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柴油發(fā)電機的工作原理
工作原理
一、牡丹江海林當?shù)夭裼桶l(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(jù)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(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(jīng)閉合的負載回路就能產(chǎn)生電流。
柴油發(fā)電機組工作結構圖
二、牡丹江海林當?shù)亟涣靼l(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(chǎn)生電動勢的原理與旋轉電樞式相同,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(chǎn)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(chǎn)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、牡丹江海林當?shù)匦D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、牡丹江海林當?shù)仉妱觿莸漠a(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、牡丹江海林當?shù)仄鋬啥朔謩e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、牡丹江海林當?shù)厍遗c滑環(huán)1、牡丹江海林當?shù)?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、牡丹江海林當?shù)厣竭叺母袘妱觿莘较驗橛蒫至d,并設此時電動勢方向為正方向;當電樞旋轉180。后、牡丹江海林當?shù)豠b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、牡丹江海林當?shù)仄滢D子旋轉一周,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、牡丹江海林當?shù)仄涓黜椑@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、牡丹江海林當?shù)仉妱觿莸拇笮?
根據(jù)電磁感應定律,當導體與磁場發(fā)生相對運動時、牡丹江海林當?shù)貙w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(shù)。
同步交流發(fā)電機制成后,其結構常數(shù)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(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與轉速n成正比,所以發(fā)電機的轉速是不能隨便調(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、牡丹江海林當?shù)仉妱觿莸念l率
● 當發(fā)電機磁極對數(shù)一定時(如P=1),其轉子每旋轉一周,電樞繞組可產(chǎn)生一個周波的交流電動勢。轉子旋轉兩周,產(chǎn)生兩個周波的交流電動勢,苦轉子每秒旋轉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(shù)P=1,轉子每旋轉一周產(chǎn)生一個周波的交流電動勢。磁極對數(shù)P=2,轉子每旋轉一周產(chǎn)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(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速n。
4、牡丹江海林當?shù)馗纳齐妱觿莶ㄐ蔚拇胧?
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)電機定子鐵芯結構、牡丹江海林當?shù)卮艠O結構、牡丹江海林當?shù)仉姌欣@組結構、牡丹江海林當?shù)厝喟l(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,還影響用電設備的正常工作。因此,在設計、牡丹江海林當?shù)厣a(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、牡丹江海林當?shù)夭捎眯辈鄱ㄗ?、牡丹江海林當?shù)馗纳贫ㄗ永@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(shù)次諧波分量·改善線電壓的波形。
5、牡丹江海林當?shù)赝浇涣靼l(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、牡丹江海林當?shù)夭捎弥绷鲃畲艡C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(diào)整發(fā)電機的輸出電壓。
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柴油發(fā)電機組的壓縮比降低的原因
壓縮比為柴油發(fā)電機氣缸總容積與燃燒室容積之比,它的變化,不僅影響柴油機的動力性和經(jīng)濟性,而且影響其啟動性能。下面就為大家介紹一下壓縮比降低的原因:
一、牡丹江海林附近活塞在壓縮終了時的位置偏低
1,相關零件變形或主要尺寸極差。例如在磨削曲軸連桿軸頸時,沒有調(diào)整好偏心距,使磨削后的曲軸回轉半徑變??;連桿彎曲,使連桿大、牡丹江海林附近小端孔中心距縮短;活塞銷座孔鉸偏,使活塞銷座孔中心線至活塞頂平面距離縮短。這些因素,都會造成活塞在壓縮上止點時的位置下移,壓縮比下降。因此,修理中應遵守操作規(guī)范,保證修理質(zhì)量;同時在換件時不要忘了檢查,不要錯換或裝用不合格零件。換件時應檢查的內(nèi)容有:曲軸回轉半徑,連桿大、牡丹江海林附近小端孔的中心距,活塞銷座孔中心線至活塞頂平面的距離,機體上平面與主軸承座孔中心線之間的距離。
2,相關零件配合間隙過大。當曲軸主軸承與主軸頸、牡丹江海林附近連桿軸承與連桿軸頸、牡丹江海林附近連桿襯套與活塞銷或活塞銷與銷座孔的配合間隙過大時,在壓縮過程中,往往會造成活塞上止點的實際位置下移,使壓縮比下降。因此,修理中應將這些配合間隙控制在允許值范圍內(nèi)。
二、牡丹江海林附近燃燒室容積偏大
1,氣缸墊厚度超過設計要求,或人為地增加了缸墊厚度。此時應更換符合要求的缸墊。
2,氣門與氣門座嚴重磨損,氣門下沉量過大(甚至超過極限值)。此時應更換氣門與門座圈。
3,活塞頂部凹坑(燃燒室的組成部分)燒蝕缺損,或換錯零件,使凹坑容積過大(可用注水對比法檢查)。此時應換用合格的活塞。
4,缸蓋上的渦流室燒損,或質(zhì)量不合格,容積過大(可用注水對比法檢查)。此時應更換合格的缸蓋。
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柴油發(fā)電機啟動后在低速下暖機有什么用呢
柴油發(fā)電機啟動后應先在低速下進行暖機,一般為600r/min,然后才能逐漸提高轉速,絕不允許猛加油門使轉速突然升高,其原因是:(1)機器剛發(fā)動機溫低,機油粘度大,機油不能迅速進人各軸承間隙內(nèi)及活塞與汽缸套之間;(2)柴油機未運轉時,各軸頸是全部壓在軸承上,在常情況下,軸頸與軸承之間僅有極少量的油膜存在,剛啟動時,各軸頸與軸承之間幾乎處干磨擦狀態(tài)有機器逐漸走熱,機溫逐漸上升時,機油變稀機油才逐漸被壓人軸承內(nèi)和各運動件間隙之間,形成油膜得到潤滑;(3)柴油機剛啟動,若猛加油門將會引起下列后果:①猛加油門,供油量突增,轉速由低速猛增到高速,對曲軸連桿機構產(chǎn)生一個沖擊力,有間隙的部位會產(chǎn)生敲擊,影響其強度,加大磨損;②由于油量猛增,而吸氣量短時間供應不足,就會產(chǎn)生冒黑煙,既浪費油料又會產(chǎn)生積炭增加磨損;③猛開油門,轉速突增,調(diào)速器動作來不及起調(diào)速作用,往往會產(chǎn)生瞬間超速等后果。
柴油機啟動后,在 轉速范圍內(nèi),空負荷運轉時應注意下列問題:
(1)檢查機油壓力表指示的壓力,應在(200~500)kPa范圍,但不同型號柴油機各有具體規(guī)定,康明斯各系列柴油機機油壓力。
(2)檢查外部各管系與零件連接處有無漏油、牡丹江海林同城漏水現(xiàn)象。
(3)觀察柴油機排煙是否正常,運轉中有無異常雜音。
(4)空載低速運轉時間不宜過長,以免燃燒室內(nèi)引起結炭結焦現(xiàn)象,因此,應逐漸提高轉速,從60r/min提高到1000r/min左右進行暖機。
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