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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。

柴油发电机起动后排气管冒黑烟具体原因是什么 柴油发电机起动后排气管冒黑烟的故障，一般是由于柴油喷人燃烧室后燃烧不完善，造成大量的游离碳和废气一起排出所致。柴油发电机组排气冒黑烟的具体原因与排除方法如下： 1.供油提前角太小 （1）故障分析。当柴油发电机组供油提前角过小时，会造成喷油器喷油延迟，使喷入燃烧室的柴油来不及充分燃烧就被排出，即柴油机后燃严重而使排气冒黑烟。当供油提前角过小时还会导致排气温度增高，耗油量增大，功率不足等故障现象。 （2）故障排除方法。维修人员在遇到排气冒黑烟现象时，首先应检查供油提前角是否正确。 2.柴油发机组超负荷工作 （1）故障分析。柴油发电机组在运转过程中，若出现超负荷工作时，会导致喷入燃烧室的柴油增多，在燃烧室空气量不变的情况下，就会使多余的柴油得不到充分的燃烧而出现排气冒黑烟现旁 （2）故障排除方法。上述情况导致的排气冒黑烟现象，只要降低负荷使用就可。对于使用时间较长而又得不到正常维护的柴油发电机组，应降低负荷使用。 3.柴油发电机组各缸供油量不均匀 （1)故障分析。柴油发电机组在额定负荷下工作时，若各缸供油量不均匀，就会使柴油机出现冒黑烟现象，这主要是因为各缸供油量所承担的负荷是一定的，若出现个别缸供油量减少时，相比其他的缸就要超负荷工作，供油量多的缸喷人燃室的柴油多，柴油得不到充分燃烧后，就出现冒黑烟的故障现象。 （2）故障排除方法。检查是哪一缸供油量过大，可采用隔断法检查。方法是：机组起动后，分别断开喷油泵各缸的高压油管。心若某一缸断开后，黑烟消失或明显减弱，且转速下降比其他缸断油时明显，这说明该缸供油量过大。 排除方法是：拆下喷油泵到校泵中心调整各缸的供油量，使各缸供油量符合技术要求。 4.喷油器故障 （1）故障分析。喷油器若出现滴油、窜油或雾化不良时，会导致喷人燃烧室内的柴油燃烧时间延迟而出现排气冒黑烟的故障现象。 （2）故障排除方法。排除上述故障时，可用隔断法确定冒黑烟的缸，然后拆下喷油器装配到另一个气缸中，若故障转移到该缸，则说軔此喷油器有故障，应拆下在喷油器校验台上进行检查。若出现滴油、窜油或雾化不良时，应更换喷油嘴偶件并将喷油压力调整到规定要求。 5.燃烧室密封不良 （1）故障分析。燃烧室内部密封不良时，会导致气缸内部压缩空气量减少，且压缩终占时的温度和压力降低，喷人燃烧室内部的柴油由于得不到充足的空气而不能完全燃烧，使得柴油发电机组排气冒黑烟。造成燃烧室密封不良的因素较多，如活塞、活塞环和气缸套出现过度磨损，活塞环安装对口，气缸垫漏气，气门关闭不严等。 （2）故障排除方法。当柴油发电机组出现这种故障时，维修人员应拆下气缸盖和活塞连杆组件进行认真的检查并更换过度磨损的零部件。 6.进气量不足 （1）故障分析。燃烧室内部的进气量是一定的，若由于空气滤清器保养不到位、燃烧室内部积炭增多、排气管阻塞或涡轮增压器损坏等，就会使燃烧室内部的进气量减少，从而影响柴油与空气的充分燃烧，造成大量的游离碳和废气一起从排气管中排出。 （2）故障排除方法。上述故障的排除，首先应清洗空气滤清器，匿有必要，再拆下气缸盖或排气管进行检查和保养。