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柴油发电机组同步发电机工作原理
发电机给很多的行业都带来了很多的很重要的作用,发电机也是复杂的机械有很多需要了解的。下面康明斯柴油发电机组厂家就说说同步发电机工作原理。
主磁场的建立:励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性相间的励磁磁场,即建立起主磁场。
载流导体:三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感应电势或者感应电流的载体。
切割运动:原动机拖动转子旋转(给电机输入机械能),极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组(相当于绕组的导体反向切割励磁磁场)。
交变电势的产生:由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动,电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线,即可提供交流电源。
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机组水温不宜过低原因
有部分技术人员在操作柴油发电机组时,喜欢把出水温度调得很低,他们认为水温低,水泵中不会出现气蚀现象,冷却水(液)就不会中断,使用中有保险系数。其实水温只要不过95℃就不会发生气蚀,冷却水(液)也不会中断。相反,如果水温过低,对柴油机的工作极为有害。水温过低,主要会带来以下三个方面的危害。
一是温度低,气缸内柴油燃烧条件恶化,着火后燃期增长,发动机工作易粗暴,加剧曲轴轴承、浙江衢州活塞环等零部件的损坏,功率降低,经济性降低。
二是燃烧后的水气易冷凝在缸壁上,造成金属腐蚀。
三是来燃烧的柴油可能稀释机油,使润滑情况变坏。
四是燃料燃烧不而形成胶质,使活塞环卡在活塞环槽内,气门卡住,压缩终了时气缸内压力降低。五是水温过低机油温度也低,机油变稠,流动性变差,以致供油不足,加上曲轴轴承间隙变小,润滑不良。
那么,柴油发电机组的水温多少为宜呢?
冬季气温较低,柴油发电机组环境温度也低,冷却液的温度也会很低。所以柴油发电机组冷却液温度上升也会慢一点,柴油发动机发挥大有效功率时,冷却液的温度应该在80°左右。冬季使用柴油发电机组时,准备送电运行负载时应水温保证在80°左右为佳。
夏季气温较高,今年夏季气温更为反常。有的高温达到44.5°。柴油发电机组的冷却液在这样的高温季节里温度上升很快。柴油发动机在100°水温高温下容易造成拉缸事故,所以柴油发电机组在冷却液过95°左右时应停止工作或者降低负载。
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发电机组冷却液不循环的原因
发电机组运行负载时一定会产生热量,机组除了靠风扇来散热,主要还是依耐冷却系统循环散热。一旦冷却系统发生不循环故障则机组过热而无法运行。
冷却液不循环的故障原因有以下几个方面:
A:柴油发电机组节温器故障。
发动机燃烧室内装有节温器,目的在于控制发动机燃烧室温度,节温器必须在规定温度(85度)完全打开有助于小循环,如果没有节温器,冷却液不能保持循环温度,可能会产生温度报警;
B:柴油发电机组散热器散热片堵塞或者损坏。散热风扇不起作用或散热片堵塞,使冷却液温度降不下来,散热片锈损,造成漏液现象,也可造成循环不良;
C:柴油发电机组冷却系统中混有空气,造成管路不畅通,膨胀水箱上吸气阀、浙江衢州排气阀损坏也直接影响循环,这时应经常检查它们的压力值是否符合规定,吸气压力是 10kpa ,排气压力是 40kpa,除次之外排气管路是否畅通也是影响循环的重要原因;
D:柴油发电机组冷却液液面过低或不符合规定。液面过低可直接造成冷却液温度升高使冷却液不循环,冷却液按 规定是50%防冻液+50%软化水+DCA4,若不符合规定将会造成管路堵塞,管壁内产生锈迹,使冷却液无法正常循环;
E:柴油发电机组水泵故障。检查水泵作用是否良好,如果发现水泵传动齿轴磨损过限时说明水泵已起不到作用,需要更换后才能循环正常。
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柴油发电机的工作原理
工作原理
一、浙江衢州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、浙江衢州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、浙江衢州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、浙江衢州电动势的产生
● 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、浙江衢州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、浙江衢州且与滑环1、浙江衢州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、浙江衢州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、浙江衢州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、浙江衢州其转子旋转一周,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、浙江衢州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、浙江衢州电动势的大小
根据电磁感应定律,当导体与磁场发生相对运动时、浙江衢州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、浙江衢州电动势的频率
● 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、浙江衢州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、浙江衢州磁极结构、浙江衢州电枢绕组结构、浙江衢州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、浙江衢州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、浙江衢州采用斜槽定子、浙江衢州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、浙江衢州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、浙江衢州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。