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，經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，經閉合的負載回路就能產生電流。 柴油發(fā)電機組工作結構圖 二、交流發(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、旋轉磁極式發(fā)電機可提供電高的電壓，適用于大型發(fā)電機。 1、電動勢的產生 ● 當導體切割磁場的磁力線時，會在導體中產生感應電動勢。 ● 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、且與滑環(huán)1、2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、山邊的感應電動勢方向為由c至d，并設此時電動勢方向為正方向;當電樞旋轉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、其轉子旋轉一周，在電樞繞組中產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整的。因此，主要通過調節(jié)同步交流發(fā)電機磁通量的大小，達到調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)，其轉子每旋轉一周，電樞繞組可產生一個周波的交流電動勢。轉子旋轉兩周，產生兩個周波的交流電動勢，苦轉子每秒旋轉n/60周，則產生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、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)電機定子鐵芯結構、磁極結構、電樞繞組結構、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、生產同步交流發(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、同步交流發(fā)電機勵磁方式 發(fā)電機勵磁功率的產生方式，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，均可調整發(fā)電機的輸出電壓。

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柴油發(fā)電機燃料供給系統(tǒng)的檢查與調整 燃料供給系統(tǒng)是柴油機的主要部分，柴油機發(fā)動不起來，很名故障往往發(fā)生在這個系統(tǒng)，因此，在日常的工作中必須對柴油弗列加濾清器進行維護保養(yǎng)，保證柴油的清潔；除對系統(tǒng)中的各零部件進行技術保養(yǎng)外，還必須定期對系統(tǒng)中的零、部件進行檢查和調整，以保證柴油機正?？煽康剡\行。 1.輸油泵工作性能的檢查 如果輸油泵裝配不當或主要零件磨損過甚、單向閥與閥座接觸不密合或彈簧失效等，均會產生漏氣、漏油或斷油現(xiàn)象。若輸油壓力或輸油量低于規(guī)定值（例如12V135型柴油機輸油壓力應大于49kPa，當噴油泵轉速在750r/min時，輸油量應大于或等于25m1/min），應拆卸檢修，將單向閥與座進行研磨，若更換新件其結合面也應研磨。輸油泵經拆修后應檢查其輸油壓力和輸油量。 （1）輸油泵密封性檢查檢查時，將輸油泵的手柄旋緊，并堵住出油口，將輸油泵浸人清潔的煤油或柴油中，以（150～200）kPa的壓縮空氣從進油口通人，若泵體與推桿之間的縫隙處只有微量空氣以氣泡形式漏出，冒泡在50m1/min以內，表明輸油泵密封性良好。 （2）輸油泵吸油能力的檢查用內徑8mm、長2m的膠皮軟管，從1m下的油箱來檢查它的吸油能力，若輸油泵在30個行程內能吸油和出油，表明它的吸油能力合格。 （3）輸油量與輸油壓力的檢查柴油機的輸油量和輸油壓力的檢查，一般應在噴油泵試驗臺上進行檢測。檢測時，啟動試驗臺，以1000r,/min轉速運轉，此時觀察其輸油量和輸油壓力。其輸油量應達到說明書的要求。在出油口全閉合情況下，出油壓力應在（100～200）kPa以上為合格。 2.噴油泵的檢查與調整 對于柴油機無論是國產的或是引進國外的，在燃料供給系統(tǒng)中，噴油泵是非常關鍵的部件。它工作的好壞，直接關系到燃油的噴油壓力，噴霧質量。為了保證柴油機正常運行，必須進行定期檢查、調整或檢修。 (1)國產柴油機噴油泵的檢查和調整如果柴油機在工作中發(fā)生振動，并有敲擊聲或排氣管冒黑煙等現(xiàn)象，一般是由于噴油泵或燃油調速系統(tǒng)零件發(fā)生故障而引起的，因此，應進行仔細檢查并分析原因。 噴油泵在使用過程中，噴油泵的柱塞偶件，出油閥偶件及操縱機件和傳動機構零件均會有磨損。若這些機件的磨損量超過規(guī)定值時，就會使燃油供給系統(tǒng)的供油量降低，各缸供油不均勻度增加，供油時間不準確，造成柴油機工作粗暴，怠速轉速不平穩(wěn)，啟動困難，功率降低，油耗率增高等不良情況，因此，柴油機長期使用后應進行檢查。 ①分列式噴油泵噴油時間的檢查 1)將 缸高壓油泵的高壓油管拆下，裝上定時管，然后壓人柴油，直到玻璃管內看見油面為止。 2)第1缸活塞在壓縮沖程的上止點，再在飛輪上裝一個360°的紙盤，并在飛輪殼上做一個記號，記下此記號相對位置，記號對準某一刻度（如0°）。 3)慢慢轉動飛輪，當玻璃管內的柴油剛剛上升時，停止轉動飛輪，再看原記號0°位置距飛輪殼記號的刻度讀數(shù)，此讀數(shù)在說明書技術要求范圍內，表明噴油時間合適，否則應進行調整。 調整時，先將高壓油泵的鎖緊螺帽松開，然后調節(jié)調整螺絲，螺絲旋進，供油時間落后，螺絲旋出，則供油時間提前。調好后將鎖緊螺帽固緊。 ②組合式噴油泵噴油提前角的檢查與調整 組合式噴油泵由油泵體、分泵、傳動機構及油量控制機構組成，其噴油提前角的檢查和調整應按分泵和總泵順序進行。 1）分泵的檢查與調整。當調整某一汽缸噴油提前角時，應使該缸處于壓縮沖程位置，同時該缸所對應的高壓油泵的柱塞在上止點，即處于噴油位置。如何確定油泵處于噴油位置呢？可按下面方法進行判斷。 （a）找飛輪上的記號。先使第1缸活塞處于上止點，再反轉曲軸至上止點前噴油提前角的數(shù)值（直接噴射式燃燒室柴油機提前角約為28°～35°，分隔式燃燒室柴油機提前角為15°～20°），此時第1分泵柱塞應是噴油位置。 （b）檢查油泵柱塞被頂起 位置，此時柱塞頂與出油閥座底平面之間間隙應為（0.4～1.0）mm，而活塞則處于壓縮沖程上止點前28°～31°。由于機件在機器內部無法直接測量，可在外部間接測量，即在調整供油時間的基礎上，用螺絲刀壓縮柱塞彈簧，加在柱塞的壓力，然后用（0.4～1.0）mm的厚薄規(guī)，在柱塞下端與調節(jié)墊塊之間插試。若不符合要求，可增減墊塊來調整。通過墊塊每增加0.4nm，供油提前角約提前1～。第1分泵調整完后，以第1缸為基準，再按噴油泵的供油順序和間隔角度調整其余各缸。