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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。

柴油发电机组在使用运行之前必须正确安装的必要性 机组安装前的准备工作 柴油发电机组是高速旋转设备，在使用运行之前，必须正确安装，才能保证机组可靠、经济合理的正常运行。因此，安装时应给予足够的重视，本节主要介绍柴油发电机组及其辅助设备的安装方法和注意事项。 （1）机组的搬运与存放 机组及其他电气设备一般都有包装箱，在搬运时应注意将起吊的钢索结扎在机器的适当部位，轻吊轻放。为了安装而吊起机组时，首先连接好底架上突出的升吊点，然后检查是否已牢牢挂住，焊接处有无裂缝，螺钉是否收紧等。另外， 用横杆起吊，以防机器碰伤，吊装的点应在重力的中心（靠近发动机）而不是整机的中心，这样才可以垂直吊起。一旦机器离地，就要用导索来防止钢丝绳扭结或机器摇摆。机器放下时要放置在平坦及能承载发电机重量的地方。如果吊起发电机，应安装一个单点的悬吊装置，标准有天盖的机器已有单点悬吊装置。 当机组运到目的地后，如需存放则应放在库房内。若无库房需放在露天存放时，则应将箱体垫高，防止雨水浸蚀，箱上应加盖防雨篷布，以防日晒雨淋损坏设备。由于柴油发电机组的质量和体积较大，因此，安装前应事先考虑好搬运路线，在机房应预留适当的搬运孔口。如果门窗不够大时，可利用门窗位置留出较大的搬运孔，待机组搬入后，再补砌砖墙和安装门窗。 （2）开箱检查 开箱之前将箱上的灰尘泥土扫除干净，并查看箱体有无损伤，核实箱号及数量。开箱时要注意切勿碰伤机件。开箱的顺序一般从顶板开始，在顶板开启后，看清是否属于准备起出的机件。然后再拆其他箱板，如拆顶板有困难时，则可选择适当处拆除几块箱板，观察清楚后，再进行开箱。开箱后应做好以下几项工作。 ①根据机组清单及装箱单清点全部机组及附件。 ②查看机组及附件的主要尺寸是否与图纸相符。 ③检查机组及附件有无损坏、锈蚀。 ④机组在开箱后要注意保管，放置平整，法兰及各种接口必须封盖、包扎，防止雨水及灰沙侵入。 ⑤如果机组经检查后，不能及时安装，应将拆卸过的机件精加工表面重新涂上防锈油，妥善保存。对机组的传动部分和滑动部分，在防锈油尚未之前不要转动或滑动。若因检查已除去防锈油，在检查完后应重新涂上防锈油。 （3）划线定位 按照平面布置图所标注的各机组与墙或柱中心之间，机组与机组之间的关系尺寸，划定机组安装地点的纵、横基准线。机组中心与墙、柱的允许偏差为20mm，机组与机组之间的允许偏差为10mm。 （4）了解设计内容，准备施工材料 检查设备，了解设计内容，明了施工图纸，参阅说明书。根据设计图上所需要的材料进行备料，然后根据施工组织计划的先后，将材料送到现场。 如果无设计图纸，应以设备说明书为依据，根据设备的用途及安装要求，同时考虑到水源、电源、维修和使用等情况确定土建平面的大小及位置，画出机组布置平面图。 （5）准备起吊设备和安装工具