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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柴油發(fā)電機(jī)燃料供給系統(tǒng)的檢查與調(diào)整 燃料供給系統(tǒng)是柴油機(jī)的主要部分，柴油機(jī)發(fā)動(dòng)不起來，很名故障往往發(fā)生在這個(gè)系統(tǒng)，因此，在日常的工作中必須對(duì)柴油弗列加濾清器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，保證柴油的清潔；除對(duì)系統(tǒng)中的各零部件進(jìn)行技術(shù)保養(yǎng)外，還必須定期對(duì)系統(tǒng)中的零、部件進(jìn)行檢查和調(diào)整，以保證柴油機(jī)正常可靠地運(yùn)行。 1.輸油泵工作性能的檢查 如果輸油泵裝配不當(dāng)或主要零件磨損過甚、單向閥與閥座接觸不密合或彈簧失效等，均會(huì)產(chǎn)生漏氣、漏油或斷油現(xiàn)象。若輸油壓力或輸油量低于規(guī)定值（例如12V135型柴油機(jī)輸油壓力應(yīng)大于49kPa，當(dāng)噴油泵轉(zhuǎn)速在750r/min時(shí)，輸油量應(yīng)大于或等于25m1/min），應(yīng)拆卸檢修，將單向閥與座進(jìn)行研磨，若更換新件其結(jié)合面也應(yīng)研磨。輸油泵經(jīng)拆修后應(yīng)檢查其輸油壓力和輸油量。 （1）輸油泵密封性檢查檢查時(shí)，將輸油泵的手柄旋緊，并堵住出油口，將輸油泵浸人清潔的煤油或柴油中，以（150～200）kPa的壓縮空氣從進(jìn)油口通人，若泵體與推桿之間的縫隙處只有微量空氣以氣泡形式漏出，冒泡在50m1/min以內(nèi)，表明輸油泵密封性良好。 （2）輸油泵吸油能力的檢查用內(nèi)徑8mm、長2m的膠皮軟管，從1m下的油箱來檢查它的吸油能力，若輸油泵在30個(gè)行程內(nèi)能吸油和出油，表明它的吸油能力合格。 （3）輸油量與輸油壓力的檢查柴油機(jī)的輸油量和輸油壓力的檢查，一般應(yīng)在噴油泵試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)，啟動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，以1000r,/min轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)觀察其輸油量和輸油壓力。其輸油量應(yīng)達(dá)到說明書的要求。在出油口全閉合情況下，出油壓力應(yīng)在（100～200）kPa以上為合格。 2.噴油泵的檢查與調(diào)整 對(duì)于柴油機(jī)無論是國產(chǎn)的或是引進(jìn)國外的，在燃料供給系統(tǒng)中，噴油泵是非常關(guān)鍵的部件。它工作的好壞，直接關(guān)系到燃油的噴油壓力，噴霧質(zhì)量。為了保證柴油機(jī)正常運(yùn)行，必須進(jìn)行定期檢查、調(diào)整或檢修。 (1)國產(chǎn)柴油機(jī)噴油泵的檢查和調(diào)整如果柴油機(jī)在工作中發(fā)生振動(dòng)，并有敲擊聲或排氣管冒黑煙等現(xiàn)象，一般是由于噴油泵或燃油調(diào)速系統(tǒng)零件發(fā)生故障而引起的，因此，應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)檢查并分析原因。 噴油泵在使用過程中，噴油泵的柱塞偶件，出油閥偶件及操縱機(jī)件和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零件均會(huì)有磨損。若這些機(jī)件的磨損量超過規(guī)定值時(shí)，就會(huì)使燃油供給系統(tǒng)的供油量降低，各缸供油不均勻度增加，供油時(shí)間不準(zhǔn)確，造成柴油機(jī)工作粗暴，怠速轉(zhuǎn)速不平穩(wěn)，啟動(dòng)困難，功率降低，油耗率增高等不良情況，因此，柴油機(jī)長期使用后應(yīng)進(jìn)行檢查。 ①分列式噴油泵噴油時(shí)間的檢查 1)將 缸高壓油泵的高壓油管拆下，裝上定時(shí)管，然后壓人柴油，直到玻璃管內(nèi)看見油面為止。 2)第1缸活塞在壓縮沖程的上止點(diǎn)，再在飛輪上裝一個(gè)360°的紙盤，并在飛輪殼上做一個(gè)記號(hào)，記下此記號(hào)相對(duì)位置，記號(hào)對(duì)準(zhǔn)某一刻度（如0°）。 3)慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪，當(dāng)玻璃管內(nèi)的柴油剛剛上升時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪，再看原記號(hào)0°位置距飛輪殼記號(hào)的刻度讀數(shù)，此讀數(shù)在說明書技術(shù)要求范圍內(nèi)，表明噴油時(shí)間合適，否則應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。 調(diào)整時(shí)，先將高壓油泵的鎖緊螺帽松開，然后調(diào)節(jié)調(diào)整螺絲，螺絲旋進(jìn)，供油時(shí)間落后，螺絲旋出，則供油時(shí)間提前。調(diào)好后將鎖緊螺帽固緊。 ②組合式噴油泵噴油提前角的檢查與調(diào)整 組合式噴油泵由油泵體、分泵、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及油量控制機(jī)構(gòu)組成，其噴油提前角的檢查和調(diào)整應(yīng)按分泵和總泵順序進(jìn)行。 1）分泵的檢查與調(diào)整。當(dāng)調(diào)整某一汽缸噴油提前角時(shí)，應(yīng)使該缸處于壓縮沖程位置，同時(shí)該缸所對(duì)應(yīng)的高壓油泵的柱塞在上止點(diǎn)，即處于噴油位置。如何確定油泵處于噴油位置呢？可按下面方法進(jìn)行判斷。 （a）找飛輪上的記號(hào)。先使第1缸活塞處于上止點(diǎn)，再反轉(zhuǎn)曲軸至上止點(diǎn)前噴油提前角的數(shù)值（直接噴射式燃燒室柴油機(jī)提前角約為28°～35°，分隔式燃燒室柴油機(jī)提前角為15°～20°），此時(shí)第1分泵柱塞應(yīng)是噴油位置。 （b）檢查油泵柱塞被頂起 位置，此時(shí)柱塞頂與出油閥座底平面之間間隙應(yīng)為（0.4～1.0）mm，而活塞則處于壓縮沖程上止點(diǎn)前28°～31°。由于機(jī)件在機(jī)器內(nèi)部無法直接測(cè)量，可在外部間接測(cè)量，即在調(diào)整供油時(shí)間的基礎(chǔ)上，用螺絲刀壓縮柱塞彈簧，加在柱塞的壓力，然后用（0.4～1.0）mm的厚薄規(guī)，在柱塞下端與調(diào)節(jié)墊塊之間插試。若不符合要求，可增減墊塊來調(diào)整。通過墊塊每增加0.4nm，供油提前角約提前1～。第1分泵調(diào)整完后，以第1缸為基準(zhǔn)，再按噴油泵的供油順序和間隔角度調(diào)整其余各缸。