柴油發(fā)電機的工作原理 工作原理 一、柴油發(fā)電機組生成機理： 柴油發(fā)電機組中常用的發(fā)電機為同步交流發(fā)電機，是以電磁感應為基礎的旋轉(zhuǎn)式機械。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式兩種。 在柴油機汽缸內(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，達到柴油的燃點。柴油被點燃，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)電機與柴油機曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機的旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，利用‘電磁感應’原理，發(fā)電機就會輸出感應電動勢，經(jīng)閉合的負載回路就能產(chǎn)生電流。 柴油發(fā)電機組工作結(jié)構(gòu)圖 二、交流發(fā)電機生成機理 以旋轉(zhuǎn)電樞式同步發(fā)電機為例介紹柴油機組中發(fā)電機的工作原理。 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的原理與旋轉(zhuǎn)電樞式相同，都是電磁感應現(xiàn)象。而主要區(qū)別有兩點： （1）產(chǎn)生感應電流的方式：旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機通過電樞的旋轉(zhuǎn)使閉合線圈的磁通量變化，從而產(chǎn)生感應電流；旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機則通過磁極的旋轉(zhuǎn)使定子線圈切割磁力線，從而在定子線圈中產(chǎn)生感應電流。 （2）電力輸出方式：旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機通過電刷和集電環(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)電機可提供電高的電壓，適用于大型發(fā)電機。 1、電動勢的產(chǎn)生 ● 當導體切割磁場的磁力線時，會在導體中產(chǎn)生感應電動勢。 ● 線圈abcd代表整個電傴繞組、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)電機的端蓋上、且與滑環(huán)1、2的滑動接觸關(guān)系不變。 ● 當電樞沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，ab邊處于N極下時、山邊的感應電動勢方向為由c至d，并設此時電動勢方向為正方向;當電樞旋轉(zhuǎn)180。后、ab邊處于S極下，cd邊處于N極下，此時ab和cd邊中的電動勢均改變方向，顯然此時電動勢為負值。 由上述過程可知，對于一對磁極的單向同步交流發(fā)電機、其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，在電樞繞組中產(chǎn)生一個周波的交流電動勢。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、其各項繞組產(chǎn)生交流電動勢的原理與單項同步交流發(fā)電機完全相同。 2、電動勢的大小 根據(jù)電磁感應定律,當導體與磁場發(fā)生相對運動時、導體中的感應電動勢e可由式求得: E=BLV ● B——磁通密度； ● L——導體在磁場中的有效長度； ● V——導體垂直于磁場方向的運動速度。 而正弦交流電動勢的有效值E計算： E=Kn ● 式中n——發(fā)電機轉(zhuǎn)速； ● K——發(fā)電機的結(jié)構(gòu)常數(shù)。 同步交流發(fā)電機制成后，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)電機磁通量的大小，達到調(diào)整其輸出電壓的目的。 3、電動勢的頻率 ● 當發(fā)電機磁極對數(shù)一定時(如P=1)，其轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，電樞繞組可產(chǎn)生一個周波的交流電動勢。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)兩周，產(chǎn)生兩個周波的交流電動勢，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)電機轉(zhuǎn)速n成正比。 ● 當發(fā)電機的轉(zhuǎn)速一定時(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的計算公式為： F=P*n/60 (周/s) 改變同步交流發(fā)電機的轉(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)電機輸出電壓應為正弦波。但是，由于發(fā)電機定子鐵芯結(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。不僅嚴重影響發(fā)電機的性能和工況，還影響用電設備的正常工作。因此，在設計、生產(chǎn)同步交流發(fā)電機時，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)電機采用星形接法：三相同步發(fā)電機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)電機勵磁方式 發(fā)電機勵磁功率的產(chǎn)生方式，稱為其勵磁方式。同步交流發(fā)電機的勵磁方式有他勵式和自勵式兩種。 （1）他勵式：勵磁功率由本身以外的其他電源供給，這種發(fā)電機稱為:他勵式發(fā)電機。根據(jù)獲得勵磁功率形式的不同，他勵式交流發(fā)電機又有采用血流勵磁機勵磁和采用無刷交流勵磁機勵磁之分。其中、采用直流勵磁機勵磁是靠同軸轉(zhuǎn)動的并勵直流發(fā)電機供給勵磁功率的；采用無刷交流勵磁機勵磁是由同軸轉(zhuǎn)動的交流勵磁發(fā)電機供給勵磁功率的。 （2）自勵式：勵磁功率由本身供給的發(fā)電機稱為自勵式發(fā)電機。其勵磁功率一般由以下三種方法獲得：直接從同步交流發(fā)電機輸出端取得，由安裝在同步交流發(fā)電機的定子槽中的副繞組供給；發(fā)電機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，無論是他勵式同步交流發(fā)電機，還是自勵式同步交流發(fā)電機，改變勵磁電流的大小，均可調(diào)整發(fā)電機的輸出電壓。

提高柴油發(fā)電機接地系統(tǒng)重視是保證人員操作的關(guān)鍵因素 柴油發(fā)電機系統(tǒng)不同的市電供電網(wǎng)絡，雖然柴油發(fā)電機的應用已經(jīng)非常廣泛，但是其接地系統(tǒng)的設計并沒有統(tǒng)一的標準來范，再則山于許多柴油發(fā)電機系統(tǒng)地接地設計并沒有完全由專業(yè)的供電管理部門的監(jiān)督管理，致使在實際的應用中，使柴油發(fā)電機的接地系統(tǒng)正確設計往往被忽略。如何做好柴油發(fā)電機的系設計和施工，是值得我們注意的問題，往往大家在實際工作中， 并沒有對此問題予以高的重視。因為各用系統(tǒng)運行的時間和機會都有限，所以由此而產(chǎn)生的問題會少，但是我們也并不能因此而認為已經(jīng)做得沒問題了。如國接地系統(tǒng)處理不當可能會造成設備的損壞和人員傷害的風險。如何保證提供的供電服務是合格的電源，在各種狀況下不會對客戶造成威脅，其中接地系統(tǒng)的正確設計和施工是非常值得考慮的。接地系統(tǒng)的一個龐大的系統(tǒng)，我們這里不討論如何做接地網(wǎng)，這個一般是由大樓設計方負責完成的。如果你是一個小型電站的承包方，那么這一點也是你應該考慮的。本文主要介紹發(fā)電機中性點與接地網(wǎng)之問的連接。接地其實分為系統(tǒng)接地和設各接地，設備接地就是把發(fā)電機的外殼、底座與接地網(wǎng)用軟電纜或柔性銅排與接地網(wǎng)進行連接，確保外殼與地網(wǎng)之間等電位，在系統(tǒng)發(fā)生接地的時候不會對人身造成威脅，沒備的接地要可靠，而且 有多處進行可靠連接。系統(tǒng)接地時指發(fā)電機組中性點與地網(wǎng)之間的連接。低壓發(fā)電機系統(tǒng)的接地比較簡單，GB14050將接地方式分為TN、TT、TI三種接地方式 TN系統(tǒng) 電源端有一個直接接地，電氣裝置的外露導電部分通過保護中性導體或保護導體連接到此接地點。根據(jù)中性導體和保護導體的組合情況，TN糸統(tǒng)的型式有以下三種： 1、在實際應用中，市電提供的三相五線制的接線方式就是這種接法。 2、如果系統(tǒng)中采用的三相些線制接法，PEN合并在一起，則屬十此類解法。 3、TT系統(tǒng)電源端有一點直接接地，電氣裝置的外露可導電部分直接接地，此接地點在電氣上獨立于電源的接地點。 TI系統(tǒng)電源端的帶電部分不接地或有一點通過阻抗接地，電氣裝置的外露可導電部分直接接地。以上的接地系統(tǒng)方式也適用于低壓發(fā)電機系統(tǒng)，但是由于存在發(fā)電機系統(tǒng)和市電供電兩個系統(tǒng)，所以如何選擇作接地則成為一個認真對待。如果市電供電系統(tǒng)與發(fā)電機系統(tǒng)的換采用了4極ATS，那么可以認為這是兩個獨立電力系 統(tǒng)，其接地應該各自單獨考慮，無論是采用三相四線還是三相五線的配電方式，發(fā)電機的中性點要與地網(wǎng)進行還接。除非供電方式采用的TI系統(tǒng)。 當市電供電系統(tǒng)與發(fā)電機系統(tǒng)的切報采用了3極ATS，一般這時發(fā)電機的接地由市電側(cè)提供，發(fā)電機的中性點在就地不要與地網(wǎng)進行連接，其只能通過巾電側(cè)的N線接地，注意在市電設備檢修的時候不要斷開市電N線與地網(wǎng)的連接，否則會造成各用電源系統(tǒng)在接地斷開的情況下運行：許多安裝人員對于接地系統(tǒng)的重要性認識不足，且不知道如何處理接地問題。發(fā)電機廠家一般都提供發(fā)電機的中性點，有的中性點出廠時就與外殼連接，有的則沒有連接，出于懸空狀態(tài)，在發(fā)電機系統(tǒng)的施工過程中一定要咨詢甲方的工程技術(shù)人員明確系統(tǒng)的接地方式，按照施工圖紙進行接地處理。 如果發(fā)電機的中性點沒有接地和引出，則無法提供單相負荷的正確使用，誤將沒有N線的電源接入單相負載，則可能造成設備的損壞。在3極ATS的應用中，如果市電己經(jīng)提供了系統(tǒng)接地，那么柴油發(fā)電機內(nèi)部的接地就要取消，否則會造成多點接地，會在發(fā)生相接地障時影響系統(tǒng)的接地保戶動作。 本文簡單介紹了低壓系統(tǒng)的接地，旨在幫助大家提高對實際工作中遇到的接地系統(tǒng)重視，如果有任何疑問一定要與客戶進行交流，不可在故意回避接地問，因為系統(tǒng)接地是涉及系統(tǒng)運行中涉及到設備可靠運行和人員操作的關(guān)鍵因素。

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