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(chǔ)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(shè)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(shè)備的正常工作。因此，在設(shè)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。

柴油發(fā)電機機械故障預兆和處理 柴油發(fā)電機在運行中出現(xiàn)機械故障，輕則造成基礎(chǔ)件損壞，重則導致重大機械事故的發(fā)生。通常情況下，柴油發(fā)電機發(fā)生故障前，其轉(zhuǎn)速、聲音、排氣、水溫、機油壓力等方面會表現(xiàn)出某種異常跡象，即故障預兆特征。所以操作人員應根據(jù)預兆的特征迅速做出正確判斷，果斷采取措施，避免事故發(fā)生。 　　1、“飛車”故障預兆特征“飛車”前，柴油發(fā)電機一般都會出現(xiàn)冒藍煙、燒機油或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)現(xiàn)象。 　　處理措施：一是關(guān)油門停止供油，并踏下制動器；二是堵塞進氣管，切斷空氣的進入；三是迅速松開高壓油管停止供油；四是車用柴油發(fā)電機行走中可用高擋重負荷（制動），使發(fā)動機因扭氣不足而熄火。 　?。?、粘缸故障預兆特征 　　粘缸一般在 柴油機 嚴重缺水的情況下發(fā)生，粘缸前發(fā)動機運轉(zhuǎn)無力，水溫表指示超過１００℃，往機體上滴幾滴冷水，有“嘶嘶”的響聲，并冒白煙，水滴很快蒸發(fā)。 　　處理措施：怠速運轉(zhuǎn)一段時間或熄火搖轉(zhuǎn)曲軸幫助冷卻，使水溫降至４０℃左右，再緩慢加入冷卻水。注意不要立即加冷卻水，否則會導致機件因局部溫度突然下降過快而變形或產(chǎn)生裂紋。 　　３、搗缸故障預兆特征 　　搗缸屬破壞性較大的機械故障，除氣門落缸引起搗缸外，大多是由于連桿螺栓松退引起的，連桿螺栓松退或拉伸后，連桿軸承配合間隙增大，這時在曲軸箱部位可聽到“嗒嗒”的敲擊聲，敲擊聲由小變大， 連桿螺栓完全脫落或折斷，連桿及軸承蓋甩出，打破機體及有關(guān)零件。 　　處理措施：立即停機檢修，更換新件。 　?。础吖收项A兆特征 　　柴油機工作中轉(zhuǎn)速突然降低，負荷加重，發(fā)動機冒黑煙，機油壓力下降，曲軸箱內(nèi)發(fā)生“唧唧”的干摩擦聲。 　　處理措施：立即停機，拆蓋檢查連桿軸瓦，查明原因，維修更換。 　?。怠噍S故障預兆特征 　　當柴油機曲軸軸頸軸肩處因疲勞產(chǎn)生隱性裂紋時，故障征兆尚不明顯，隨著裂紋的擴大加重，發(fā)動機曲軸箱內(nèi)發(fā)生沉悶的敲擊聲，轉(zhuǎn)速變化時敲擊聲加重，發(fā)動機冒黑煙，不久，敲擊聲逐漸增大，發(fā)動機產(chǎn)生抖動，曲軸斷裂，隨即熄火。 　　處理措施：發(fā)現(xiàn)預兆立即停機檢查，發(fā)現(xiàn)裂紋應及時更換曲軸。 　　６、拉缸故障的前兆特征 　　排氣管嚴重冒黑煙而突然熄火，曲軸不能轉(zhuǎn)動。此時不能再啟動柴油機進行工作，而應查明原因并加以排除。 　　處理措施： 　?。ǎ保┰缙诎l(fā)現(xiàn)拉缸時應首先加大氣缸滑油注油量。如過熱現(xiàn)象沒有改變，可采取單缸停油、降低轉(zhuǎn)速、加快活塞冷卻等措施，直到過熱為止。 　　（２）當發(fā)現(xiàn)拉缸時，必須迅速降低轉(zhuǎn)速，然后停車。繼續(xù)增加活塞冷卻，同時進行盤車。 　?。ǎ常┤缫蚧钊蓝荒鼙P車時，可待活塞冷卻一段時間后，再行盤車使之活動。 　　（４）當活塞咬死的情況比較嚴重時，可向氣缸內(nèi)注入煤油，待活塞冷卻后撬動飛輪或盤車。 　?。ǎ担┑醺讬z查時，應將活塞與缸套表面上的拉缸痕跡用油石仔細磨平。損壞的活塞環(huán)必須換新。若活塞和缸套損壞嚴重，應予以換新。 　　（６）活塞裝復時，必須仔細檢查氣缸上的各注油孔注油是否正常。若活塞和氣缸套均換新，則在裝復后應進行磨合，磨合時應從低負荷開始逐漸地加負荷并連續(xù)運轉(zhuǎn)。 　?。ǎ罚┤缋资鹿什荒苄迯突虿辉试S修復時，可采取封缸方法繼續(xù)運行。