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(guò)空氣濾清器過(guò)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(dòng)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(guò)連桿變成了推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量，從而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。 將無(wú)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(dòng)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(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，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(dòng)勢(shì)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(guò)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(guò)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(guò)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(duì)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(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生 ● 當(dāng)導(dǎo)體切割磁場(chǎng)的磁力線時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 ● 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(duì)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(guò)刷架固定在發(fā)電機(jī)的端蓋上、且與滑環(huán)1、2的滑動(dòng)接觸關(guān)系不變。 ● 當(dāng)電樞沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，ab邊處于N極下時(shí)、山邊的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)橛蒫至d，并設(shè)此時(shí)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)均改變方向，顯然此時(shí)電動(dòng)勢(shì)為負(fù)值。 由上述過(guò)程可知，對(duì)于一對(duì)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(dòng)勢(shì)。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(dòng)勢(shì)。而對(duì)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(dòng)勢(shì)的原理與單項(xiàng)同步交流發(fā)電機(jī)完全相同。 2、電動(dòng)勢(shì)的大小 根據(jù)電磁感應(yīng)定律,當(dāng)導(dǎo)體與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e可由式求得: E=BLV ● B——磁通密度； ● L——導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度； ● V——導(dǎo)體垂直于磁場(chǎng)方向的運(yùn)動(dòng)速度。 而正弦交流電動(dòng)勢(shì)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(guò)改變發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n或每極磁通來(lái)調(diào)整其輸出電壓的高傲。但是，通常情況下要求電動(dòng)勢(shì)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(guò)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(dòng)勢(shì)的頻率 ● 當(dāng)發(fā)電機(jī)磁極對(duì)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(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)兩周，產(chǎn)生兩個(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì)，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(dòng)勢(shì)。由此可知，交流電動(dòng)勢(shì)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(duì)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(dòng)勢(shì)。磁極對(duì)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(dòng)勢(shì)。若為P對(duì)磁極，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生P個(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì)。由此可知，交流電動(dòng)勢(shì)的頻率f還與磁極對(duì)數(shù)P成正比。 綜上所述，同步交流發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的頻率f與其轉(zhuǎn)速n 和磁極對(duì)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(duì)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(duì)數(shù)P是不能改變的因此,只能通過(guò)改變轉(zhuǎn)速n來(lái)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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)的波形會(huì)產(chǎn)生畸變，形成非正弦交流電動(dòng)勢(shì)。 非正弦交流電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)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(wú)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(dòng)勢(shì)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(wú)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(dòng)的并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)供給勵(lì)磁功率的；采用無(wú)刷交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁是由同軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(wú)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。

一文帶你了解發(fā)電機(jī) 　　一、發(fā)電機(jī)的種類和功能特點(diǎn) 　　發(fā)電機(jī)是指受到機(jī)械動(dòng)力的作用時(shí)產(chǎn)生電的設(shè)備。在這種轉(zhuǎn)換過(guò)程中，機(jī)械動(dòng)力來(lái)自于各種各樣的其他形式的能源，如風(fēng)能、水能、熱能、太陽(yáng)能等。 　　根據(jù)產(chǎn)生電的類型不同，發(fā)電機(jī)主要分為直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)兩大類。 　　1.直流發(fā)電機(jī)的功能特點(diǎn) 　　直流發(fā)電機(jī)是指受外部機(jī)械力作用產(chǎn)生直流電的發(fā)電機(jī)。 　　一文帶你了解發(fā)電機(jī) 　　直流發(fā)電機(jī)具有使用方便、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，可以直接為各種需要直流電源的用電設(shè)備提供電能。但是直流發(fā)電機(jī)內(nèi)部有換向器，易產(chǎn)生電火花，發(fā)電效率較低。直流發(fā)電機(jī)一般可作為直流電動(dòng)機(jī)、電解、電鍍、充電及交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁等所需的直流電源。 　　2.交流發(fā)電機(jī)的功能特點(diǎn) 　　交流發(fā)電機(jī)是指受外部機(jī)械力作用產(chǎn)生交流電的發(fā)電機(jī)，該類發(fā)電機(jī)又可分為同步交流發(fā)電機(jī)和異步交流發(fā)電機(jī)。其實(shí)物外形如圖2所示。 　　在交流發(fā)電機(jī)中同步發(fā)電機(jī)為常見，該類發(fā)電機(jī)由直流電流勵(lì)磁，既能提供有功功率，也能提供無(wú)功功率，可用于為各種需要交流電源的負(fù)載設(shè)備供電。另外，同步發(fā)電機(jī)按所用原動(dòng)機(jī)的不同又可分為汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)4種。 　　交流發(fā)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，例如各種發(fā)電站、企業(yè)、商鋪及家庭備用電源、汽車等均使用發(fā)電機(jī)供電，其應(yīng)用實(shí)例如圖3所示。 　　二、發(fā)電機(jī)的型號(hào)與技術(shù)參數(shù) 　　為了便于對(duì)發(fā)電機(jī)的生產(chǎn)管理和使用， 對(duì)發(fā)電機(jī)的型號(hào)進(jìn)行了編制方法的統(tǒng)一，并在其外殼比較明顯的位置貼有發(fā)電機(jī)的銘牌，其中包含的參數(shù)主要有發(fā)電機(jī)的型號(hào)、額定電壓、額定電源、額定功率、絕緣等級(jí)、頻率、功率因數(shù)以及轉(zhuǎn)速等。 　　1.發(fā)電機(jī)的型號(hào)含義 　　發(fā)電機(jī)的型號(hào)通常是對(duì)機(jī)組的型號(hào)進(jìn)行的說(shuō)明，其中包含的信息有發(fā)電機(jī)輸出的電壓的種類、發(fā)電機(jī)機(jī)組的類型、控制特征、設(shè)計(jì)序號(hào)以及環(huán)境特征等，如圖5所示。 　　除此之外，有些發(fā)電機(jī)的型號(hào)較為直觀簡(jiǎn)單，識(shí)別時(shí)較為方便，如圖6所示，其中包含有產(chǎn)品編號(hào)、額定電壓及額定電流等。 　　例如，圖7所示典型發(fā)電機(jī)的銘牌標(biāo)識(shí)，從中可以了解其型號(hào)為“200GF6，參照上述命名方法可了解其型號(hào)所標(biāo)識(shí)的含義?！? 　　2.發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 　　發(fā)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)通常與型號(hào)一樣通過(guò)銘牌標(biāo)簽粘貼或直接標(biāo)識(shí)在發(fā)電機(jī)的外殼上，以供選用和檢修時(shí)參考，如圖8所示。 　　發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括：額定電壓、額定電流、轉(zhuǎn)速、頻率、功率因數(shù)、定子接法和絕緣等級(jí)等。 　　(1)額定電壓 　　額定電壓指發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)輸出的額定電壓，單位是kV。 　　(2)額定電流 　　額定電流是指發(fā)電機(jī)正常并連續(xù)工作時(shí)的 工作電流，單位是kA。當(dāng)發(fā)電機(jī)其他各參數(shù)都在額定的情況下，發(fā)電機(jī)以該電流運(yùn)行，其定子繞組的溫升不會(huì)超過(guò)允許的范圍。 　　(3)轉(zhuǎn)速 　　發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是指發(fā)電機(jī)主軸在1min內(nèi)的 旋轉(zhuǎn)速度。該參數(shù)是判斷發(fā)電機(jī)性能好壞的重要參數(shù)之一。 　　(4)頻率 　　頻率是指發(fā)電機(jī)中交流電正弦波周期的倒數(shù)，其單位為赫茲(Hz)。例如一臺(tái)發(fā)電機(jī)的頻率為50Hz，則表明其交變電流的方向等參數(shù)1s改變50次。 　　(5)功率因數(shù) 　　發(fā)電機(jī)是靠電磁轉(zhuǎn)換進(jìn)行發(fā)電的，其輸出的功率可以分為兩種，即無(wú)功功率和有功功率。無(wú)功功率主要是用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，進(jìn)行電與磁的轉(zhuǎn)換;而有功功率則是為用戶提供的。在發(fā)電機(jī)輸出的總功率中，有功功率所占的比例就是功率因數(shù)。 　　(6)定子接法 　　發(fā)電機(jī)的定子接法主要可以分為兩種，即三角形(△形)聯(lián)結(jié)和星形(Y形)聯(lián)結(jié)，如圖9所示。在發(fā)電機(jī)中，通常發(fā)電機(jī)定子的3個(gè)繞組一般都聯(lián)結(jié)成星形。 　　(7)絕緣等級(jí) 　　發(fā)電機(jī)的絕緣等級(jí)主要是指其絕緣材料耐高溫的等級(jí)。在發(fā)電機(jī)中絕緣材料是較為薄弱的環(huán)節(jié)，該材料在過(guò)高的溫度中很容易加速老化甚至損壞，所以不同的絕緣材料其耐熱等級(jí) 　　也有所區(qū)別。該參數(shù)通常是用字母表示的，其中Y 表示耐熱溫度為90℃，A 表示耐熱溫度為105℃，E 表示耐熱溫度為120℃，B 表示耐熱溫度為130℃，F(xiàn) 表示耐熱溫度為155℃，H 表示耐熱溫度為180℃，C 表示耐熱溫度為180℃以上。 　　(8)其他 　　在發(fā)電機(jī)中，除上述技術(shù)參數(shù)外，還有發(fā)電機(jī)的相數(shù)、機(jī)組總重量和制造日期等參數(shù)。這些參數(shù)在識(shí)讀時(shí)比較直觀易懂，主要供使用者在使用時(shí)或是購(gòu)買時(shí)參考。 　　三、發(fā)電機(jī)在線路中的符號(hào)標(biāo)識(shí) 　　發(fā)電機(jī)是電力拖動(dòng)、機(jī)床等控制線路中必不可少的部件之一。在繪制各控制線路對(duì)應(yīng)的原理圖時(shí)，發(fā)電機(jī)并不是用其實(shí)際外形體現(xiàn)，而是由代表其功能的圖樣或簡(jiǎn)圖、字母等符號(hào)進(jìn)行標(biāo)識(shí)的。發(fā)電機(jī)的符號(hào)與電動(dòng)機(jī)符號(hào)相似，一般用字母“G”文字符號(hào)標(biāo)識(shí)。其中G表示發(fā)電機(jī)，GD表示直流發(fā)電機(jī)，GA表示交流發(fā)電機(jī)(異步發(fā)電機(jī))，GS表示同步發(fā)電機(jī)，GH表示永磁發(fā)電機(jī)。根據(jù)這些不同的字母標(biāo)識(shí)，可以快速識(shí)別出該線路中使用的發(fā)電機(jī)的類型。