柴油發(fā)電機(jī)的工作原理 工作原理 一、柴油發(fā)電機(jī)組生成機(jī)理： 柴油發(fā)電機(jī)組中常用的發(fā)電機(jī)為同步交流發(fā)電機(jī)，是以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式兩種。 在柴油機(jī)汽缸內(nèi)，經(jīng)過空氣濾清器過濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油 充分混合，在活塞上行的擠壓下，體積縮小，溫度迅速升高，達(dá)到柴油的燃點(diǎn)。柴油被點(diǎn)燃，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動活塞下行，稱為‘作功’。各汽缸按一定順序依次作功，作用在活塞上的推力經(jīng)過連桿變成了推動曲軸轉(zhuǎn)動的力量，從而帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。 將無刷同步交流發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，利用‘電磁感應(yīng)’原理，發(fā)電機(jī)就會輸出感應(yīng)電動勢，經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。 柴油發(fā)電機(jī)組工作結(jié)構(gòu)圖 二、交流發(fā)電機(jī)生成機(jī)理 以旋轉(zhuǎn)電樞式同步發(fā)電機(jī)為例介紹柴油機(jī)組中發(fā)電機(jī)的工作原理。 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動勢的原理與旋轉(zhuǎn)電樞式相同，都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。而主要區(qū)別有兩點(diǎn)： （1）產(chǎn)生感應(yīng)電流的方式：旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)通過電樞的旋轉(zhuǎn)使閉合線圈的磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流；旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)則通過磁極的旋轉(zhuǎn)使定子線圈切割磁力線，從而在定子線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。 （2）電力輸出方式：旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)通過電刷和集電環(huán)向外接電路供電；而旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)則直接將電力送往外接電路，因此相對于旋轉(zhuǎn)電樞式、旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)可提供電高的電壓，適用于大型發(fā)電機(jī)。 1、電動勢的產(chǎn)生 ● 當(dāng)導(dǎo)體切割磁場的磁力線時(shí)，會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 ● 線圈abcd代表整個(gè)電傴繞組、其兩端分別固定在同一轉(zhuǎn)軸上的滑環(huán)1和2上，兩者同軸旋轉(zhuǎn)，且相對位置和連接關(guān)系不隨轉(zhuǎn)子位置的變化而變化。電刷A和B通過刷架固定在發(fā)電機(jī)的端蓋上、且與滑環(huán)1、2的滑動接觸關(guān)系不變。 ● 當(dāng)電樞沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，ab邊處于N極下時(shí)、山邊的感應(yīng)電動勢方向?yàn)橛蒫至d，并設(shè)此時(shí)電動勢方向?yàn)檎较?當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)180。后、ab邊處于S極下，cd邊處于N極下，此時(shí)ab和cd邊中的電動勢均改變方向，顯然此時(shí)電動勢為負(fù)值。 由上述過程可知，對于一對磁極的單向同步交流發(fā)電機(jī)、其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，在電樞繞組中產(chǎn)生一個(gè)周波的交流電動勢。若磁通密度B按正弦規(guī)律分布，則可產(chǎn)生正弦交流電動勢。而對于三相同步交流發(fā)電機(jī)、其各項(xiàng)繞組產(chǎn)生交流電動勢的原理與單項(xiàng)同步交流發(fā)電機(jī)完全相同。 2、電動勢的大小 根據(jù)電磁感應(yīng)定律,當(dāng)導(dǎo)體與磁場發(fā)生相對運(yùn)動時(shí)、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢e可由式求得: E=BLV ● B——磁通密度； ● L——導(dǎo)體在磁場中的有效長度； ● V——導(dǎo)體垂直于磁場方向的運(yùn)動速度。 而正弦交流電動勢的有效值E計(jì)算： E=Kn ● 式中n——發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速； ● K——發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)。 同步交流發(fā)電機(jī)制成后，其結(jié)構(gòu)常數(shù)K已成定值。因此，可通過改變發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n或每極磁通來調(diào)整其輸出電壓的高傲。但是，通常情況下要求電動勢的頻率f恒定，而頻率f與轉(zhuǎn)速n成正比，所以發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是不能隨便調(diào)整的。因此，主要通過調(diào)節(jié)同步交流發(fā)電機(jī)磁通量的大小，達(dá)到調(diào)整其輸出電壓的目的。 3、電動勢的頻率 ● 當(dāng)發(fā)電機(jī)磁極對數(shù)一定時(shí)(如P=1)，其轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，電樞繞組可產(chǎn)生一個(gè)周波的交流電動勢。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)兩周，產(chǎn)生兩個(gè)周波的交流電動勢，苦轉(zhuǎn)子每秒旋轉(zhuǎn)n/60周，則產(chǎn)生n/60周/s的交流電動勢。由此可知，交流電動勢的頻率f與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n成正比。 ● 當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一定時(shí)(如n=1周/s)，磁極對數(shù)P=1，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個(gè)周波的交流電動勢。磁極對數(shù)P=2，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生兩個(gè)周波的交流電動勢。若為P對磁極，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生P個(gè)周波的交流電動勢。由此可知，交流電動勢的頻率f還與磁極對數(shù)P成正比。 綜上所述，同步交流發(fā)電機(jī)電動勢的頻率f與其轉(zhuǎn)速n 和磁極對數(shù)P成正比，因此f的計(jì)算公式為： F=P*n/60 (周/s) 改變同步交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n或磁極對數(shù)P,均可改變其頻率f。但是，發(fā)電機(jī)制成后，其磁極對數(shù)P是不能改變的因此,只能通過改變轉(zhuǎn)速n來調(diào)整頻率f。一旦頻率f達(dá)到額定值后，就不能再隨便改變轉(zhuǎn)速n。 4、改善電動勢波形的措施 根據(jù)要求，同步交流發(fā)電機(jī)輸出電壓應(yīng)為正弦波。但是，由于發(fā)電機(jī)定子鐵芯結(jié)構(gòu)、磁極結(jié)構(gòu)、電樞繞組結(jié)構(gòu)、三相發(fā)電機(jī)電樞繞組的連接形式等因素的影響，電動勢的波形會產(chǎn)生畸變，形成非正弦交流電動勢。 非正弦交流電動勢中除含有基波分量外，還含有頻率不同的許多高次諧波分量。不僅嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的性能和工況，還影響用電設(shè)備的正常工作。因此，在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)同步交流發(fā)電機(jī)時(shí)，采取了諸多方法，改善電動勢波形，使其成為正弦波。其具體方法有：改善磁極形狀、采用斜槽定子、改善定子繞組結(jié)構(gòu)和三相發(fā)電機(jī)采用星形接法。 （1）改善磁極形狀：磁極的分布規(guī)律由磁極的形狀決定，將磁極尖削尖或采用扭斜磁極，使磁通密度B近似按正弦規(guī)律分布，進(jìn)而使電動勢成為正弦波； （2）采用斜槽定子：將定子鐵芯扭斜一個(gè)槽距的位置，使其成為斜糟定子，無論轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至何種位置，磁極端畫所覆蓋的鐵芯齒面積始終保持不變，這樣可齒諧波的影響； （3）改善定子繞組結(jié)構(gòu)：同步交流發(fā)電機(jī)通常采用短距分布式繞組結(jié)構(gòu)，可或削弱許多高次諧波分量，使電動勢接近于正弦波； （4）三相發(fā)電機(jī)采用星形接法：三相同步發(fā)電機(jī)的三相電樞繞組采用星形接法，其線電壓中將不再含有三次及三的整倍數(shù)次諧波分量·改善線電壓的波形。 5、同步交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功率的產(chǎn)生方式，稱為其勵(lì)磁方式。同步交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式有他勵(lì)式和自勵(lì)式兩種。 （1）他勵(lì)式：勵(lì)磁功率由本身以外的其他電源供給，這種發(fā)電機(jī)稱為:他勵(lì)式發(fā)電機(jī)。根據(jù)獲得勵(lì)磁功率形式的不同，他勵(lì)式交流發(fā)電機(jī)又有采用血流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁和采用無刷交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁之分。其中、采用直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁是靠同軸轉(zhuǎn)動的并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)供給勵(lì)磁功率的；采用無刷交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁是由同軸轉(zhuǎn)動的交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)供給勵(lì)磁功率的。 （2）自勵(lì)式：勵(lì)磁功率由本身供給的發(fā)電機(jī)稱為自勵(lì)式發(fā)電機(jī)。其勵(lì)磁功率一般由以下三種方法獲得：直接從同步交流發(fā)電機(jī)輸出端取得，由安裝在同步交流發(fā)電機(jī)的定子槽中的副繞組供給；發(fā)電機(jī)電樞繞組為帶抽頭式的，由抽頭處引出部分電樞繞組供給。 綜上所述，無論是他勵(lì)式同步交流發(fā)電機(jī)，還是自勵(lì)式同步交流發(fā)電機(jī)，改變勵(lì)磁電流的大小，均可調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出電壓。

高原條件下柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組排除故障及維修保養(yǎng)的方法 摘要分析增壓工頻柴油發(fā)電機(jī)組在地處高寒、缺氧地區(qū)難啟動，故障率高，可靠性不易保證的原因，簡要介紹高原條件下柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組排除故障及維修保養(yǎng)的方法。 增壓工頻發(fā)電機(jī)組構(gòu)成 （1 )傳動系統(tǒng)機(jī)組以柴油機(jī)為動力，通過彈性圈、柱銷、聯(lián)軸器驅(qū)動發(fā)電機(jī)，由控制屏控制、監(jiān)視、調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出電壓，并向外供電。 （2）電氣系統(tǒng)機(jī)組電氣系統(tǒng)視所配發(fā)電機(jī)的電氣原理（或發(fā)電機(jī)組型號）而定。 主電路作為機(jī)組電能輸送電路，由發(fā)電機(jī)定子輸出端（U、V、W、N）引出于接線板上。 測量電路由工頻電流表、工頻電壓表、頻率表、轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成，用于量測電路中的電流、電壓和頻率值，轉(zhuǎn)換開關(guān)的手柄轉(zhuǎn)至不同位置，可以從電壓表上量得主電路中對應(yīng)相位上的線電壓值。 柴油機(jī)電路由蓄電池、起動電動機(jī)、充電發(fā)電機(jī)、繼電調(diào)節(jié)器、電鎖開關(guān)、啟動按鈕等部件經(jīng)導(dǎo)線連接組成，用做機(jī)組的啟動和正常工作時(shí)自動穩(wěn)壓、過載保護(hù)和對蓄電池充電。 發(fā)電機(jī)組工作條件 機(jī)組在下述高原條件下能輸出額定功率的47％，并能可靠工作：海拔4000、4800m；環(huán)境溫度為4℃；機(jī)組應(yīng)可靠接地，接地線應(yīng)和發(fā)電機(jī)接地螺釘連接牢固。檢查各電氣連接部位接觸是否良好，并排除發(fā)柴油機(jī)應(yīng)采取低溫啟動措施，發(fā)電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)min左右，待機(jī)油油溫高于45℃、水溫升至55℃時(shí)，發(fā)電機(jī)才能正常工作 冷機(jī)啟動前的準(zhǔn)備和檢查機(jī)組如果幾小時(shí)或幾天沒有啟動，必須檢查蓄電池是否還有足夠的電能。檢查散熱器是否有足夠的防凍液。如果加水，以加熱水為好，防止沖結(jié)。 機(jī)組內(nèi)外各部件上的灰塵和污垢，重點(diǎn)是控制屏內(nèi)儀表板及發(fā)電機(jī)炭刷、集電環(huán)等，灰塵時(shí)嚴(yán)禁用帶油物擦拭。盡量以填代挖，以減少對原地面熱擾動。禁止損毀施工處所的植被。鉆機(jī)底座下發(fā)動機(jī)散熱部分鋪設(shè)聚苯烯泡沫塑料隔熱板，以減少對地基土的熱侵人護(hù)筒埋人多年凍土一定深度，成樁后不拆除護(hù)筒，保護(hù)樁基的穩(wěn)定性在鉆孔樁附近設(shè)移動式鋼制泥漿沉淀池避免泥漿外流，廢漿運(yùn)至設(shè)計(jì)或地力環(huán)保部門指定的地點(diǎn)妥善處理混凝土拌和站應(yīng)設(shè)置在距線路200以遠(yuǎn)的亻氐含冰量地帶，避免冬季原材料加溫造成熱效應(yīng)破壞多年凍土環(huán)境，混凝土摻入低溫早強(qiáng)耐久混凝上外加劑，降低冰點(diǎn)，減小熱機(jī)組維護(hù) 檢查機(jī)組各連接緊固件是否可靠，有無松動或缺件。檢查控制屏內(nèi)各電氣元件連接線是否牢固，排除松動或脫焊現(xiàn)像。用5開V兆歐表（額定電壓低于1傭v者用250 v兆歐表）檢查機(jī)組各獨(dú)立電氣回路對地電阻及回路間的絕緣電阻，測量時(shí)，各開關(guān)處于接通位置，半導(dǎo)體器件、電容器等均應(yīng)拆除或短接。測得電阻應(yīng)不小于2 (C),如發(fā)電機(jī)受潮在運(yùn)行前必須進(jìn)行干燥處理檢查柴油機(jī)油底殼內(nèi)機(jī)油的存量及機(jī)油是否變質(zhì)，油量不足時(shí)應(yīng)添加至規(guī)定油面位置，變質(zhì)或污濁的應(yīng)更換。 現(xiàn)的故障和不正?，F(xiàn)象，接觸不良、短路或斷路等各種事故發(fā)生。 排除機(jī)組故障殼體帶電原因是接觸不良、絕緣電阻過低，相線與機(jī)殼相碰排除方法：0用5開V兆歐表測量絕緣電阻，電阻值低于1MO時(shí)應(yīng)檢查機(jī)組內(nèi)線路絕緣有無損壞使接地線、接零線接觸良好檢查線路，接好斷線處或更換導(dǎo)線。 空負(fù)荷時(shí)，電壓表無讀數(shù)或達(dá)不到額定值用萬用表測量發(fā)電機(jī)輸出端，判斷是否有額定電壓，如有，說明電表損壞或接線有斷處。勵(lì)磁電路故障檢查并測量勵(lì)磁元件及線路熔斷器芯燒斷接線處接觸不良或斷路。電刷磨損過大壓力不夠造成發(fā)電機(jī)電刷接觸。測量發(fā)電機(jī)內(nèi)硅整流管是否正常元件、接點(diǎn)、觸點(diǎn)過熱接點(diǎn)、接頭松脫，接觸不良觸點(diǎn)或接點(diǎn)燒傷氧化。絕緣電阻過低導(dǎo)線或元件損壞后碰地，絕緣層電阻為發(fā)電機(jī)線圈受潮，應(yīng)烘干線圈配電線路受潮電瓶不能止常充電調(diào)節(jié)器損壞，更換調(diào)節(jié)器充電。 實(shí)踐表明，在首藏高原維修發(fā)電機(jī)查找故障難度大，故障點(diǎn)多，啟動機(jī)械困難，主要是因?yàn)楦吆?、缺氧使用中?yīng)加強(qiáng)保養(yǎng)下作，并經(jīng)常檢修。暫時(shí)不用的機(jī)組，或需要停機(jī)3個(gè)月以內(nèi)的可不進(jìn)行油封但在風(fēng)沙、大雪低溫（平均氣溫在一30℃）條件下，必須放下凈冷卻水或防凍液、機(jī)油，徹底整理和清潔機(jī)組之，在電刷面用厚牛皮紙襯墊，用塑料布將柴油機(jī)的進(jìn)氣口、排氣口和發(fā)電機(jī)端蓋上的通風(fēng)孔包扎好，將機(jī)組底盤墊高、墊穩(wěn)；將蓄電池取下，單獨(dú)存放及時(shí)充電在機(jī)組上用帳篷蓋嚴(yán) 存放在庫房，注意防潮所用油品應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)十提，為確保止常供電，建議增加備用機(jī)組數(shù)量。