安徽安慶柴油發(fā)電機(jī)的工作原理 工作原理 一、安徽安慶柴油發(fā)電機(jī)組生成機(jī)理： 安徽安慶柴油發(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。 安徽安慶柴油發(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。

發(fā)電機(jī)如何不使用電子調(diào)速器控制電路 如果不使用電子轉(zhuǎn)速控制器，柴油機(jī)引擎控制器也可直接控制RSV機(jī)械調(diào)速器以實(shí)現(xiàn)機(jī)組起動(dòng)和調(diào)速，此種情形控制的二位式電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)與RSV調(diào)速器調(diào)速手柄連接。不使用電子調(diào)速器的康明斯機(jī)組控制電路。 起動(dòng)時(shí)，接通電源開關(guān)，按下啟動(dòng)按鈕，端子輸入低電平，觸發(fā)T-P進(jìn)入起動(dòng)狀態(tài)；端子、輸出低電平，使繼電器、線圈獲得工作電壓。 J1的常開觸點(diǎn)接通，初始供油繼電器RS2線圈得電，R52常開觸點(diǎn)接通，電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)DTC的起動(dòng)線圈得電，將調(diào)速手柄拉至起動(dòng)工況位置；同時(shí)J1使起動(dòng)繼電器RS1線圈得電吸合，RSI常開觸點(diǎn)接通，起動(dòng)機(jī)吸合繼電器J線圈得電，接通起動(dòng)機(jī)M的電磁開關(guān)及其電路，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)柴油機(jī)起動(dòng)。 J2的常開觸點(diǎn)接通，使延時(shí)繼電器KT1得電，經(jīng)過設(shè)定的延遲時(shí)間后，其常開觸點(diǎn)將閉合，使電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)DTC的全速線圈得電，柴油機(jī)起動(dòng)后能進(jìn)入全速運(yùn)行狀態(tài)。全速線圈得電時(shí)間應(yīng)在起動(dòng)程序結(jié)束前。 起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速超過300r/min時(shí)(或達(dá)到機(jī)組設(shè)定的起動(dòng)時(shí)間)，T-P使6 端輸出高電平，J1失電斷開其常開觸點(diǎn)，起動(dòng)繼電器RSI和初始供油繼電器RS2失電斷開，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)吸合繼電器J失電，起動(dòng)機(jī)與柴油機(jī)飛輪分離。同時(shí)，電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)DTC的起動(dòng)線圈也失電，柴油機(jī)在電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)DTC的全速線圈控制下使調(diào)速手柄處于標(biāo)定轉(zhuǎn)速位置，柴油機(jī)起動(dòng)成功并進(jìn)入標(biāo)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài)。 由上述過程可知，KT1延時(shí)時(shí)間必須早于T-P表的起動(dòng)程序的結(jié)束時(shí)間，否則T-P表在結(jié)束起動(dòng)程序并斷掉電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)DTC起動(dòng)線圈的供電時(shí)，DTC將無電磁吸力而使柴油機(jī)停機(jī)。 停機(jī)時(shí)，按下停機(jī)按鈕STOP，T-P表的19端子輸入低電平，T-P進(jìn)入關(guān)機(jī)程序，端子7由低電平變?yōu)楦唠娖?，繼電器J2線圈失電，其觸點(diǎn)斷開，延時(shí)繼電器KT1失電，KT1觸點(diǎn)斷開DTC的全速線圈供電，DTC失去電磁力而在復(fù)位彈簧作用下使RSV調(diào)速器調(diào)速手柄處于停機(jī)位置，柴油機(jī)停機(jī)。 由此可見，在該控制方式，T-P表的噴油泵控制輸出端口7不再用于電子調(diào)速控制器ESD5500E的工作電壓控制，而是直接用于電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，通過與RSV機(jī)械調(diào)速器的配合實(shí)現(xiàn)起動(dòng)過程和調(diào)速過程。電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變調(diào)速手柄的位置實(shí)際上改變的是RSV調(diào)速器的彈簧張力和轉(zhuǎn)速設(shè)定值。同時(shí)，柴油機(jī)直接從起動(dòng)狀態(tài)進(jìn)入高速控制狀態(tài)，控制過程不盡合理。 應(yīng)急控制電路主要由鑰匙開關(guān)DS，柴油機(jī)參數(shù)表及傳感器等組成。將DS旋至“工作”位置時(shí)，①、②端子接通，電磁執(zhí)行器DCT中的全速線圈得電，其阻值較大，產(chǎn)生的吸力不足以使其動(dòng)作。將DS旋至“起動(dòng)”位置時(shí)，①、②、③端子均接通，繼電器RS1得電，常開觸點(diǎn)閉們接通起動(dòng)電動(dòng)機(jī)電路，柴油機(jī)起動(dòng)。同時(shí)，RS2得電，觸點(diǎn)閉合，DCT起動(dòng)線圈也得電，執(zhí)行機(jī)構(gòu)在電磁吸力的作用下將油量控制齒桿拉至起動(dòng)供油量位置。柴油機(jī)起動(dòng)后，DS回復(fù)至正作狀態(tài)，此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)被全速線圈產(chǎn)生的吸力使其保持在標(biāo)定轉(zhuǎn)速位置，柴油機(jī)工作在標(biāo)定轉(zhuǎn)速。將DS旋到“停機(jī)”位置時(shí)，全速線圈失電，電磁執(zhí)行器在彈簧的作用下將油量控制機(jī)構(gòu)拉至停止供油位置，機(jī)組停機(jī)。