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式機械。根據其結構特點可分為旋轉電樞式和旋轉磁極式兩種。 在柴油機汽缸內，經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過連桿變成了推動曲軸轉動的力量，從而帶動曲軸旋轉。 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帶動發(fā)電機的轉子，利用‘電磁感應’原理，發(fā)電機就會輸出感應電動勢，經閉合的負載回路就能產生電流。 柴油發(fā)電機組工作結構圖 二、交流發(fā)電機生成機理 以旋轉電樞式同步發(fā)電機為例介紹柴油機組中發(fā)電機的工作原理。 旋轉磁極式發(fā)電機產生電動勢的原理與旋轉電樞式相同，都是電磁感應現象。而主要區(qū)別有兩點： （1）產生感應電流的方式：旋轉電樞式發(fā)電機通過電樞的旋轉使閉合線圈的磁通量變化，從而產生感應電流；旋轉磁極式發(fā)電機則通過磁極的旋轉使定子線圈切割磁力線，從而在定子線圈中產生感應電流。 （2）電力輸出方式：旋轉電樞式發(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，因此相對于旋轉電樞式、旋轉磁極式發(fā)電機可提供電高的電壓，適用于大型發(fā)電機。 1、電動勢的產生 ● 當導體切割磁場的磁力線時，會在導體中產生感應電動勢。 ● 線圈abcd代表整個電傴繞組、其兩端分別固定在同一轉軸上的滑環(huán)1和2上，兩者同軸旋轉，且相對位置和連接關系不隨轉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的滑動接觸關系不變。 ● 當電樞沿順時針方向旋轉，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、其轉子旋轉一周，在電樞繞組中產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)電機轉速； ● K——發(fā)電機的結構常數。 同步交流發(fā)電機制成后，其結構常數K已成定值。因此，可通過改變發(fā)電機的轉速n或每極磁通來調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與轉速n成正比，所以發(fā)電機的轉速是不能隨便調整的。因此，主要通過調節(jié)同步交流發(fā)電機磁通量的大小，達到調整其輸出電壓的目的。 3、電動勢的頻率 ● 當發(fā)電機磁極對數一定時(如P=1)，其轉子每旋轉一周，電樞繞組可產生一個周波的交流電動勢。轉子旋轉兩周，產生兩個周波的交流電動勢，苦轉子每秒旋轉n/60周，則產生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)電機轉速n成正比。 ● 當發(fā)電機的轉速一定時(如n=1周/s)，磁極對數P=1，轉子每旋轉一周產生一個周波的交流電動勢。磁極對數P=2，轉子每旋轉一周產生兩個周波的交流電動勢。若為P對磁極，轉子每旋轉一周產生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與其轉速n 和磁極對數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)電機的轉速n或磁極對數P,均可改變其頻率f。但是，發(fā)電機制成后，其磁極對數P是不能改變的因此,只能通過改變轉速n來調整頻率f。一旦頻率f達到額定值后，就不能再隨便改變轉速n。 4、改善電動勢波形的措施 根據要求，同步交流發(fā)電機輸出電壓應為正弦波。但是，由于發(fā)電機定子鐵芯結構、磁極結構、電樞繞組結構、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、改善定子繞組結構和三相發(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，無論轉子旋轉至何種位置，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）改善定子繞組結構：同步交流發(fā)電機通常采用短距分布式繞組結構，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，均可調整發(fā)電機的輸出電壓。

高原條件下柴油機發(fā)電機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發(fā)電機組排除故障及維修保養(yǎng)的方法。 增壓工頻發(fā)電機組構成 （1 )傳動系統機組以柴油機為動力，通過彈性圈、柱銷、聯軸器驅動發(fā)電機，由控制屏控制、監(jiān)視、調整發(fā)電機的輸出電壓，并向外供電。 （2）電氣系統機組電氣系統視所配發(fā)電機的電氣原理（或發(fā)電機組型號）而定。 主電路作為機組電能輸送電路，由發(fā)電機定子輸出端（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、轉換開關等組成，用于量測電路中的電流、電壓和頻率值，轉換開關的手柄轉至不同位置，可以從電壓表上量得主電路中對應相位上的線電壓值。 柴油機電路由蓄電池、起動電動機、充電發(fā)電機、繼電調節(jié)器、電鎖開關、啟動按鈕等部件經導線連接組成，用做機組的啟動和正常工作時自動穩(wěn)壓、過載保護和對蓄電池充電。 發(fā)電機組工作條件 機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℃；機組應可靠接地，接地線應和發(fā)電機接地螺釘連接牢固。檢查各電氣連接部位接觸是否良好，并排除發(fā)柴油機應采取低溫啟動措施，發(fā)電機低速運轉min左右，待機油油溫高于45℃、水溫升至55℃時，發(fā)電機才能正常工作 冷機啟動前的準備和檢查機組如果幾小時或幾天沒有啟動，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。 機組內外各部件上的灰塵和污垢，重點是控制屏內儀表板及發(fā)電機炭刷、集電環(huán)等，灰塵時嚴禁用帶油物擦拭。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。鉆機底座下發(fā)動機散熱部分鋪設聚苯烯泡沫塑料隔熱板，以減少對地基土的熱侵人護筒埋人多年凍土一定深度，成樁后不拆除護筒，保護樁基的穩(wěn)定性在鉆孔樁附近設移動式鋼制泥漿沉淀池避免泥漿外流，廢漿運至設計或地力環(huán)保部門指定的地點妥善處理混凝土拌和站應設置在距線路200以遠的亻氐含冰量地帶，避免冬季原材料加溫造成熱效應破壞多年凍土環(huán)境，混凝土摻入低溫早強耐久混凝上外加劑，降低冰點，減小熱機組維護 檢查機組各連接緊固件是否可靠，有無松動或缺件。檢查控制屏內各電氣元件連接線是否牢固，排除松動或脫焊現像。用5開V兆歐表（額定電壓低于1傭v者用250 v兆歐表）檢查機組各獨立電氣回路對地電阻及回路間的絕緣電阻，測量時，各開關處于接通位置，半導體器件、電容器等均應拆除或短接。測得電阻應不小于2 (C),如發(fā)電機受潮在運行前必須進行干燥處理檢查柴油機油底殼內機油的存量及機油是否變質，油量不足時應添加至規(guī)定油面位置，變質或污濁的應更換。 現的故障和不正常現象，接觸不良、短路或斷路等各種事故發(fā)生。 排除機組故障殼體帶電原因是接觸不良、絕緣電阻過低，相線與機殼相碰排除方法：0用5開V兆歐表測量絕緣電阻，電阻值低于1MO時應檢查機組內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線。 空負荷時，電壓表無讀數或達不到額定值用萬用表測量發(fā)電機輸出端，判斷是否有額定電壓，如有，說明電表損壞或接線有斷處。勵磁電路故障檢查并測量勵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)電機電刷接觸。測量發(fā)電機內硅整流管是否正常元件、接點、觸點過熱接點、接頭松脫，接觸不良觸點或接點燒傷氧化。絕緣電阻過低導線或元件損壞后碰地，絕緣層電阻為發(fā)電機線圈受潮，應烘干線圈配電線路受潮電瓶不能止常充電調節(jié)器損壞，更換調節(jié)器充電。 實踐表明，在首藏高原維修發(fā)電機查找故障難度大，故障點多，啟動機械困難，主要是因為高寒、缺氧使用中應加強保養(yǎng)下作，并經常檢修。暫時不用的機組，或需要停機3個月以內的可不進行油封但在風沙、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、機油，徹底整理和清潔機組之，在電刷面用厚牛皮紙襯墊，用塑料布將柴油機的進氣口、排氣口和發(fā)電機端蓋上的通風孔包扎好，將機組底盤墊高、墊穩(wěn)；將蓄電池取下，單獨存放及時充電在機組上用帳篷蓋嚴 存放在庫房，注意防潮所用油品應在相應標準十提，為確保止常供電，建議增加備用機組數量。