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(guò)空氣濾清器過(guò)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(guò)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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?lè)较蛐D(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(guò)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(guò)改變發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n或每極磁通來(lái)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(guò)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(guò)改變轉(zhuǎn)速n來(lái)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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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  火車站，電力解決方案是鐵路用電保障。突然停電怎么辦?除了各種基礎(chǔ)設(shè)施，火車站一般均配有消防系統(tǒng)、引導(dǎo)系統(tǒng)、安保系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)等，如果一旦發(fā)生突然停電，火車站將陷入一片恐慌和無(wú)序并不能作業(yè)狀態(tài)，那將是難以想象的后果。

  產(chǎn)品需求與挑戰(zhàn)：鐵路(局)上用發(fā)電機(jī)組主要用在機(jī)修上和應(yīng)急措施。ATS功能、AMF功能、低噪音、性能穩(wěn)定，支持火車站的正常運(yùn)營(yíng)。

  1、工作噪聲低

  超低噪音，以足夠的安靜環(huán)境確保鐵路人員安心調(diào)度，同時(shí)也要確保乘客能有安靜的候車環(huán)境。

  2、主要和必要保護(hù)裝置

  下列故障的情況下，機(jī)組會(huì)自動(dòng)停機(jī)，并發(fā)出相應(yīng)信號(hào)：低油壓、高水溫、超速、啟動(dòng)不成功等；機(jī)組起動(dòng)方式選擇為自動(dòng)啟動(dòng)方式。機(jī)組須具備AMF(自動(dòng)市電失敗)功能，配備ATS，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)起動(dòng)。當(dāng)市電停電，起動(dòng)時(shí)間遲延< 5秒(可調(diào))后，能自動(dòng)啟動(dòng)機(jī)組(共有三次連續(xù)自動(dòng)起動(dòng)功能)，市電/機(jī)組全負(fù)切換時(shí)間為< 10秒，完全滿足投入負(fù)荷所需時(shí)間少于12秒，市電恢復(fù)后，機(jī)組維持0-300秒運(yùn)行冷卻后(可調(diào))自動(dòng)停機(jī)。

  3、性能穩(wěn)定，可靠性強(qiáng)

  機(jī)組的平均故障間隔期不低于2000小時(shí)；技術(shù)性能方面，機(jī)組的空載電壓整定范圍為95-105%額定電壓。

  解決方案：一般火車站均由兩個(gè)電源組成，一是市電，其次是配備一些柴油發(fā)電機(jī)組，以應(yīng)對(duì)突發(fā)停電。發(fā)電機(jī)組要求帶有AMF功能，配備ATS、保證火車站在主電源一旦斷電，替代電源系統(tǒng)必須能立即提供電源，低噪音、穩(wěn)定性滿足火車站的特殊要求。通過(guò)配備RS232或RS485/422通信接口，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)聯(lián)接，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)遙控、遙信和遙測(cè)，做到全自動(dòng)、無(wú)人值守。

柴油發(fā)電機(jī)的機(jī)油濾清器作用是濾去機(jī)油中各種有害雜質(zhì) 機(jī)油濾清器的作用是濾去機(jī)油中各種有害雜質(zhì)，防止零件配合表面的磨損，延長(zhǎng)其他壽命。 在潤(rùn)滑系中裝用幾個(gè)不同濾清能力的濾清器——集濾器和細(xì)濾器，分別和主油道并聯(lián)和串聯(lián)。故濾清器可分全流式。全流式濾清器即粗濾器是和主油道串聯(lián)在一起的，因而發(fā)動(dòng)機(jī)全部機(jī)油都通過(guò)它。它能濾去機(jī)油中粒度較大（直徑為0.1mm以上）的雜質(zhì)，濾芯為紙質(zhì)。為了防止因粗濾器堵塞而斷油，在粗濾器的頭部裝有旁通閥，一旦粗濾器旁通閥堵塞，即可開(kāi)啟，讓未經(jīng)濾清的機(jī)油輸入到主油道，以保證房地局各部位潤(rùn)滑。 風(fēng)流濾清器即細(xì)濾器，細(xì)濾器可以濾去直接的0.001mm以上的細(xì)小雜質(zhì)，它和主油道并聯(lián)，濾芯亦為紙質(zhì)。機(jī)油經(jīng)細(xì)濾器濾清后回到油低殼，由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中總有一部分機(jī)油通過(guò)細(xì)濾器進(jìn)行過(guò)濾，因此提高了總體濾清效果，延長(zhǎng)了機(jī)油使用壽命。 全流式濾清器必須與分流式濾清器一起使用，不可只用分流式濾清器代替全流式濾清器。 KTTA型柴油機(jī)使用的全流式機(jī)油濾清器由濾清器座和濾芯組成，如圖6-9所示。濾清器座有三種類型：全流式機(jī)油濾清器座；旁通式濾清器座；組合式濾清器座。濾清器座有鋁制和鑄鐵制兩種：老式K38型用鋁制濾清器座；新式K38型和K50型用鑄鐵制濾清器座。 全流式機(jī)油濾清器座，全部機(jī)油從冷卻器流到全流式機(jī)油濾清器座，經(jīng)濾芯到柴油機(jī)主油道。旁通式機(jī)油濾清器座只有部分機(jī)油留到旁通式濾清器座和濾芯。組合式機(jī)油濾清器座含全流式濾芯和旁通式濾芯。 全流式機(jī)油濾清器座的組成由壓力調(diào)節(jié)閥、濾清器旁通閥和活塞冷卻閥。 壓力調(diào)節(jié)閥——保持柴油主油道中的正確的機(jī)油壓力，并將主油道不需要的機(jī)油返回機(jī)油道。 旁通閥——在機(jī)油濾芯中阻力過(guò)大時(shí)。旁通機(jī)油，避免濾芯堵塞時(shí)柴油機(jī)因缺油而損壞。 活塞冷卻閥——控制機(jī)油只流向有濾清器座的柴油機(jī)一側(cè)。活塞冷卻油道有一分開(kāi)的活塞冷卻閥，控制機(jī)油流向與有濾清器座相對(duì)一側(cè)的活塞冷卻出道。