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。 同步交流發(fā)電機制成后，其結構常數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P,均可改變其頻率f。但是，發(fā)電機制成后，其磁極對數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。

什么原因造成的柴油機活塞環(huán)損壞？ 活塞環(huán)工作條件惡劣，如果使用、維護及裝配不當，常造成活塞環(huán)損壞，直接影響柴油機的使用可靠性和壽命。 （1）偏向磨損 1）特點：活塞環(huán)上下端面與環(huán)槽的磨損較小，單側或在圓周面上有厚度不均勻磨損；活塞環(huán)滑動面上因粘著磨損而產生縱向劃痕；活塞環(huán)與活塞頂部有竄氣的痕跡。 2）原因：活塞在氣缸中的位置不正。其主要影響因素有：新機或大修后的柴油機磨合不足；氣缸套因受熱不均而局部變形以及氣缸套裝入缸體位置不正；連桿彎曲、扭曲嚴重；曲軸軸向間隙過大等。 （2）過度磨損 1）特點：活塞環(huán)上下端面有周向劃傷且磨損嚴重，活塞環(huán)發(fā)烏；滑動面四周有細小的縱向劃痕；油環(huán)及活塞環(huán)槽回油孔周圍有大量油泥。 2）原因：造成活塞環(huán)過度磨損的直接原因是運行管理以及維護、保養(yǎng)不當。主要影響因素有：空氣弗列加濾清器濾清質量差；潤滑油型號不合要求、嚴重污染，潤滑不良；燃料中有水或雜質較多；噴油器噴油質量差；柴油機經常在大負荷、低溫狀態(tài)下工作。 （3）工作面擦傷 1）特點：活塞環(huán)單側或周向接觸面上有縱向溝槽；接觸面發(fā)生金屬剝離以及縱向大面積嚴重劃傷。工作面擦傷與粘環(huán)現象往往同時存在。 原因：造成活塞環(huán)擦傷的直接原因是活塞環(huán)與氣缸間的油膜遭到破壞，主要影響因素有：活塞與氣缸配合間隙過小；柴油機長期在高溫狀態(tài)下工作；裝配氣缸套或緊定缸蓋的方法不當而引起氣缸套變形；潤滑油不足或污染嚴重；柴油機不正常燃燒。 （4）折斷 1）特點： 道氣環(huán)以及油環(huán)斷裂較多；活塞環(huán)工作面有條紋狀拉痕現象；斷口經常發(fā)生在開口兩側的高位區(qū)。 2）原因：造成活塞環(huán)斷裂有環(huán)本身質量的原因，也有其他原因。主要影響因素有：柴油機工作過熱，因熱膨脹致使開口端相碰造成折斷；過度磨損、偏磨；選用的機油粘度過小或過大；活塞環(huán)選配、安裝方法不正確；活塞環(huán)與氣缸之間的配合間隙過小。 （5）活塞環(huán)黏結 1）特點：活塞環(huán)與活塞環(huán)槽處有大量的油泥、積炭和膠質、活塞環(huán)滑動面上呈現擦亮的光澤；活塞環(huán)彈力不足，尤其是氣環(huán)更為嚴重；活塞環(huán)滑動面上有縱向嚴重劃痕。 2）原因：造成粘環(huán)的直接原因是活塞環(huán)被油泥堆積物、積炭黏結、以及活塞環(huán)變形卡滯所致，其主要影響因素有；活塞環(huán)及環(huán)槽嚴重變形，活塞環(huán)側隙、背隙過小，使環(huán)卡死在環(huán)槽內；柴油機過熱或經常超載工作，使?jié)櫥彤a生高溫膠質；潤滑油污染嚴重、潤滑油質量差、潤滑油上竄；噴油器噴油質量差及經常爆燃等。