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柴油发电机的工作原理 工作原理 一、柴油发电机组生成机理： 柴油发电机组中常用的发电机为同步交流发电机，是以电磁感应为基础的旋转式机械。根据其结构特点可分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 柴油发电机组工作结构图 二、交流发电机生成机理 以旋转电枢式同步发电机为例介绍柴油机组中发电机的工作原理。 旋转磁极式发电机产生电动势的原理与旋转电枢式相同，都是电磁感应现象。而主要区别有两点： （1）产生感应电流的方式：旋转电枢式发电机通过电枢的旋转使闭合线圈的磁通量变化，从而产生感应电流；旋转磁极式发电机则通过磁极的旋转使定子线圈切割磁力线，从而在定子线圈中产生感应电流。 （2）电力输出方式：旋转电枢式发电机通过电刷和集电环向外接电路供电；而旋转磁极式发电机则直接将电力送往外接电路，因此相对于旋转电枢式、旋转磁极式发电机可提供电高的电压，适用于大型发电机。 1、电动势的产生 ● 当导体切割磁场的磁力线时，会在导体中产生感应电动势。 ● 线圈abcd代表整个电伛绕组、其两端分别固定在同一转轴上的滑环1和2上，两者同轴旋转，且相对位置和连接关系不随转子位置的变化而变化。电刷A和B通过刷架固定在发电机的端盖上、且与滑环1、2的滑动接触关系不变。 ● 当电枢沿顺时针方向旋转，ab边处于N极下时、山边的感应电动势方向为由c至d，并设此时电动势方向为正方向;当电枢旋转180。后、ab边处于S极下，cd边处于N极下，此时ab和cd边中的电动势均改变方向，显然此时电动势为负值。 由上述过程可知，对于一对磁极的单向同步交流发电机、其转子旋转一周，在电枢绕组中产生一个周波的交流电动势。若磁通密度B按正弦规律分布，则可产生正弦交流电动势。而对于三相同步交流发电机、其各项绕组产生交流电动势的原理与单项同步交流发电机完全相同。 2、电动势的大小 根据电磁感应定律,当导体与磁场发生相对运动时、导体中的感应电动势e可由式求得: E=BLV ● B——磁通密度； ● L——导体在磁场中的有效长度； ● V——导体垂直于磁场方向的运动速度。 而正弦交流电动势的有效值E计算： E=Kn ● 式中n——发电机转速； ● K——发电机的结构常数。 同步交流发电机制成后，其结构常数K已成定值。因此，可通过改变发电机的转速n或每极磁通来调整其输出电压的高傲。但是，通常情况下要求电动势的频率f恒定，而频率f与转速n成正比，所以发电机的转速是不能随便调整的。因此，主要通过调节同步交流发电机磁通量的大小，达到调整其输出电压的目的。 3、电动势的频率 ● 当发电机磁极对数一定时(如P=1)，其转子每旋转一周，电枢绕组可产生一个周波的交流电动势。转子旋转两周，产生两个周波的交流电动势，苦转子每秒旋转n/60周，则产生n/60周/s的交流电动势。由此可知，交流电动势的频率f与发电机转速n成正比。 ● 当发电机的转速一定时(如n=1周/s)，磁极对数P=1，转子每旋转一周产生一个周波的交流电动势。磁极对数P=2，转子每旋转一周产生两个周波的交流电动势。若为P对磁极，转子每旋转一周产生P个周波的交流电动势。由此可知，交流电动势的频率f还与磁极对数P成正比。 综上所述，同步交流发电机电动势的频率f与其转速n 和磁极对数P成正比，因此f的计算公式为： F=P*n/60 (周/s) 改变同步交流发电机的转速n或磁极对数P,均可改变其频率f。但是，发电机制成后，其磁极对数P是不能改变的因此,只能通过改变转速n来调整频率f。一旦频率f达到额定值后，就不能再随便改变转速n。 4、改善电动势波形的措施 根据要求，同步交流发电机输出电压应为正弦波。但是，由于发电机定子铁芯结构、磁极结构、电枢绕组结构、三相发电机电枢绕组的连接形式等因素的影响，电动势的波形会产生畸变，形成非正弦交流电动势。 非正弦交流电动势中除含有基波分量外，还含有频率不同的许多高次谐波分量。不仅严重影响发电机的性能和工况，还影响用电设备的正常工作。因此，在设计、生产同步交流发电机时，采取了诸多方法，改善电动势波形，使其成为正弦波。其具体方法有：改善磁极形状、采用斜槽定子、改善定子绕组结构和三相发电机采用星形接法。 （1）改善磁极形状：磁极的分布规律由磁极的形状决定，将磁极尖削尖或采用扭斜磁极，使磁通密度B近似按正弦规律分布，进而使电动势成为正弦波； （2）采用斜槽定子：将定子铁芯扭斜一个槽距的位置，使其成为斜糟定子，无论转子旋转至何种位置，磁极端画所覆盖的铁芯齿面积始终保持不变，这样可齿谐波的影响； （3）改善定子绕组结构：同步交流发电机通常采用短距分布式绕组结构，可或削弱许多高次谐波分量，使电动势接近于正弦波； （4）三相发电机采用星形接法：三相同步发电机的三相电枢绕组采用星形接法，其线电压中将不再含有三次及三的整倍数次谐波分量·改善线电压的波形。 5、同步交流发电机励磁方式 发电机励磁功率的产生方式，称为其励磁方式。同步交流发电机的励磁方式有他励式和自励式两种。 （1）他励式：励磁功率由本身以外的其他电源供给，这种发电机称为:他励式发电机。根据获得励磁功率形式的不同，他励式交流发电机又有采用血流励磁机励磁和采用无刷交流励磁机励磁之分。其中、采用直流励磁机励磁是靠同轴转动的并励直流发电机供给励磁功率的；采用无刷交流励磁机励磁是由同轴转动的交流励磁发电机供给励磁功率的。 （2）自励式：励磁功率由本身供给的发电机称为自励式发电机。其励磁功率一般由以下三种方法获得：直接从同步交流发电机输出端取得，由安装在同步交流发电机的定子槽中的副绕组供给；发电机电枢绕组为带抽头式的，由抽头处引出部分电枢绕组供给。 综上所述，无论是他励式同步交流发电机，还是自励式同步交流发电机，改变励磁电流的大小，均可调整发电机的输出电压。
柴油发电机组低温启动需要注意什么事项 对于高海拔地区的柴油发电机低温启动，由于大气压力比较低，需要注意什么事项？ 1）控制启动时间 在低温启动时，启动机连续带动柴油机转动一般不能超过10S；连续3次不能点火时，应暂停2～3min后再启动。若再启动2～3次仍不能点火时，则应检查油路中有无空气或堵塞，以及空气滤清器是否堵塞。若一直不停地启动，会使蓄电池过度放电，将造成极板老化。 2）多种启动方法应合理使用 为过到 的启动效果，前述几种启动方法往往要同时使用。但是低温启动液辅助启动与进气火焰预热、低温启动液辅助启动与进气螺旋电阻加热不能同时使用，否则火焰将点燃启动液混合气而发生爆炸，引起严重的后果。 3）使用低温启动液应注意 低温起动液容器应安装于阴凉通风处，远离高温热源，禁止明火靠近，以防爆炸伤人。低温启动液为易燃品，并有麻醉性，应密封保管，存放在温度较低，阴凉通风的库房，不可露天存放，储存中应注意人身。不准将低温启动液加入油箱中，以免产生气阻。 4）使用燃油加热器应正确选油 采用外置强制循环式燃油加热器时，不能使用汽油作燃料，应根据机器使用的环境温度，选用适当牌号的轻柴油（或煤油），当与柴油机使用相同牌号柴油时，应保证在使用环境温度下，柴油不结冰、不结蜡，防止供油回路堵塞。 5）少用拖车启动 尽量不要采取拖车启动的方法启动柴油机，因柴油机未经预热，机油黏度大，拖车启动会导致各部件因润滑不良而加剧磨损。 6）启动后应低速运转并查尾气 柴油机点火后的一段时间内，切忌加大油门高速运转，否则极易造成拉缸、烧轴、抱瓦等事故。柴油机启动后，应怠速运转2～3min，然后逐渐加至中速运转“暖机”。当冷却液的温度达到60°C以上时，检查仪表板上的机油压力、水温，以及指示灯是否正常，特别是机油压力应在0.15～0.50MPa范围内。在柴油机没有任何异响、正常运转的情况下，逐渐增加负荷进行作业。 7）启动时排气管会冒一阵白烟 不能用明火加热油箱 用明火加热油箱,不仅会损坏机体外表的油漆,并且简单烧坏塑料油管,形成漏油,甚至会因油箱内气体急剧胀大而发生爆炸,致使机体被毁和人员伤亡。在发动时要加入冷却水 如果在发动时不加冷却水,而等玉柴发电机组发动后再加冷却水,就会使温度升高的水箱因骤遇冷水而致使机体、缸盖产生裂纹。不能从进气管中添加机油 从进气管中加添机油,会使活塞和活塞环积炭,减少使用寿命。不能摘掉空气滤清器吸火发动摘掉空气滤清器吸火发动,会使不清洁的空气进入气缸、气阀等活动部件,加剧发电机部件的磨损。
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发电机出租时柴油发电机更换黏度高的机油成为夏季养护的重点之一
随着柴油发电机使用时间的延长，柴油发电机机油质量也逐渐降低。因此，必须定期检查，发现质量不合使用要求时，应立即更换。机油品质的好坏对发电机的正常运转有看非常重要的影响。如果选择不当或只图一时便宜购买品质低劣的产品，会造成发电机早期磨损、降低发电机的使用寿命，严重时还会造成“拉缸、抱瓦”等恶性事故。炎炎夏日，换季更换黏度高的机油成为了广大柴油发电机用户夏季养护的重点之一。
到底夏季该如何选用机油？在保证润滑的条件下，根据使用时的气温范围、发电机温度以及实际机况，尽可能选用黏度小的机油。对机况好、磨损比较小的发电机，则可以选择黏度小的机油，而对磨损已比严重、间隙已比大的发电机，可适当选用黏度稍大的机油。此外，中于夏冬温差比大，夏天油压表普遍偏低。如果油压表离奇偏高或偏低，比正常情况偏离太多或者不在含理范围之内，那么就要彻底裣查一下，看看是不是发电机出了什么问颗，比如说传感器坏了、油路堵了等。切忌看到油压表偏低，就拼命选用极高黏度的机油。一船情况下，好的机油随看温度的廾高，黏度的变化会比平缓，而且不会迅变稀。如某知名品牌，虽然表面“看”起来黏度并不是非常高，但是使用起来黏度表现非常突出而有些品牌则表面“看”起来非常“黏”，但使用起来却不尽如此，出现强烈的反差。看来，广大柴油发电机用户选用机油还是得认牌子。一般知名的机油厂家都会提供产品比齐全的、不同黏度别的机油供各种用户选用，只要按照正常的使用习惯选择适当质量级别和黏度级别的润滑油品即可。
对机油的检查，通常是观察机油外观和油斑痕迹来确定机油能否继续使用。判断机油好坏的方法主要有以下两种(1)直观法。凭经验观察机油是否变质。如从外观上发现机油中呈白色乳化油膜，说明机油中已混有大量水分，使添加剂遭到了破坏，并己使黏度降低。(2)试验法。把机油尺擦净后插入曲轴箱再取出，把黏附在油标尺上的机油滴落在白色滤纸上，观察油滴扩散情况和油斑核心部分的颜色，以判明机油品质。如油滴扩散范围较大，且外围的颜色较浅，既机油已被燃油稀释如果油滴核心部分是黑色，表明机油已变质。柴油发电机机油使用过久，由于金属屑和外界杂质的混入以及机油本身理化性质的变化，会逐渐失去润滑作用，必须及时更换。厂牌不同的汽车，对于换油周期的规定常有差异。机油更换不应以使用时间长短来衡量，而应以机油品质来确定。更换机油时，应趁热车放出油底壳和粗、细弗列加滤清器内的机油。严格按柴油发电机的使用要求、工作环境选用规定牌号的机油，严禁使用劣质机油男外，使用机油时，应选用同一牌号的机油，在选用非同一牌号机油时，应将柴油发电机内的机油放尽，并用柴油清洗干净柴油发电机后，方可换用其他牌号的机油。同时，要清洗机油弗列加滤清器，并更换滤芯，清洁曲轴箱通风装置，拆下通风管和阀门，清洗后用压缩空气吹净。装复后检查各接头有无漏气现象。
柴油发电机机油使用中变质的原因：柴油发电机油底壳里的机油，在使用中由于空气接触及因柴油发电机压缩比较大，受热程度高于柴油发电机中的机油，易被氧化。随着油中的酸性物质、胶质、铁屑、沥青等增多，机油的颜色变黑，黏度也会变化，因而到了规定的换油期，需换新油。但有时换油不久，机油很快变质，颜色由深蓝变黄，或是先变黑，后突然变灰。造成这种情况的原因多是机油中渗进了水分。油底壳中的机油渗入水后，由于机器的振动、运动机件的搅拌及发热等因素，会由机油和水溶合而变质，降低其润滑性。实践证明，当水分达到1％时，机件磨损率提高2.5倍。
除了混入水分外，机油早期变质的原因还有以下几个方面：
(1) 曲轴箱通气性差，使机油散热不良。活塞汽缸套之间虽有活塞环使之配合密封。但工作时难免会有一些燃烧气体进入曲轴箱内。若活塞环严重磨损，则此现象更为严重。这样一来，曲轴箱内的气压会升高。若曲轴箱内压力高于外界大气压力，会对活塞运行有一定阻力，且会使机油从油底壳与汽缸体结合处向外渗漏。另外，由于泄漏到曲轴箱的气体中含有Z-氧化硫。故易使机油变质。要防止上述情况的发生，只有使曲轴箱内的气压与外界大气压相等。
(2) 维护不当。在清洗曲轴箱的过程中，如果机油弗列加滤清器或散热器清洗不够彻底，或漏装弗列加滤清器的密封垫圈，则在加入新机油后，即使使用时间只有几个小时，也会使机油变得又黑又脏。此外，若机油弗列加滤清器的滤芯堵塞或损坏。又不及时加以清洗或更换，也会因滤清能力减弱而使机油变质。
(3) 机油牌号选用不对。
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