山東德州柴油發(fā)電機(jī)的工作原理 工作原理 一、山東德州柴油發(fā)電機(jī)組生成機(jī)理： 山東德州柴油發(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。 山東德州柴油發(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，會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)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(jī)的端蓋上、且與滑環(huán)1、2的滑動接觸關(guān)系不變。 ● 當(dāng)電樞沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，ab邊處于N極下時、山邊的感應(yīng)電動勢方向?yàn)橛蒫至d，并設(shè)此時電動勢方向?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ab和cd邊中的電動勢均改變方向，顯然此時電動勢為負(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、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(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(jī)轉(zhuǎn)速n成正比。 ● 當(dāng)發(fā)電機(jī)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(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、生產(chǎn)同步交流發(fā)電機(jī)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(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)勵磁方式 發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)稱為:他勵式發(fā)電機(jī)。根據(jù)獲得勵磁功率形式的不同，他勵式交流發(fā)電機(jī)又有采用血流勵磁機(jī)勵磁和采用無刷交流勵磁機(jī)勵磁之分。其中、采用直流勵磁機(jī)勵磁是靠同軸轉(zhuǎn)動的并勵直流發(fā)電機(jī)供給勵磁功率的；采用無刷交流勵磁機(jī)勵磁是由同軸轉(zhuǎn)動的交流勵磁發(fā)電機(jī)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(jī)稱為自勵式發(fā)電機(jī)。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(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，無論是他勵式同步交流發(fā)電機(jī)，還是自勵式同步交流發(fā)電機(jī)，改變勵磁電流的大小，均可調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出電壓。

柴油機(jī)在寒冷氣候下的啟動 (1)預(yù)熱當(dāng)溫度為10℃或更低時，為幫助啟動柴油機(jī)可采用進(jìn)氣空氣預(yù)熱器，預(yù)熱設(shè)備包括一個將燃油泵入進(jìn)氣歧管中的手油泵和一個將電熱塞電路接通的開關(guān)，電熱塞由蓄電池通電加熱，燃油在進(jìn)氣歧管中燃燒以加熱進(jìn)入汽缸的空氣。電熱塞系統(tǒng)向汽缸中提供的熱量使壓縮空氣溫度足以點(diǎn)燃燃油。但應(yīng)注意：幫助啟動用的蒸氣與預(yù)熱器不可聯(lián)合使用，否則會引起火災(zāi)。 冷車啟動使用預(yù)熱器的操作步驟： ①將油門調(diào)到怠速位置。將電熱塞撥動開關(guān)轉(zhuǎn)到“開”（ON）的位置上，紅色指示燈應(yīng)亮。 ②紅色指示燈燃亮20秒鐘后，開始啟動柴油機(jī)。當(dāng)柴油機(jī)一轉(zhuǎn)動后，立即開動預(yù)熱器手油泵使之保持（552～689）kPa（80～1001bf/in2）的燃油壓力。如果在20秒鐘前就用手油泵會將電熱塞弄濕妨礙加熱。 ③如果柴油機(jī)在30s內(nèi)不能啟動，應(yīng)停止轉(zhuǎn)動柴油機(jī)，等（1～2）min后再啟動。 ④在柴油機(jī)啟動后，應(yīng)慢慢泵動手油泵以保持柴油機(jī)平穩(wěn)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。在寒冷氣候條件下，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)需要（4～5）min或更長一點(diǎn)時間，才能加速。 ⑤當(dāng)柴油機(jī)走熱之后，在手油泵注油行程間不再顫動時，停止泵油。關(guān)閉并鎖上手油泵，關(guān)斷電熱塞撥動開關(guān)，紅色指示燈熄滅。 ⑥若柴油機(jī)在預(yù)熱器泵頭三個滿行程中無啟動跡象，用手摸進(jìn)氣歧管是否熱，如果不熱應(yīng)檢查電路情況。若電路良好，應(yīng)卸下進(jìn)氣歧管上靠近電熱塞處的1/8”管塞。然后合上電熱塞手動開關(guān)15s觀察1/8”管塞孔電熱塞應(yīng)呈白熱狀態(tài)。如果不是這種狀態(tài)，將電線接到（6～12）V電源上，測釁其電流值，小電流應(yīng)為（30～32）A。若電熱塞良好，再檢查手動開關(guān)和電阻情況，必要時，予以更換。 (2)啟動液輔助啟動裝置啟動液是高揮發(fā)性燃料，可在較低的汽缸溫度下燃燒。用一個壓力噴霧器或一塊用啟動液濕的布片通常能在一23℃的低溫下實(shí)現(xiàn)快速啟動。 噴霧器接頭必須安裝在柴油機(jī)進(jìn)氣歧管上或進(jìn)氣管接頭上，以便向各缸供應(yīng)等的啟動液。噴霧器上的兩個噴油孔相隔180°布置，這樣安裝使噴霧器噴霧順著進(jìn)氣歧管的孔道噴射,否則噴霧就會噴向進(jìn)氣歧管的管壁上，效果降低。 采用弗里特伽德（Fleetguaed）輔助啟動裝置時的啟動方法: ①將油門調(diào)到怠速位置； ②分離傳動機(jī)構(gòu)或?qū)⒆兯倨鲹艿娇諜n位置； ③打開手動燃油截流閥或電動截流閥； ④開動啟動機(jī)，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動時，供應(yīng)定量的啟動液直到柴油機(jī)平穩(wěn)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)為止。 在無計量設(shè)備情況下使用啟動液注意的問題： ①當(dāng)一個人啟動柴油機(jī)時，另一個人向空氣濾清器中噴霧狀啟動液。 ②啟動液煙霧被吸人到柴油機(jī)的進(jìn)氣歧管中，這樣柴油機(jī)就容易發(fā)動啟動。 由于啟動液是揮發(fā)性很強(qiáng)的燃料，不允許啟動液與明火靠近，也不允許將其與預(yù)熱器或火焰噴射設(shè)備一起使用，不得吸入啟動液煙霧，啟動液使用量過多會導(dǎo)致壓力過高，引起爆震或使柴油機(jī)超速運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，使用啟動液時，一定要注意。 啟動液輔助裝置只能在一23℃低溫下實(shí)現(xiàn)快速啟動。若低于此溫度，就需要采用直接向進(jìn)氣歧管中噴射蒸氣的辦法幫助啟動。