河北柴油發(fā)電機(jī)的工作原理 工作原理 一、河北柴油發(fā)電機(jī)組生成機(jī)理： 河北柴油發(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，經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。 河北柴油發(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)勢的產(chǎn)生 ● 當(dāng)導(dǎo)體切割磁場的磁力線時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。 ● 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)勢方向?yàn)橛蒫至d，并設(shè)此時(shí)電動(dòng)勢方向?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)勢均改變方向，顯然此時(shí)電動(dòng)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(gè)周波的交流電動(dòng)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(dòng)勢。而對于三相同步交流發(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(yùn)動(dòng)時(shí)、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)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(yùn)動(dòng)速度。 而正弦交流電動(dòng)勢的有效值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)勢的頻率 ● 當(dāng)發(fā)電機(jī)磁極對數(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。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)兩周，產(chǎn)生兩個(gè)周波的交流電動(dòng)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(dòng)勢。由此可知，交流電動(dòng)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(shí)(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(gè)周波的交流電動(dòng)勢。磁極對數(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。若為P對磁極，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生P個(gè)周波的交流電動(dòng)勢。由此可知，交流電動(dòng)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(dòng)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(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(dòng)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(dòng)勢的波形會(huì)產(chǎn)生畸變，形成非正弦交流電動(dòng)勢。 非正弦交流電動(dòng)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(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。

唯有切斷供氣才是制止河北柴油發(fā)電機(jī)飛車行之有效的方法 河北柴油發(fā)電機(jī)飛車的實(shí)質(zhì)是噴油泵調(diào)速器作用失靈，供油量不能隨負(fù)荷減?。ㄞD(zhuǎn)速相應(yīng)升高）而減小引起的飛車；或者是氣缸內(nèi)進(jìn)入了額外的燃油或過多的機(jī)油，使燃料燃燒產(chǎn)生的動(dòng)力大大超過河北柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)阻力（機(jī)械摩擦阻力及外界負(fù)荷），河北柴油發(fā)電機(jī)工作失去平衡而引起的飛車。 “飛車”產(chǎn)生的原因： 1.調(diào)速器部分（1）油泵齒條（拉桿）卡滯在 供油位置。原因是裝配過緊，或進(jìn)入臟物，或固定螺母、銷子和腱等連接件漏裝或脫落。（2）調(diào)速器彈簧斷裂，飛錘脫出或卡滯；高速限制螺釘不起作用。（3）調(diào)速器內(nèi)加入潤滑機(jī)油太多，影響飛錘的慣性作用而無法靈嫩地控制噴油泵油量。在冬季機(jī)油如果凍結(jié)，飛錘不能飛甩，更易造成“飛車"。 2.油泵部分（1）油泵柱塞卡滯在 供油位置造成“飛車”。若在河北柴油發(fā)電機(jī)工作過程中發(fā)生“飛車”，多是因油泵內(nèi)進(jìn)入了臟油，油中帶進(jìn)的水和機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)人柱塞副的間隙中，引起柱塞卡滯。（2）安裝不當(dāng)，如帶動(dòng)油泵柱塞的齒條和齒輪的嚙合關(guān)系裝錯(cuò)了，或柱塞裝反。（3）為了調(diào)大供油量，使柱塞螺旋槽旋度過大。 防止“飛車”的措施：（1）調(diào)試噴油泵總成時(shí)，要嚴(yán)格地按照調(diào)試工藝檢修。調(diào)整噴油泵和調(diào)速器的各個(gè)零件和組合件、各連接點(diǎn)磨損時(shí)必須修復(fù)，指壞件要及時(shí)更換。裝配時(shí)要嚴(yán)格按照工藝步驟與要求進(jìn)行， 要在技術(shù)狀態(tài)良好的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行的調(diào)試。調(diào)試內(nèi)容包括三方面：不同工作情況供油量的調(diào)整，調(diào)速器的調(diào)整，供油角度的調(diào)整?，F(xiàn)在有輕視噴油泵的傾向，認(rèn)為手工就可以解決油泵的切問題，就是上試驗(yàn)臺(tái)也只是調(diào)一下供油量與供油均勻性，這種看法和做法是造成“飛車"的重要原因。若在工作中油泵進(jìn)入了臟油致使柱塞卡滯，應(yīng)首先檢查清洗柴油粗細(xì)弗列加濾清器，放出油箱中沉淀物和水，然后排除柱塞卡滯現(xiàn)象，必要時(shí)應(yīng)拆卸油泵柱塞（包括噴油嘴）進(jìn)行清詵。（2）當(dāng)發(fā)生“飛車"時(shí)，應(yīng)沉著、果斷、采取緊急熄火措施。這樣就可避免機(jī)器事故和保障人身。常采用緊急熄火的方法有：立即停止供油，將凋速手柄拉到熄火位置，順手關(guān)掉油箱開關(guān)或用扳手卸掉高壓油管，（3）立即停止供氣，用棉衣緊緊包住弗列加濾清器的空氣入口，或用力拔下弗列加濾清器，堵死進(jìn)氣口。（4）打開減壓裝置。減壓后氣門不能關(guān)死，致使河北柴油發(fā)電機(jī)熄火。不過采用此法等于在配氣機(jī)構(gòu)中造成數(shù)毫米的間隙，在高速下，這樣大的間隙，將形成很大的沖擊，可能摜壞減壓機(jī)構(gòu)、氣門彈簧或配氣系統(tǒng)的其它零件。如果減壓機(jī)構(gòu)被打壞，則會(huì)停不住車。如在行進(jìn)中，可剎車增大負(fù)荷，迫使發(fā)電機(jī)熄火。 飛車后的應(yīng)急措施處理飛車的措施基本上有3個(gè)：加大負(fù)荷；切斷供油（高壓油）；切斷供氣短加大負(fù)荷的方法是掛高擋并強(qiáng)行制動(dòng)迫使發(fā)電機(jī)熄火、這樣做雖然有效，但容易造成發(fā)電機(jī)和傳動(dòng)部分零件的損壞，并容易導(dǎo)致交通事故。 切斷供油從原理上是說得通的、但實(shí)際上卻不怎么有效。原因是飛車多發(fā)生在發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，由于噴油泵柱塞套上的吸、排油口在高速下產(chǎn)生了較強(qiáng)的節(jié)流作用，使供油量比額定油量還大，這些燃油噴入氣缸后無法完全燃燒，除以大量濃黑煙的形式排出外，必然還有部分燃油滯留在發(fā)電機(jī)活塞頂部。因此即使在發(fā)生飛車時(shí)立即切斷高壓油供給，但活塞頂部的殘油足以維持相當(dāng)時(shí)間的繼續(xù)燃燒，不能使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速立即降下來，浪費(fèi)了寶貴的時(shí)回，眼睜睜地看著發(fā)電機(jī)損壞而束手無策。 唯有切斷供氣才是制止飛車行之有效的方法，沒有空氣中的氧氣助燃，燃油就沒有辦法繼續(xù)燃燒。切斷供氣的方法按發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)不同而有所區(qū)別。有減壓機(jī)構(gòu)的，應(yīng)立即使發(fā)電機(jī)減壓；有由機(jī)械縱或氣動(dòng)操縱的進(jìn)、排氣動(dòng)裝置的，應(yīng)立即實(shí)行阻氣能動(dòng)；若這些機(jī)構(gòu)都沒有，可堵住發(fā)電機(jī)進(jìn)氣口，使其缺氧而自熄。