设周期，如：10分钟、15分钟等，并可设定较高的阈值。若负载为破碎机等设备，则负载在实际使用过程中发生故障的频次较高但易于维护，则可设定较短的预设周期，如：5分钟、8分钟等，并可设定较低的阈值。
53.负载发生故障时，排除故障所需的时间存在不确定性。
54.以预设周期设定为5分钟，阈值设定为10为例：第一个预设时长结束后，未完成故障排除，则控制单元2第二次输出过载信号，且该时刻往前的预设周期（5分钟）内，记录的故障时刻的数量为2；控制单元2不输出停机信号；第二个预设时长结束后，仍未完成故障排除，则控制单元2第三次输出过载信号，且该时刻往前的预设周期（5分钟）内，记录的故障时刻的数量为3；控制单元2不输出停机信号；
……
，以此类推；至，第九个预设时长结束后，仍未完成故障排除，则控制单元2第十次输出过载信号，且该时刻往前的预设周期（5分钟）内，记录的故障时刻的数量为10；控制单元2输出停机信号。
55.或者，负载发生故障时，第一次完成了故障的排除，但可能因维护不到位，导致不久之后便发生第二次故障。
56.同样以预设周期设定为5分钟，阈值设定为10为例：9:30:15时，发生第一次故障，第一个预设时长结束后，未完成故障排除，则控制单元2第二次输出过载信号，且该时刻往前的预设周期（5分钟）内，记录的故障时刻的数量为2；控制单元2不输出停机信号；第二个预设时长内，完成故障排除；发电机本体4正常运转了一段时间，于9:33:01，再次发生故障；第二次故障发生后，第一个预设时长结束后，未完成故障排除，则控制单元2第二次输出过载信号，且该时刻往前的预设周期（5分钟）内，记录的故障时刻的数量为4；控制单元2不输出停机信号；第二个预设时长结束后，仍未完成故障排除，则控制单元2第三次输出过载信号，且该时刻往前的预设周期（5分钟）内，记录的故障时刻的数量为5；控制单元2不输出停机信号；
……
，以此类推；至，第七个预设时长结束后，仍未完成故障排除，则控制单元2第八次输出过载信号，且该时刻往前的预设周期（5分钟）内，记录的故障时刻的数量为10；控制单元2输出停机信号。
57.参照图3，本技术实施例还公开一种发电机，包括上述的发电机控制系统、发电机本体4和保护开关。
58.参照图4，发电机本体4包括驱动源41和发电用电机42。
59.在一个实施例中，驱动源41可采用汽油机。汽油机的曲轴连接于发电用电机42的
转子，以实现利用驱动源41驱使发电用电机42的转子转动。同时，执行单元3可包括连接于汽油机中喷油器的电控开关，电控开关接收停机信号以断开喷油器的供电电路。喷油器断电以停止供油。
60.保护开关连接于发电用电机42的输出端，保护开关用于供负载连接。
61.正常工作状态下，保护开关处于通路状态，发电用电机42为负载进行供电。若负载发生过载而导致电流过大，则保护开关切换至断路状态以切断发电用电机42和负载之间的供电。
62.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。