柴油發(fā)電機(jī)的工作原理 工作原理 一、柴油發(fā)電機(jī)組生成機(jī)理： 柴油發(fā)電機(jī)組中常用的發(fā)電機(jī)為同步交流發(fā)電機(jī)，是以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式兩種。 在柴油機(jī)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(dá)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(zhuǎn)動的力量，從而帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。 將無刷同步交流發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，利用‘電磁感應(yīng)’原理，發(fā)電機(jī)就會輸出感應(yīng)電動勢，經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。 柴油發(fā)電機(jī)組工作結(jié)構(gòu)圖 二、交流發(fā)電機(jī)生成機(jī)理 以旋轉(zhuǎn)電樞式同步發(fā)電機(jī)為例介紹柴油機(jī)組中發(fā)電機(jī)的工作原理。 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動勢的原理與旋轉(zhuǎn)電樞式相同，都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。而主要區(qū)別有兩點： （1）產(chǎn)生感應(yīng)電流的方式：旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)通過電樞的旋轉(zhuǎn)使閉合線圈的磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流；旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)則通過磁極的旋轉(zhuǎn)使定子線圈切割磁力線，從而在定子線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。 （2）電力輸出方式：旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)通過電刷和集電環(huán)向外接電路供電；而旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)則直接將電力送往外接電路，因此相對于旋轉(zhuǎn)電樞式、旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)可提供電高的電壓，適用于大型發(fā)電機(jī)。 1、電動勢的產(chǎn)生 ● 當(dāng)導(dǎo)體切割磁場的磁力線時，會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)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(zhuǎn)軸上的滑環(huán)1和2上，兩者同軸旋轉(zhuǎn)，且相對位置和連接關(guān)系不隨轉(zhuǎn)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(jī)的端蓋上、且與滑環(huán)1、2的滑動接觸關(guān)系不變。 ● 當(dāng)電樞沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，ab邊處于N極下時、山邊的感應(yīng)電動勢方向為由c至d，并設(shè)此時電動勢方向為正方向;當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)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(fù)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(jī)、其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)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(jī)、其各項繞組產(chǎn)生交流電動勢的原理與單項同步交流發(fā)電機(jī)完全相同。 2、電動勢的大小 根據(jù)電磁感應(yīng)定律,當(dāng)導(dǎo)體與磁場發(fā)生相對運動時、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢e可由式求得: E=BLV ● B——磁通密度； ● L——導(dǎo)體在磁場中的有效長度； ● V——導(dǎo)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(jī)轉(zhuǎn)速； ● K——發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)。 同步交流發(fā)電機(jī)制成后，其結(jié)構(gòu)常數(shù)K已成定值。因此，可通過改變發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速n成正比，所以發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)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(jī)磁通量的大小，達(dá)到調(diào)整其輸出電壓的目的。 3、電動勢的頻率 ● 當(dāng)發(fā)電機(jī)磁極對數(shù)一定時(如P=1)，其轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，電樞繞組可產(chǎn)生一個周波的交流電動勢。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)兩周，產(chǎn)生兩個周波的交流電動勢，苦轉(zhuǎn)子每秒旋轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)速n成正比。 ● 當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一定時(如n=1周/s)，磁極對數(shù)P=1，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個周波的交流電動勢。磁極對數(shù)P=2，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生兩個周波的交流電動勢。若為P對磁極，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)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(jī)電動勢的頻率f與其轉(zhuǎn)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(jī)的轉(zhuǎn)速n或磁極對數(shù)P,均可改變其頻率f。但是，發(fā)電機(jī)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(zhuǎn)速n來調(diào)整頻率f。一旦頻率f達(dá)到額定值后，就不能再隨便改變轉(zhuǎn)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(jī)輸出電壓應(yīng)為正弦波。但是，由于發(fā)電機(jī)定子鐵芯結(jié)構(gòu)、磁極結(jié)構(gòu)、電樞繞組結(jié)構(gòu)、三相發(fā)電機(jī)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(yán)重影響發(fā)電機(jī)的性能和工況，還影響用電設(shè)備的正常工作。因此，在設(shè)計、生產(chǎn)同步交流發(fā)電機(jī)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(jié)構(gòu)和三相發(fā)電機(jī)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(jìn)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(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)：同步交流發(fā)電機(jī)通常采用短距分布式繞組結(jié)構(gòu)，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(jī)采用星形接法：三相同步發(fā)電機(jī)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(jī)勵磁方式 發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)稱為:他勵式發(fā)電機(jī)。根據(jù)獲得勵磁功率形式的不同，他勵式交流發(fā)電機(jī)又有采用血流勵磁機(jī)勵磁和采用無刷交流勵磁機(jī)勵磁之分。其中、采用直流勵磁機(jī)勵磁是靠同軸轉(zhuǎn)動的并勵直流發(fā)電機(jī)供給勵磁功率的；采用無刷交流勵磁機(jī)勵磁是由同軸轉(zhuǎn)動的交流勵磁發(fā)電機(jī)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(jī)稱為自勵式發(fā)電機(jī)。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(jī)輸出端取得，由安裝在同步交流發(fā)電機(jī)的定子槽中的副繞組供給；發(fā)電機(jī)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(jī)，還是自勵式同步交流發(fā)電機(jī)，改變勵磁電流的大小，均可調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出電壓。

應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的選擇 如何選擇發(fā)電機(jī)組 1.應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的選擇 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)主要用于重要場所，在緊急情況或事故停電后瞬間停電，通過應(yīng)急發(fā)電機(jī)組迅速恢復(fù)。 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的工作有兩個特點： 第1個特點是作應(yīng)急用，連續(xù)工作的時間不長，一般只需要持續(xù)運行幾小時（≤12H）； 第2個特點是作備用，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組平時處于停機(jī)等待狀態(tài)，只有當(dāng)主用電源全部鼓障斷電后，應(yīng)急柴油　發(fā)電機(jī)組才起動運行供給緊急用電負(fù)荷，當(dāng)主用電源恢復(fù)正常后，隨即切換停機(jī)。 （1） 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)容量的確定 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的標(biāo)定容量為經(jīng)大氣修正后的12h標(biāo)定容量，其容量應(yīng)能滿足緊急電總計算負(fù)荷，并按　發(fā)電機(jī)容量能滿足一級負(fù)荷中單臺 容量電動機(jī)起動的要求進(jìn)行校驗。應(yīng)急發(fā)電機(jī)一般選用三相交流　同步發(fā)電機(jī)，其標(biāo)定輸出電壓為400V （2） 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組臺數(shù)的確定 有多臺發(fā)電機(jī)組備用時，一般只設(shè)置1臺應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組，從可靠性考慮也可以選用2臺機(jī)組并聯(lián)進(jìn)行　供電。供應(yīng)急用的發(fā)電機(jī)組臺數(shù)一般不宜超過3臺。當(dāng)選用多臺機(jī)組時，機(jī)組應(yīng)盡量選用型號、容量相同，調(diào)壓、調(diào)速特性相近的成套設(shè)備，所用燃油性質(zhì)應(yīng)一致，以便進(jìn)行維修保養(yǎng)及共用備件。當(dāng)供應(yīng)急用的　發(fā)電機(jī)組有2臺時，自起動裝置應(yīng)使2臺機(jī)組能互為備用，即市電電源故障停電經(jīng)過延時確認(rèn)以后，發(fā)出　自起動指令，如果第1臺機(jī)組連續(xù)3次自起動失敗，應(yīng)發(fā)出報警信號并自動起動第2臺柴油發(fā)電機(jī)。 （3） 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的選擇 應(yīng)急機(jī)組宜選用高速、增壓、油耗低、同容量的柴油發(fā)電機(jī)組。高速增壓柴油機(jī)單機(jī)容量較大，占據(jù)空　間??；柴油機(jī)選用配電子調(diào)速裝置，調(diào)速性能較好；發(fā)電機(jī)宜選用配無刷勵磁同步電機(jī)，進(jìn)行較可靠，故障率低，維護(hù)檢修較方便；排煙管出口宜裝設(shè)消聲器，以減　小噪聲對周圍環(huán)境的影響。 （4） 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的控制 應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的控制應(yīng)具有快速自起動及自動投入裝置。當(dāng)主用電源故障斷電后，應(yīng)急機(jī)組應(yīng)能快速自　起動并恢復(fù)供電，一級負(fù)荷的允許斷電時間從十幾秒至幾十秒，應(yīng)根據(jù)具體情況確定。當(dāng)重要工程的主　用電源斷電后，首先應(yīng)以過3-5S的確定時間，以避開瞬時電壓降低及市電網(wǎng)合閘或備用電源自動投入的　時間，然后再發(fā)出起動應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的指令。從指令發(fā)出、機(jī)組開始起動、升速到能帶全負(fù)荷需要一段　時間。一般大、中型柴油機(jī)還需要預(yù)潤滑及暖機(jī)過程，使緊急加載時的機(jī)油機(jī)油壓力、機(jī)油溫度、冷卻　水溫度符合廠品技術(shù)條件的規(guī)定；預(yù)潤滑及暖機(jī)過程可以根據(jù)不同情況預(yù)先進(jìn)行。例如軍事通信、大型　賓館的重要外事活動、公共建筑夜間進(jìn)行大型群眾活動、醫(yī)院進(jìn)行重要外科手術(shù)等的應(yīng)急機(jī)組平時就應(yīng)　處于預(yù)潤滑及暖機(jī)狀態(tài)，以便隨時快速起動，盡量縮短故障斷電時間。 應(yīng)急機(jī)組投入進(jìn)行后，為了減少突加負(fù)荷時的機(jī)械及電流沖擊，在滿足供電要求的情況下，緊急負(fù)荷 按時間間隔分級增加。根據(jù) 標(biāo)準(zhǔn)和 軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，自動化機(jī)組自起動成功后的首次允許加載　量如下：對于標(biāo)定功率不大于250KW者，首次允許加載量不小于50％標(biāo)定負(fù)載；對于標(biāo)定功率大于250KW者　，按廠品技術(shù)條件規(guī)定。如果瞬時電壓降及過渡過程要求不嚴(yán)格時，一般機(jī)組突加或突卸的負(fù)荷量不宜　超過機(jī)組標(biāo)定容量的70％。 2、常用柴油發(fā)電機(jī)組的選擇 某些柴油發(fā)電機(jī)組在某段時間或經(jīng)常需要長時間連續(xù)地進(jìn)行，以作為用電負(fù)荷的常用供電電源，這類發(fā)　電機(jī)組稱為常用發(fā)電機(jī)組。常用發(fā)電機(jī)組可作為常用機(jī)組與備用機(jī)組。遠(yuǎn)離大電網(wǎng)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、海島、林場　、礦山、油田等地區(qū)或工礦企業(yè)，為了供給當(dāng)?shù)鼐用裆鷱S及生活用電，需要安裝柴油發(fā)電機(jī)，這類發(fā)電　機(jī)組平時應(yīng)不間斷地進(jìn)行。 國防工程、通信樞紐、廣播電臺、微波接力站等重要設(shè)施，應(yīng)設(shè)有備用柴油發(fā)電機(jī)組。這類設(shè)施用電平　時可由市電電力網(wǎng)供給。但是，由于地震、臺風(fēng)、戰(zhàn)爭等其他自然災(zāi)害或人為因素，使市電網(wǎng)遭受破壞　而停電以后，已設(shè)置的備用機(jī)組應(yīng)迅速起動，并堅持長期不間斷地進(jìn)行，以保證對這些重要工程用電負(fù)　荷的連續(xù)供電，柴油機(jī)的 經(jīng)濟(jì)運行狀態(tài)是在標(biāo)定功率的75％-90％之間。個別用電量大，輸電距離遠(yuǎn)的工程可選　用高壓發(fā)電機(jī)組。 3、柴油發(fā)電機(jī)組的訂貨要求 在作好上述各項選擇后、柴油發(fā)電機(jī)組的訂貨一般應(yīng)標(biāo)明以下內(nèi)容： （1） 機(jī)組的型號、額定功率、額定頻率、額定電壓、額定電流、相數(shù)、功率因素和接線方式等。 （2） 對機(jī)組自動化功能和性能的要求。 （3） 對柴油機(jī)，發(fā)電機(jī)和控制屏的結(jié)構(gòu)、性能、安裝尺寸的要求。 （4） 對機(jī)組的并聯(lián)運行要求：同時購買多臺機(jī)組，是否要求并聯(lián)進(jìn)行，如需要并聯(lián)進(jìn)行，還應(yīng)提出是　否需要提供并行所需的測量儀器和裝置。 （5） 對機(jī)組的附屬設(shè)備要求：國內(nèi)許多廠商把冷卻水箱（散熱器）、燃油箱、排氣消聲器、蓄電池等　也算作附屬設(shè)備，訂貨時容許提出安裝的有些要求。