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柴油发电机的工作原理 工作原理 一、柴油发电机组生成机理： 柴油发电机组中常用的发电机为同步交流发电机，是以电磁感应为基础的旋转式机械。根据其结构特点可分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 柴油发电机组工作结构图 二、交流发电机生成机理 以旋转电枢式同步发电机为例介绍柴油机组中发电机的工作原理。 旋转磁极式发电机产生电动势的原理与旋转电枢式相同，都是电磁感应现象。而主要区别有两点： （1）产生感应电流的方式：旋转电枢式发电机通过电枢的旋转使闭合线圈的磁通量变化，从而产生感应电流；旋转磁极式发电机则通过磁极的旋转使定子线圈切割磁力线，从而在定子线圈中产生感应电流。 （2）电力输出方式：旋转电枢式发电机通过电刷和集电环向外接电路供电；而旋转磁极式发电机则直接将电力送往外接电路，因此相对于旋转电枢式、旋转磁极式发电机可提供电高的电压，适用于大型发电机。 1、电动势的产生 ● 当导体切割磁场的磁力线时，会在导体中产生感应电动势。 ● 线圈abcd代表整个电伛绕组、其两端分别固定在同一转轴上的滑环1和2上，两者同轴旋转，且相对位置和连接关系不随转子位置的变化而变化。电刷A和B通过刷架固定在发电机的端盖上、且与滑环1、2的滑动接触关系不变。 ● 当电枢沿顺时针方向旋转，ab边处于N极下时、山边的感应电动势方向为由c至d，并设此时电动势方向为正方向;当电枢旋转180。后、ab边处于S极下，cd边处于N极下，此时ab和cd边中的电动势均改变方向，显然此时电动势为负值。 由上述过程可知，对于一对磁极的单向同步交流发电机、其转子旋转一周，在电枢绕组中产生一个周波的交流电动势。若磁通密度B按正弦规律分布，则可产生正弦交流电动势。而对于三相同步交流发电机、其各项绕组产生交流电动势的原理与单项同步交流发电机完全相同。 2、电动势的大小 根据电磁感应定律,当导体与磁场发生相对运动时、导体中的感应电动势e可由式求得: E=BLV ● B——磁通密度； ● L——导体在磁场中的有效长度； ● V——导体垂直于磁场方向的运动速度。 而正弦交流电动势的有效值E计算： E=Kn ● 式中n——发电机转速； ● K——发电机的结构常数。 同步交流发电机制成后，其结构常数K已成定值。因此，可通过改变发电机的转速n或每极磁通来调整其输出电压的高傲。但是，通常情况下要求电动势的频率f恒定，而频率f与转速n成正比，所以发电机的转速是不能随便调整的。因此，主要通过调节同步交流发电机磁通量的大小，达到调整其输出电压的目的。 3、电动势的频率 ● 当发电机磁极对数一定时(如P=1)，其转子每旋转一周，电枢绕组可产生一个周波的交流电动势。转子旋转两周，产生两个周波的交流电动势，苦转子每秒旋转n/60周，则产生n/60周/s的交流电动势。由此可知，交流电动势的频率f与发电机转速n成正比。 ● 当发电机的转速一定时(如n=1周/s)，磁极对数P=1，转子每旋转一周产生一个周波的交流电动势。磁极对数P=2，转子每旋转一周产生两个周波的交流电动势。若为P对磁极，转子每旋转一周产生P个周波的交流电动势。由此可知，交流电动势的频率f还与磁极对数P成正比。 综上所述，同步交流发电机电动势的频率f与其转速n 和磁极对数P成正比，因此f的计算公式为： F=P*n/60 (周/s) 改变同步交流发电机的转速n或磁极对数P,均可改变其频率f。但是，发电机制成后，其磁极对数P是不能改变的因此,只能通过改变转速n来调整频率f。一旦频率f达到额定值后，就不能再随便改变转速n。 4、改善电动势波形的措施 根据要求，同步交流发电机输出电压应为正弦波。但是，由于发电机定子铁芯结构、磁极结构、电枢绕组结构、三相发电机电枢绕组的连接形式等因素的影响，电动势的波形会产生畸变，形成非正弦交流电动势。 非正弦交流电动势中除含有基波分量外，还含有频率不同的许多高次谐波分量。不仅严重影响发电机的性能和工况，还影响用电设备的正常工作。因此，在设计、生产同步交流发电机时，采取了诸多方法，改善电动势波形，使其成为正弦波。其具体方法有：改善磁极形状、采用斜槽定子、改善定子绕组结构和三相发电机采用星形接法。 （1）改善磁极形状：磁极的分布规律由磁极的形状决定，将磁极尖削尖或采用扭斜磁极，使磁通密度B近似按正弦规律分布，进而使电动势成为正弦波； （2）采用斜槽定子：将定子铁芯扭斜一个槽距的位置，使其成为斜糟定子，无论转子旋转至何种位置，磁极端画所覆盖的铁芯齿面积始终保持不变，这样可消除齿谐波的影响； （3）改善定子绕组结构：同步交流发电机通常采用短距分布式绕组结构，可消除或削弱许多高次谐波分量，使电动势接近于正弦波； （4）三相发电机采用星形接法：三相同步发电机的三相电枢绕组采用星形接法，其线电压中将不再含有三次及三的整倍数次谐波分量·改善线电压的波形。 5、同步交流发电机励磁方式 发电机励磁功率的产生方式，称为其励磁方式。同步交流发电机的励磁方式有他励式和自励式两种。 （1）他励式：励磁功率由本身以外的其他电源供给，这种发电机称为:他励式发电机。根据获得励磁功率形式的不同，他励式交流发电机又有采用血流励磁机励磁和采用无刷交流励磁机励磁之分。其中、采用直流励磁机励磁是靠同轴转动的并励直流发电机供给励磁功率的；采用无刷交流励磁机励磁是由同轴转动的交流励磁发电机供给励磁功率的。 （2）自励式：励磁功率由本身供给的发电机称为自励式发电机。其励磁功率一般由以下三种方法获得：直接从同步交流发电机输出端取得，由安装在同步交流发电机的定子槽中的副绕组供给；发电机电枢绕组为带抽头式的，由抽头处引出部分电枢绕组供给。 综上所述，无论是他励式同步交流发电机，还是自励式同步交流发电机，改变励磁电流的大小，均可调整发电机的输出电压。

柴油发电机组发生故障拉缸了怎么处理 柴油发电机组拉缸故障的表现特征： 1、柴油发电机组发生拉缸后的外部特征是声音发生变化，排气冒黑烟。 2、活塞、活塞环及气缸套工作表面被破坏，气体密封失效，机油的消耗量及窜气量迅速增加，使发动机不能正常运转，甚至在很短的时间内，由于活塞、活塞环与缸套咬死而停车。 柴油发电机组拉缸故障的原因： 1、拉缸的主要原因实际上是活塞、活塞环与气缸套表明由于高温而‘熔接’拉伤，即活塞不与气缸套之间由于油膜中断产生干磨擦，炽热的磨擦热引起金属的显微熔化而粘着，并将附近的金属质点扯断。 2.柴油发电机组拉缸的根本的原因是油膜中断。根据气体密封的要求，活塞环与气缸套之间的间隙应尽可能小，这就使它们的润滑条件十分不利。当由于接触表面超负荷，使气缸套表面与活塞环工作面之间由于直接接触而剧烈磨擦，产生大量的磨擦热，使工作表面的温度急剧上升，其后果是两个磨擦表面熔接粘附而造成拉伤。 　　由此可见，供油状况不良，窜气严重，零件过大的接触应力破坏油膜，是造成拉缸的主要原因。除了润滑、配合间隙、零件制造质量外，使用不当也可能造成柴油发电机组拉缸故障，具体地说有如下几点： 　　1.活塞与气缸套配合间隙过小，或在正式带负荷工作以前没有经过良好的磨合。 　　2.润滑不良，如间隙小、机油稀或在装配时未涂油等。 　　3.柴油机过热。 　　4.装配时机体不清洁或活塞装得太死。 　　5.活塞及活塞环质量差。 　　从使用的角度讲，还要注意尽量避免突然增加负荷或紧急停车，起动前 用摇把将曲轴转动几圈，使磨擦表面保持一定的润滑油。 6.机组拉缸的表现油路、电路和气管密封性，供油不足是很常见的表现，电路的原因需要检查手动调速或者电子调速是否过高，密封性要检查气管卡箍是否密封良好。 柴油发电机组是机动性强的特色供电设备。因其使用基本不受场所的限制，且能够连续、稳定、安全地提供电能，因而被广泛地引用于应急供电设备。作为应急电源，在使用、管理方面有着特殊的要求，避免故障的发生，使供电的保障受影响，甚至导致整机的报废，造成重大的损失。本文以某单位采用的12V135AJZD高速柴油机配以上海电机（集团）公司革新电机厂生产的T2XU-250-4三相同步发电机作为应急电源，在使用过程中，出现严重“拉缸”、活塞烧熔等，导致整机报废的事故进行分析，探讨其故障的原因及避免再次发生此类故障现象的日常管理应注意的问题。 　 故障分析 　　上述现象是一起因拉缸导致柴油机报废的重大事故。从发动机的工作原理可知，引起柴油机产生“拉缸”的原因有很多，如：活塞—连杆组变形，发动机不完全燃烧或后燃，超负荷运转，冷却水温度过高，润滑油温度过高或压力过低等等。这些都可引起柴油机在工作过程中，使活塞与缸套之间因为缺乏一层润滑油膜的润滑作用而导致活塞（环）与缸套内壁的直接接触，在相对的运动过程中，接触的金属表面氧化层被磨掉后，金属原子间的吸引力大，且熔点又相对减低；加上在相对运动过程因摩檫产生大量的热量没有及时地被带走，引起极部高温，温度的积累达到一定的值，使两金属熔焊在一起。随着活塞上、下往复运动的撕（推）拉作用，使缸套上的材料比较薄弱部分出现细小裂纹，极少量润滑油的进入裂纹处后，由于活塞的推压，裂纹部分形成一个密闭的空间，油压剧增，裂纹进一步扩张深入，终可使裂纹透过缸套或是撕下金属碎屑。造成缸套冷却水漏入油底壳或引起润滑油滤器的堵塞等事故。另外，由于“拉缸”破坏了原有的活塞与缸套的配合间隙，使吸入的空气涡动效果变差，喷入燃油的雾化质量变差，引起后燃严重，且“拉缸”产生的热量没有及时散出去，缸内的温度上升过高，进而引起活塞头部的熔化、烧塌等现象。海锋柴油发电机组提供技术支持。 　　从上面分析可见，造成上述严重事故的根本原因是润滑不良引起的。该机润滑系统采用飞溅润滑的形式，其润滑油路是这样：润滑油从油底壳→粗滤器→润滑油泵→细滤器→冷却器，分三路： （1）主轴承→连杆大端轴承→连杆→连杆小端轴承→活塞→油底壳； （2）摇臂轴→凸轮轴→油底壳； （3）蜗轮增压器，回油底壳。而引起润滑不良的原因有：润滑油的氧化粘度大），润滑油温度高，润滑油压力低或流量小等。因该柴油机发电机组不久前曾对发电机进行大修，同时更换润滑油，排除润滑油氧化导致粘度大，但在更换润滑油之前，没有对润滑系统进行清洗，使冷却效果变差是可能的。在试车过程中，从仪表板的指示值可知，润滑油的压力为３．２ｋｇ／ｃｍ２，而润滑油温度达到９０~９５℃、冷却水温度达到８５℃左右，温度偏高，从量油孔可见明显的油气冒出（当时已发出警告并提出温度过高处理的处理意见），导致润滑油的润滑性能变差的原因是温度问题。 　　而润滑油冷却器的冷却介质是来自发动机冷却水箱的冷却水；冷却水箱采用风冷式，由发动机通过皮带轮带动风扇转动；发动机舱的通风条件差，发动机工作时，室内温度可达４０℃以上。海锋柴油发电机组提供技术支持。正是由于周围冷却介质的温度高，润滑油冷却器脏，使润滑油冷却器的冷却效果变差，润滑油的温度偏高，粘度下降，油膜难于形成，运动副间的磨损加剧，磨掉的金属碎屑掉在油底壳中，被润滑油泵吸出，细小的金属碎屑随润滑油循环而增加磨料磨损，大颗粒的金属碎屑堵在滤器中，使进入系统的润滑油量大大下降，进一步加剧磨损，这就是为什么后来打开的润滑油细滤器中能发现大量金属碎屑。终润滑油滤器的全堵塞，造成断油，运动副的摩擦热来不及带走，使主轴承熔化、拉缸等事故。导致柴油机突然停机。

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