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柴油发电机的工作原理 工作原理 一、柴油发电机组生成机理： 柴油发电机组中常用的发电机为同步交流发电机，是以电磁感应为基础的旋转式机械。根据其结构特点可分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。 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。 柴油发电机组工作结构图 二、交流发电机生成机理 以旋转电枢式同步发电机为例介绍柴油机组中发电机的工作原理。 旋转磁极式发电机产生电动势的原理与旋转电枢式相同，都是电磁感应现象。而主要区别有两点： （1）产生感应电流的方式：旋转电枢式发电机通过电枢的旋转使闭合线圈的磁通量变化，从而产生感应电流；旋转磁极式发电机则通过磁极的旋转使定子线圈切割磁力线，从而在定子线圈中产生感应电流。 （2）电力输出方式：旋转电枢式发电机通过电刷和集电环向外接电路供电；而旋转磁极式发电机则直接将电力送往外接电路，因此相对于旋转电枢式、旋转磁极式发电机可提供电高的电压，适用于大型发电机。 1、电动势的产生 ● 当导体切割磁场的磁力线时，会在导体中产生感应电动势。 ● 线圈abcd代表整个电伛绕组、其两端分别固定在同一转轴上的滑环1和2上，两者同轴旋转，且相对位置和连接关系不随转子位置的变化而变化。电刷A和B通过刷架固定在发电机的端盖上、且与滑环1、2的滑动接触关系不变。 ● 当电枢沿顺时针方向旋转，ab边处于N极下时、山边的感应电动势方向为由c至d，并设此时电动势方向为正方向;当电枢旋转180。后、ab边处于S极下，cd边处于N极下，此时ab和cd边中的电动势均改变方向，显然此时电动势为负值。 由上述过程可知，对于一对磁极的单向同步交流发电机、其转子旋转一周，在电枢绕组中产生一个周波的交流电动势。若磁通密度B按正弦规律分布，则可产生正弦交流电动势。而对于三相同步交流发电机、其各项绕组产生交流电动势的原理与单项同步交流发电机完全相同。 2、电动势的大小 根据电磁感应定律,当导体与磁场发生相对运动时、导体中的感应电动势e可由式求得: E=BLV ● B——磁通密度； ● L——导体在磁场中的有效长度； ● V——导体垂直于磁场方向的运动速度。 而正弦交流电动势的有效值E计算： E=Kn ● 式中n——发电机转速； ● K——发电机的结构常数。 同步交流发电机制成后，其结构常数K已成定值。因此，可通过改变发电机的转速n或每极磁通来调整其输出电压的高傲。但是，通常情况下要求电动势的频率f恒定，而频率f与转速n成正比，所以发电机的转速是不能随便调整的。因此，主要通过调节同步交流发电机磁通量的大小，达到调整其输出电压的目的。 3、电动势的频率 ● 当发电机磁极对数一定时(如P=1)，其转子每旋转一周，电枢绕组可产生一个周波的交流电动势。转子旋转两周，产生两个周波的交流电动势，苦转子每秒旋转n/60周，则产生n/60周/s的交流电动势。由此可知，交流电动势的频率f与发电机转速n成正比。 ● 当发电机的转速一定时(如n=1周/s)，磁极对数P=1，转子每旋转一周产生一个周波的交流电动势。磁极对数P=2，转子每旋转一周产生两个周波的交流电动势。若为P对磁极，转子每旋转一周产生P个周波的交流电动势。由此可知，交流电动势的频率f还与磁极对数P成正比。 综上所述，同步交流发电机电动势的频率f与其转速n 和磁极对数P成正比，因此f的计算公式为： F=P*n/60 (周/s) 改变同步交流发电机的转速n或磁极对数P,均可改变其频率f。但是，发电机制成后，其磁极对数P是不能改变的因此,只能通过改变转速n来调整频率f。一旦频率f达到额定值后，就不能再随便改变转速n。 4、改善电动势波形的措施 根据要求，同步交流发电机输出电压应为正弦波。但是，由于发电机定子铁芯结构、磁极结构、电枢绕组结构、三相发电机电枢绕组的连接形式等因素的影响，电动势的波形会产生畸变，形成非正弦交流电动势。 非正弦交流电动势中除含有基波分量外，还含有频率不同的许多高次谐波分量。不仅严重影响发电机的性能和工况，还影响用电设备的正常工作。因此，在设计、生产同步交流发电机时，采取了诸多方法，改善电动势波形，使其成为正弦波。其具体方法有：改善磁极形状、采用斜槽定子、改善定子绕组结构和三相发电机采用星形接法。 （1）改善磁极形状：磁极的分布规律由磁极的形状决定，将磁极尖削尖或采用扭斜磁极，使磁通密度B近似按正弦规律分布，进而使电动势成为正弦波； （2）采用斜槽定子：将定子铁芯扭斜一个槽距的位置，使其成为斜糟定子，无论转子旋转至何种位置，磁极端画所覆盖的铁芯齿面积始终保持不变，这样可齿谐波的影响； （3）改善定子绕组结构：同步交流发电机通常采用短距分布式绕组结构，可或削弱许多高次谐波分量，使电动势接近于正弦波； （4）三相发电机采用星形接法：三相同步发电机的三相电枢绕组采用星形接法，其线电压中将不再含有三次及三的整倍数次谐波分量·改善线电压的波形。 5、同步交流发电机励磁方式 发电机励磁功率的产生方式，称为其励磁方式。同步交流发电机的励磁方式有他励式和自励式两种。 （1）他励式：励磁功率由本身以外的其他电源供给，这种发电机称为:他励式发电机。根据获得励磁功率形式的不同，他励式交流发电机又有采用血流励磁机励磁和采用无刷交流励磁机励磁之分。其中、采用直流励磁机励磁是靠同轴转动的并励直流发电机供给励磁功率的；采用无刷交流励磁机励磁是由同轴转动的交流励磁发电机供给励磁功率的。 （2）自励式：励磁功率由本身供给的发电机称为自励式发电机。其励磁功率一般由以下三种方法获得：直接从同步交流发电机输出端取得，由安装在同步交流发电机的定子槽中的副绕组供给；发电机电枢绕组为带抽头式的，由抽头处引出部分电枢绕组供给。 综上所述，无论是他励式同步交流发电机，还是自励式同步交流发电机，改变励磁电流的大小，均可调整发电机的输出电压。

唯有切断供气才是制止柴油发电机飞车行之有效的方法 柴油发电机飞车的实质是喷油泵调速器作用失灵，供油量不能随负荷减小（转速相应升高）而减小引起的飞车；或者是气缸内进入了额外的燃油或过多的机油，使燃料燃烧产生的动力大大超过柴油发电机的运转阻力（机械摩擦阻力及外界负荷），柴油发电机工作失去平衡而引起的飞车。 “飞车”产生的原因： 1.调速器部分（1）油泵齿条（拉杆）卡滞在 供油位置。原因是装配过紧，或进入脏物，或固定螺母、销子和腱等连接件漏装或脱落。（2）调速器弹簧断裂，飞锤脱出或卡滞；高速限制螺钉不起作用。（3）调速器内加入润滑机油太多，影响飞锤的惯性作用而无法灵嫩地控制喷油泵油量。在冬季机油如果冻结，飞锤不能飞甩，更易造成“飞车"。 2.油泵部分（1）油泵柱塞卡滞在 供油位置造成“飞车”。若在柴油发电机工作过程中发生“飞车”，多是因油泵内进入了脏油，油中带进的水和机械杂质进人柱塞副的间隙中，引起柱塞卡滞。（2）安装不当，如带动油泵柱塞的齿条和齿轮的啮合关系装错了，或柱塞装反。（3）为了调大供油量，使柱塞螺旋槽旋度过大。 防止“飞车”的措施：（1）调试喷油泵总成时，要严格地按照调试工艺检修。调整喷油泵和调速器的各个零件和组合件、各连接点磨损时必须修复，指坏件要及时更换。装配时要严格按照工艺步骤与要求进行， 要在技术状态良好的喷油泵试验台上进行的调试。调试内容包括三方面：不同工作情况供油量的调整，调速器的调整，供油角度的调整。现在有轻视喷油泵的倾向，认为手工就可以解决油泵的切问题，就是上试验台也只是调一下供油量与供油均匀性，这种看法和做法是造成“飞车"的重要原因。若在工作中油泵进入了脏油致使柱塞卡滞，应首先检查清洗柴油粗细弗列加滤清器，放出油箱中沉淀物和水，然后排除柱塞卡滞现象，必要时应拆卸油泵柱塞（包括喷油嘴）进行清诜。（2）当发生“飞车"时，应沉着、果断、采取紧急熄火措施。这样就可避免机器事故和保障人身。常采用紧急熄火的方法有：立即停止供油，将凋速手柄拉到熄火位置，顺手关掉油箱开关或用扳手卸掉高压油管，（3）立即停止供气，用棉衣紧紧包住弗列加滤清器的空气入口，或用力拔下弗列加滤清器，堵死进气口。（4）打开减压装置。减压后气门不能关死，致使柴油发电机熄火。不过采用此法等于在配气机构中造成数毫米的间隙，在高速下，这样大的间隙，将形成很大的冲击，可能掼坏减压机构、气门弹簧或配气系统的其它零件。如果减压机构被打坏，则会停不住车。如在行进中，可刹车增大负荷，迫使发电机熄火。 飞车后的应急措施处理飞车的措施基本上有3个：加大负荷；切断供油（高压油）；切断供气短加大负荷的方法是挂高挡并强行制动迫使发电机熄火、这样做虽然有效，但容易造成发电机和传动部分零件的损坏，并容易导致交通事故。 切断供油从原理上是说得通的、但实际上却不怎么有效。原因是飞车多发生在发电机空载运行时，由于喷油泵柱塞套上的吸、排油口在高速下产生了较强的节流作用，使供油量比额定油量还大，这些燃油喷入气缸后无法完全燃烧，除以大量浓黑烟的形式排出外，必然还有部分燃油滯留在发电机活塞顶部。因此即使在发生飞车时立即切断高压油供给，但活塞頂部的残油足以维持相当时间的继续燃烧，不能使发电机转速立即降下来，浪费了宝贵的时回，眼睁睁地看着发电机损坏而束手无策。 唯有切断供气才是制止飞车行之有效的方法，没有空气中的氧气助燃，燃油就没有办法继续燃烧。切断供气的方法按发电机结构不同而有所区别。有减压机构的，应立即使发电机减压；有由机械纵或气动操纵的进、排气动装置的，应立即实行阻气能动；若这些机构都没有，可堵住发电机进气口，使其缺氧而自熄。