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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(diǎn)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(diǎn)。柴油被點(diǎn)燃,混合氣體劇烈燃燒,體積迅速膨脹,推動(dòng)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(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量,從而帶動(dòng)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(dòng)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(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),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(dòng)勢(shì)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(diǎn): (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(duì)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(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生 ● 當(dāng)導(dǎo)體切割磁場(chǎng)的磁力線時(shí),會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 ● 線圈abcd代表整個(gè)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(duì)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(dòng)接觸關(guān)系不變。 ● 當(dāng)電樞沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),ab邊處于N極下時(shí)、山邊的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)橛蒫至d,并設(shè)此時(shí)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)檎较?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(shí)ab和cd邊中的電動(dòng)勢(shì)均改變方向,顯然此時(shí)電動(dòng)勢(shì)為負(fù)值。 由上述過程可知,對(duì)于一對(duì)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(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì)。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(dòng)勢(shì)。而對(duì)于三相同步交流發(fā)電機(jī)、其各項(xiàng)繞組產(chǎn)生交流電動(dòng)勢(shì)的原理與單項(xiàng)同步交流發(fā)電機(jī)完全相同。 2、電動(dòng)勢(shì)的大小 根據(jù)電磁感應(yīng)定律,當(dāng)導(dǎo)體與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e可由式求得: E=BLV ● B——磁通密度; ● L——導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度; ● V——導(dǎo)體垂直于磁場(chǎng)方向的運(yùn)動(dòng)速度。 而正弦交流電動(dòng)勢(shì)的有效值E計(jì)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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)的頻率 ● 當(dāng)發(fā)電機(jī)磁極對(duì)數(shù)一定時(shí)(如P=1),其轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周,電樞繞組可產(chǎn)生一個(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)兩周,產(chǎn)生兩個(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì),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(dòng)勢(shì)。由此可知,交流電動(dòng)勢(shì)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(shí)(如n=1周/s),磁極對(duì)數(shù)P=1,轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì)。磁極對(duì)數(shù)P=2,轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生兩個(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì)。若為P對(duì)磁極,轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生P個(gè)周波的交流電動(dòng)勢(shì)。由此可知,交流電動(dòng)勢(shì)的頻率f還與磁極對(duì)數(shù)P成正比。 綜上所述,同步交流發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的頻率f與其轉(zhuǎn)速n 和磁極對(duì)數(shù)P成正比,因此f的計(jì)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(duì)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(duì)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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)的波形會(huì)產(chǎn)生畸變,形成非正弦交流電動(dòng)勢(shì)。 非正弦交流電動(dòng)勢(shì)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(jì)、生產(chǎn)同步交流發(fā)電機(jī)時(shí),采取了諸多方法,改善電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)成為正弦波; (2)采用斜槽定子:將定子鐵芯扭斜一個(gè)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(dòng)勢(shì)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(lì)磁方式 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功率的產(chǎn)生方式,稱為其勵(lì)磁方式。同步交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式有他勵(lì)式和自勵(lì)式兩種。 (1)他勵(lì)式:勵(lì)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(lì)式發(fā)電機(jī)。根據(jù)獲得勵(lì)磁功率形式的不同,他勵(lì)式交流發(fā)電機(jī)又有采用血流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁和采用無刷交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁之分。其中、采用直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁是靠同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)供給勵(lì)磁功率的;采用無刷交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁是由同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)供給勵(lì)磁功率的。 (2)自勵(lì)式:勵(lì)磁功率由本身供給的發(fā)電機(jī)稱為自勵(lì)式發(fā)電機(jī)。其勵(lì)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(lì)式同步交流發(fā)電機(jī),還是自勵(lì)式同步交流發(fā)電機(jī),改變勵(lì)磁電流的大小,均可調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出電壓。

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同步發(fā)電機(jī)的序分量電抗 同步發(fā)電機(jī)的序分量電抗X1、X2、X0 分析同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行的基本方法是對(duì)稱分量法。應(yīng)用對(duì)稱分量法,可以把發(fā)電機(jī)不對(duì)稱的三相電壓、電流及其所激勵(lì)的磁勢(shì)分解為正序分量、負(fù)序分量和零序分量,然后對(duì)各個(gè)分量分別建立的端點(diǎn)方程式和相序方程式,求解各序分量并研究各序分量分別所產(chǎn)生的效果, ,將它們疊加起來,就得出實(shí)際不對(duì)稱運(yùn)行的結(jié)果和影響。實(shí)踐證明,在不計(jì)飽和時(shí),上述方法所求得的結(jié)果,特別是對(duì)于基波分量基本上是正確的。 在不對(duì)稱運(yùn)行時(shí),同步發(fā)電機(jī)的空氣隙磁場(chǎng)為一橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),即除了正序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以外,尚有負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。因?yàn)樗鼈兊男D(zhuǎn)方向不同,所以轉(zhuǎn)子回路的反應(yīng)也各不相同;對(duì)不同相序的電流,同步電機(jī)呈顯的電抗也就有不同的數(shù)值。 當(dāng)同步電機(jī)對(duì)稱運(yùn)行時(shí),如前面各章所討論的情形,定子電流為一穩(wěn)定的對(duì)稱三相電流,實(shí)際上即一組正序分量,它們所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(即正序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng))和轉(zhuǎn)子之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng),這個(gè)磁場(chǎng)并不能在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),這個(gè)電流所遇到的電抗便是同步電抗。故同步電機(jī)的正序電抗即系同步電抗,不對(duì)稱運(yùn)行時(shí),負(fù)序電流所產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步速向著和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的方向旋轉(zhuǎn),即該磁場(chǎng)將以兩倍同步速載切轉(zhuǎn)子繞組,將在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)一個(gè)兩倍于電源頻率的交變電流。對(duì)于負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而言,轉(zhuǎn)子繞組的作用為一短路繞組,致使負(fù)序電流所遇到的便不再是同步電抗,而是另一個(gè)電抗x2,稱它為負(fù)序電抗,其數(shù)值遠(yuǎn)較同步電抗為小。 負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子激磁繞組和組尼繞組中所感應(yīng)的兩倍頻率的交變電流,將引起附加的銅損耗;負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)還將在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生渦流,從而引起附加表面損耗。這些損耗都將使轉(zhuǎn)子溫升提高。此外,負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)還將在轉(zhuǎn)子軸和定子機(jī)座引起振動(dòng)。 根據(jù)我國(guó)“發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程”規(guī)定:在額定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí),汽輪發(fā)電機(jī)三相電流之差,不得超過額定值的10%,水輪發(fā)電機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī)的三相電流之差,不得超過額定值的20%,同時(shí)任一相的電流不得大于額定值。在低于額定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí),各相電流之差可以大于上面所規(guī)定的數(shù)值,但應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。 當(dāng)零序電流流過定子繞組時(shí),由各相零序電流所產(chǎn)生的三個(gè)脈動(dòng)磁勢(shì),其幅值相等,時(shí)間上同相,而三者在空間各相隔120°電角度,因此三相零序基波全成磁勢(shì)恰相至抵消,不形成氣隙互磁通,只存在一些漏磁場(chǎng),數(shù)值一般很小。零電流所遇到的電抗為帶有漏抗性質(zhì)的零序電抗,用代表,較更小。 由于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的規(guī)模很大,在正常運(yùn)行時(shí)負(fù)載電流的嚴(yán)重不對(duì)稱是不常見的。具有實(shí)際意義的不對(duì)稱運(yùn)行情況為故障狀態(tài),如單相接地短路、二相短路和二相接地短路等。




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柴油發(fā)電機(jī)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成是什么 潤(rùn)滑系統(tǒng)構(gòu)造 現(xiàn)以135系列柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)為例具體說明潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成。該機(jī)采用濕式油底殼(油底殼中存儲(chǔ)潤(rùn)滑油)復(fù)合潤(rùn)滑方式。主要運(yùn)動(dòng)零部件摩擦副如主軸承、連桿軸承、凸輪軸軸承及正時(shí)齒輪等處用強(qiáng)制的壓力油潤(rùn)滑;另一部分零部件如活塞、活塞環(huán)與汽缸壁之間,齒輪系統(tǒng)、噴油泵凸輪及調(diào)速器等靠飛濺潤(rùn)滑。噴油泵與調(diào)速器需要單獨(dú)加潤(rùn)滑油。另外,水泵、風(fēng)扇及前支承等處用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。其潤(rùn)滑系統(tǒng)主要包括:油底殼、機(jī)油泵、粗濾器、精濾器、冷卻器、主油道、噴油閥、閥和調(diào)壓閥等。 機(jī)油由機(jī)體側(cè)面(或汽缸罩上)的加油口加入到柴油機(jī)油底殼內(nèi)。機(jī)油經(jīng)濾油網(wǎng)吸入機(jī)油泵,泵的出油口與機(jī)體的進(jìn)油管路相通。機(jī)油經(jīng)進(jìn)油管路首先到粗濾器底座,由此分成兩路,一部分機(jī)油到精濾器,再次過濾以提高其清潔度,然后流回油底殼內(nèi),而大部分機(jī)油經(jīng)機(jī)油冷卻器冷卻后進(jìn)人主油道,然后分成以下幾路。 ①經(jīng)噴油閥向各缸活塞頂內(nèi)腔噴油,冷卻活塞并潤(rùn)滑活塞銷、活塞銷座孔及連桿小頭襯套,同時(shí)潤(rùn)滑活塞、活塞環(huán)與汽缸套等處。 ②機(jī)油進(jìn)入主軸承、連桿軸承和凸輪軸軸承,潤(rùn)滑各軸頸后回到油底殼內(nèi)。 ③由主油道經(jīng)機(jī)體垂直油道到汽缸蓋,潤(rùn)滑氣門搖臂機(jī)構(gòu)后經(jīng)汽缸蓋上推桿孔流回到發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼內(nèi)。 ④經(jīng)齒輪室噴油閥噴向齒輪系統(tǒng)11,然后流回油底殼。 機(jī)油泵上裝有限壓閥,用來控制機(jī)油泵的出口壓力。機(jī)體前端的發(fā)電機(jī)支架上裝有閥,以便柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)及時(shí)向主油道供給機(jī)油,當(dāng)冷卻器堵塞時(shí)可確保主油道供油。機(jī)體右側(cè)主油道上裝有一個(gè)調(diào)壓閥,以控制主油道的油壓,使柴油機(jī)能正常工作。機(jī)油冷卻器上還裝有機(jī)油壓力及機(jī)油溫度傳感器。在整個(gè)柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)中,油底殼作為機(jī)油儲(chǔ)存和收集的容器,用兩只機(jī)油泵來實(shí)現(xiàn)機(jī)油的循環(huán)。 上述濕式油底殼潤(rùn)滑系統(tǒng),由于設(shè)備和布置簡(jiǎn)單,因此為一般柴油機(jī)所采用。另外還有一種干式油底殼(油底殼中潤(rùn)滑油很少)潤(rùn)滑系統(tǒng),其特點(diǎn)是有專門的機(jī)油箱儲(chǔ)油,并有兩只甚至三只機(jī)油泵。其中吸油泵把積存在油底殼中的機(jī)油送到機(jī)油箱中;壓油泵把機(jī)油箱中的油泵入各潤(rùn)滑部件中去。干式油底殼可使機(jī)油的攪拌和激濺減少,機(jī)油不易變質(zhì),并能降低柴油機(jī)高度,適用于縱橫傾斜度要求大和柴油機(jī)高度要求特別低的場(chǎng)合(如坦克、飛機(jī)和某些工程機(jī)械柴油機(jī)等)。




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