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(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(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)針方向旋轉(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(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(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。

增壓后的柴油發(fā)電機(jī)組性能 1、動(dòng)力 柴油發(fā)電機(jī)組的柴油機(jī)經(jīng)過增壓后進(jìn)氣量增大，供油量也隨之增大，因此而使柴油機(jī)的功率也大大增大，動(dòng)力得到提高。 2、消耗率 增壓后的柴油發(fā)電機(jī)組的過量空氣系數(shù)大大提高，這有利于改善燃燒過程，提高工作循環(huán)的指示熱效率。因此降低了柴油發(fā)電機(jī)組的燃油消耗率。 3、排放 柴油機(jī)增壓后進(jìn)氣量的加大改變了混合氣體的密度，使混合氣體變稀，減少了有害物的排放，因此增壓有利于降低排放。 4、燃燒和排氣噪聲 柴油機(jī)組增壓后，由于壓縮壓力與進(jìn)氣溫度增加，使燃料的之燃?xì)饪s短，降低燃燒噪聲。排氣可以在渦輪機(jī)中進(jìn)一步膨脹，所以排氣噪聲也會(huì)隨之下降。

如何通過排氣的顏色判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀態(tài) 柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)，燃料在氣缸內(nèi)燃燒后生成廢氣排出機(jī)外。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常和燃料燃燒時(shí)，廢氣中主要有水蒸氣(H2O)、二氧化碳(CO2)和氮?dú)?N2)，廢氣一般呈淺灰色。當(dāng)燃料不燃燒或發(fā)動(dòng)機(jī)工作不正常時(shí)，廢氣中還會(huì)有碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化合物(NOx)和碳粒等有害物質(zhì)存在，使廢氣的顏色呈現(xiàn)白色、黑色或藍(lán)色?？梢姡l(fā)動(dòng)機(jī)排氣的顏色能反映燃料燃燒狀況和發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀態(tài)。因此，維修人員可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的顏色判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀態(tài)。 一、 排氣冒黑煙 排氣中的黑煙主要是燃料不燃燒的碳粒。因此，燃油供給系統(tǒng)燃料的過量供給，進(jìn)氣系統(tǒng)空氣量減少，缸體、缸蓋與活塞構(gòu)成的燃燒室的密封性差，噴油器噴射質(zhì)量差等因素都會(huì)使燃料燃燒不全，從而使排氣冒黑煙。排氣冒黑煙主要有以下原因： 1.高壓油泵供油量過大或各缸供油量不均勻 2.氣門密封不嚴(yán)，造成漏氣，氣缸壓縮壓力低 3.空氣濾清器進(jìn)氣道阻塞、進(jìn)氣阻力大，使進(jìn)氣量不足 4.缸套、活塞、活塞環(huán)嚴(yán)重磨損 5.噴油器工作不良 6.發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) 7.噴油泵供油提前角過小，燃燒過程后移到排氣過程進(jìn)行 8.汽油電噴系統(tǒng)控制失效故障等 對(duì)于冒黑煙的發(fā)動(dòng)機(jī)可通過高壓油泵調(diào)校，噴油器噴射試驗(yàn)檢查，氣缸壓縮壓力測(cè)量，進(jìn)氣道清潔，供油提前角的調(diào)整、汽油電噴系統(tǒng)故障診斷等工作予以檢查和排除。 二、 排氣冒白煙 排氣中的白煙主要是未充分霧化和燃燒的燃油顆?；蛩虼?，凡是導(dǎo)致燃油無法霧化或水進(jìn)入氣缸內(nèi)都會(huì)使排氣冒白煙。歸納主要有以下原因： 1.氣溫低且氣缸壓力不足，燃油霧化不好，特別是冷起動(dòng)初期排氣冒白煙 2.缸墊損壞，冷卻水滲入氣缸內(nèi) 3.缸體裂，冷卻水滲入氣缸內(nèi) 4.燃油中含水量大等 冷起動(dòng)時(shí)排氣冒白煙，發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)后白煙消失應(yīng)視為正常，若機(jī)組（修理服務(wù)）正常運(yùn)行時(shí)仍冒白煙則為故障，應(yīng)通過觀察水箱內(nèi)冷卻水是否不正常消耗，各缸工作是否正常，油水分離器是否水量過多等進(jìn)行檢查和分析，排除故障部位 三、排氣冒藍(lán)煙 排氣中的藍(lán)煙主要是機(jī)油過量竄入燃燒室參與燃燒的結(jié)果。因此，凡是導(dǎo)致機(jī)油竄入燃燒室的原因都會(huì)使排氣冒藍(lán)煙。歸納主要有以下原因： 1.活塞環(huán)斷 2.油環(huán)上回油孔被積碳堵塞，失去刮油作用 3.活塞環(huán)開口轉(zhuǎn)到一起，造成機(jī)油從活塞環(huán)開口上竄 4.活塞環(huán)磨損嚴(yán)重或被積碳卡滯在環(huán)槽內(nèi)，失去密封作用 5.氣環(huán)上下方向裝反，把機(jī)油刮入氣缸內(nèi)燒掉 6.活塞環(huán)彈力不夠，質(zhì)量不合格 7.氣門導(dǎo)管油封裝配不當(dāng)或老化失效、失去密封作用 8.活塞、缸筒嚴(yán)重磨損 9. 機(jī)油加入量過多，使機(jī)油飛濺過多，油環(huán)來不及刮下缸壁多余的機(jī)油等 排氣冒藍(lán)煙必然伴隨著油消耗增多，有的操作員稱“燒機(jī)油”。機(jī)油、燃油消耗比一般為0.5%～0.8%，機(jī)油消耗過此值時(shí)排氣中將有藍(lán)煙產(chǎn)生。發(fā)動(dòng)機(jī)冒藍(lán)煙的故障，一般要通過發(fā)動(dòng)機(jī)解體、檢查，才能找出原因并確定排除故障的方案。冷機(jī)狀態(tài)排煙發(fā)藍(lán)，但機(jī)油消耗正常的，與燃料有關(guān)，視為正常。 發(fā)動(dòng)機(jī)排煙一般應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)狀態(tài)時(shí)檢查，通過發(fā)動(dòng)機(jī)低速、中速、高速及加速過程中排煙顏色的變化進(jìn)行分析