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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。

发电机组的保养及柴油发电机组未来发展情况 发电机有关专家介绍进气管路不得有漏气现象，换油和清洗应在无风无尘土的地方进行；吹滤网要用高压空气，在湿度低的环境进行，吹气方向要与空气进入滤网的方向相反；安装时，相邻滤网折纹方向应相互交叉。假如达不到上述指标，说明安装分歧格，应重新装配。 排尘口的方向应以能排出尘粒为准。 机油滤清器维护保养要点。空气滤清器维护保养要点。空气滤清器除了当真按使用仿单的划定时间和操纵要求进行保养外，还应留意以下几点：拖拉机和农用运输车的发念头上，都装有空气滤清器、机油滤清器和柴油滤清器，俗称“三滤器”。保养离心式细滤器要特别留意拆洗后的安装：①不应有阻卡现象。检查方法是，当把转子装复后，用手用力滚动转子，放手后转子能自由转2-3圈后休止，即为合格；②还可以把细滤器装在车上，起动发念头，在额定转速下运转几分钟，当油温达到70℃后熄火，这时在外壳外倾听转子仍在继承滚动，可达1.5分钟以上，即为安装合格。机油滤清器必需按划定时间保养，并留意以下几点：离心式机油滤清器。“三滤器”的工作好坏，直接影响发念头的工作机能和使用寿命。叶片表面不得掉漆，以防氧化颗粒进入气缸。 细滤器中的金属网(丝)代用的，其孔眼或金属丝直径只能稍小，不能增大，装填量也不得减少，否则会降低滤清效果。保养中要清理通透气网孔；对有集尘杯的，尘粒不得超过1／3的高度，否则应及时；集尘杯口密封应严密，橡皮密封条不得坏损或丢失。细滤器油面高度应附合尺度划定，过高导致机油进入气缸而积炭，过低则降低滤清作用，使之磨损加快。目前有相称多的驾驶员，不按仿单中要求的时间和划定进行“三滤器”的保养和维护，致使发念头故障频发，过早地进入检验期。空气滤清器的导流栅板要保持不变形、不锈蚀，其倾斜角度应为30～45°，过小则阻力增大，影响进气，过大则气流旋转减弱，分离灰尘能力减小。 1.柴油机新技术1——各种机构不断完善并采用涡轮增压与空气中发电机组冷等新技术 国内外在20世纪60年代生产的柴油机大都是四冲程水冷式，且多数柴油机为自然吸气型，只有少数为增压型，如上柴发电机135系列、110系列、济柴发电机190系列和120系列等柴油机，它们的特点是体积大，功率小，耗油量大。20世纪80年代以后，各发动机生产厂家为了缩小柴油机的体积，提高功率，降低耗油量，同时也为了降低生产成本，在40kW以上的柴油机上普遍采用涡轮增压技术和空气中冷技术少数厂家还采用了多气门技术，使柴油机的比功率进一步得到强化。柴油机进气系统、燃油供给系统、活塞组、曲轴连杆组件的材料不断完善和改进，生产工艺水平也有了很大的提高。 2.柴油机新技术2——采用电子调速器、电子液压调速器和电喷技术 为了进一步提高燃油的利用率，降低柴油机的排放、噪声等对环境的污染，提高柴油发电机组的供电质量，人们又在柴油机燃油系统的组成部件中增加了电喷技术、电子调速技术或电子液压调速技术。目前在柴油发电机组上使用较多的是ESD5500E电子调速器， 3.柴油机新技术3——采用高压共轨式燃油供给系统 使用精密电子控制燃油喷射装置，自动控制燃油喷射的时刻、喷油量和喷油压力，从而降低柴油机的噪声并有效控制有害气体的排放。