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维曼机电设备有限公司
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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。
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柴油发电机厂家告诉你长期负载运行的危险有哪些 许多发电机组用户在使用发电机时会出现这种误区，以为发电机买得大，用的时候负荷越小越好，其实这是一个错误的认识。实际上，当发电机组长期功率使用偏小，也就是长期小负载运行，会出现一系列故障，这里带大家看看。 一.活塞—汽缸套密封出现问题，机油上窜，进入燃烧室燃烧，排气冒蓝烟； 二.如果增压式柴油发电机，由于运载负荷小，增压压力低。容易导致增压器油封（非接触式）的密封效果下降，机油窜入增压室，随同进气进入汽缸； 三.上窜至汽缸的一部分机油参与燃烧，一部分机油不能完全燃烧，在气门、进气道、活塞顶、活塞环等处形成积炭，还有一部分则随排气排出。这样，汽缸套排气道内就会逐步积聚机油，也会形成积炭； 四.增压器的增压室内机油积聚到一定程度，就会从增压器的结合面处渗漏出； 五.发电机长期小负荷运行，将会更严重的导致发电机组运动部件磨损加剧，发动机燃烧环境恶化等导致大修期提前的后果。 这些影响都会严重危害到发电机组的性能和使用寿命，一定要此有充足的认识，无论对自然吸气型还是增压型柴油发电机组的使用都应尽量减少低载/空载运行时间，并且小负荷不能低于机组额定功率的25%—30%。
发电机频率不稳定是什么原因造成的呢 发电机工作时转建不稳，表现在转速忽高忽低，这种情况在怠速时较明显。转速不稳的原因和排除方法如下： 一、燃油系统导致发电机频率不稳定 （1）故障分析。柴油发电机组在运转中，若燃油系统中有空气、水分、泄漏，或低压油路发生堵塞现象，易使供油时断、时续或供油不畅，造成柴油发电机组转速不稳定。 （2）故障排除方法。首先要观察燃油系统各接口部位是否有泄漏现象。若没有泄漏时，应松开喷油泵放气螺钉，按压手压泵，排除低压油路内部的空气。若低压油路内部没有空气时，应冉拆下输油泵进油滤网进行检查。若输油泵进油滤网未堵塞，则应检查柴油滤清器或油箱进油管是出现堵塞、漏气等。 二、调速器故障导致发电机频率不稳定 （1）散障分析。柴油机调速器中的调速弹簧弹力减弱或单向推力轴承损坏后，易造成柴油发电机组转速不稳。 （2）故障排除方法。喷油泵-调速器总成应使用1000h左右就应在喷油泵试验台上进行校正。若是由于长期没有校正而导致出现上述故障现象时，只要将喷油泵-调速器总成送到校泵中心进行调试就可排除柴油发电机转速不稳的故障。 三、喷油泵故障导致发电机频率不稳定 （1）故障分析。喷油泵各缸供油量不均匀度过多，内部柱塞有卡滞现象，油量调节齿杆移动不灵活，油量控制套筒固定螺钉松动等，均会使柴油发电机组转速不稳定 （2）故障排除方法。喷油泵损坏后，维修人员一般不要随意拆卸喷油泵部件，应送到校泵中心由专业人员进行修理或校正。
加注机油宁多勿少是典型的错误做法 导读：柴油发电机组正常使用的必要条件是需要日常维护与保养的，但是不少用户在使用柴油发电机时“零保养”，以致出现了很多大大小小的问题，有部分用户则会出现保养过度，或者说是保养不当，如果这样既达不到保护作用，反而会造成危害。比如，加注机油很多人会觉得宁多忽少，而实质这是一种错误的做法，康明斯厂家将会提供这方面的技术支持。 柴油发电机机油有CA、CB、CC、CD、CE、CF一2、CF一4、CG一4、CH一4、CI一4等级别。CA级适用于低负荷无增压柴油发电机，CB级适用于中增压柴油发电机，CC级适用于高负荷低增压柴油发电机。CD级适用于1985年以前的高负荷中增压柴油发电机。CE级适用于1983年以后的高速高负荷涡轮增压发电机。1990年以后生产的高速自吸和涡轮增压四冲程柴油发电机应使用CF一4以上级别的机油。1998年以后出现的高速四冲程柴油发电机，为适应柴油发电机技术改进和排放规定，应使用CH一4级别的机油。2002年以后生产的涡轮增压重负荷柴油发电机因为有废气再循环装置和配方法规的要求即为满足其后处理技术的要求，应使用CI一4级别的机油。在使用中。高级别的机油可替代低级别的机油。目前，我国柴油发电机机油主要以CF一4级别为主，CD级以下级别的机油几乎没有应用。 柴油发电机常用的机油牌号为：20W／40、15W／40、10W／30、5W／20、2W／20等5种。柴油发电机机油中含硫量及酸度比柴油机油高；而且柴油发电机工作过程中易于结炭，容易污染机油。此外，柴油发电机的机械热负荷要比同等排量的柴油发电机大。因此，对机油的油品要求要高一些，要添加有特殊成分的添加剂。如果把柴油发电机用的机油加到柴油发电机上使用，会引起轴承腐蚀和剥落，也容易烧轴承。柴油发电机转速增高时，由于活塞环的泵油作用加强，摩擦热也增大，使机油温度上升，黏度降低，激溅到汽缸壁上的机油也增多，从而使机油消耗增加。这时，若选用黏度过低的机油，不仅润滑可靠性下降，而且机油消耗增加，改用黏度高一些的机油，就可改善这种情况。柴油发电机使用说明书对所选用的机油牌号，按冬、夏季分别作出规定，必须按规定加注机油，不可任意改变。只有按规定的牌号、黏度加机油，才能保证有良好的润滑，又使机油的消耗量不大。 确定机油性能的指标很多，其中主要的是黏度。机油黏度越大，摩擦零件受力后，机油就越不容易从摩擦面间被挤出来，也就是说，油膜强度也越大。但黏度过大了，机油又不易从润滑系统间隙、孔眼、油路中流过。增加摩擦，引起过热。因此，选用的机油黏度一定要适当。此外，由于机油黏度与温度有关，故在冬天或寒冷地区，尤其是高寒地区，要使用黏度较小的机油。否则将因机油黏度过大，流动性差而不能输送到零件摩擦面的间隙中去；而且黏度大还会影响启动性能，使得冬季启动困难，夏天或热带地区，则要使用黏度大一些的机油，否则将因使用的机油黏度过稀，机油压力下降，而使机油压送不到所有工作部位，柴油发电机得不到可靠的润滑。 发电机机油过少会被吸空，油压将下降，机油到不了各润滑表面，会加快零部件的磨损，甚至发生烧瓦事故。有些用户怕缺油烧瓦，认为多加机油总比少加好，因此常常不按规定加油，使机油超过标准，以便一劳永逸。其实机油过多有许多危害：（1）易在曲轴前后端泄露，增加机油的消耗量，也污染环境，增加了维护的难度。（2）发电机时由于曲轴的搅动，使机油起泡沫变质，增加曲轴转动阻力，另外油面过高也会阻碍连杆的运动，从而降低机械效率。（3）由于机油上窜到燃烧室使燃烧增多，机油消耗量增加。机油燃烧后容易在活塞环、活塞顶部气门座、喷油嘴处形成积碳，导致活塞环的咬死、喷油嘴堵塞等故障。（4）过高的油面在连杆大头搅动下容易产生油气，遇高温会着火燃烧，引起曲轴箱的爆炸。因此，发电机机油宁多勿少使错误的，一般机油油面线应略低于油尺上刻度为宜，油面过高会适得其反。 柴油发电机机油加注的量以符合规定油面高度为 ，过多的油往往有害无益。例如，柴油发电机的机油加过了上限，曲轴或连杆大头有时会拍击油面，造成功率损失。机油被击散呈雾状，变质很快，油雾经活塞环漏入曲轴箱通风管带进进气管， 在燃烧室里燃烧成很硬的燃烧积炭，粘附在活塞顶和燃烧窒壁上，既使机油消耗量增大，又容易形成室内的“炽热点”，危害柴油发电机。 正确更换柴油发电机组机油的方法：1、将发电机组放置在一个平面内，并启动发电机数分钟，用以高其机油温度然后停止发电机。2、降注油螺栓（即机油标尺）取下。3、在发电机的下面放置一个油盆，取下放油螺丝，机油即可由曲轴油箱中排出。4、检查放油螺丝，密封及皮，如有损坏，请立即更换。5、重新装回放油螺丝并紧固。6、降机油加至机油标尺网状格的偏上位置。
同步柴油发电机逆功率保护 1.何谓逆功率保护 当两台以上柴油发电机组并联运行时，若其中一台柴油发电机组的柴油机工作不正常或柴油机与发电机联轴器损坏等原因，使该机组的发电机不但不能输出有功功率，反而从供电系舯吸收功率，同步发电机变为同步电动机，即同步发电机处于逆功率状态下运行。 如果同步发电机在逆功率状态下运行，对供电系统是不利的，造成参以并联运行其他机组过载跳闸，供电中断，因此，应采取措施进行逆功率保护。 2.晶体管逆功率保护装置 晶体管逆功率保护装置电路。 由于逆功率保护是有功功率方向保护，因此，它的检测信号，应取电压、电流两方面的信号及其相位关系，并将其转换为反应有功功率的方向和大小的直流电压控制信号。 该装置逆功率保护信号是取自发电机S相的电压和电流来进行单相逆功率检测。它的电压形成回路中，电压变换器m1、m2吨的原边接成对称星形，取出电压Uso作为电压信号，并使Uso与发电机输出的相电压Uso同相位，其电流信IS号由S相的电流互感器取得，经两个单相桥式整流电路VD1、VD2整流，在电阻R3得电压U1，电阻R4得电压U2，功率检测环节是应用 值比较原理进行检测，当R1=R2时，功率检测环节输出的直流控制信号电压Umn与有功功率P成正比，并反映P的方向。在逆功率时，直流控制信号电压Umn为负值，即n点电位高于通m点电位。当逆功率达8％发电机额定功率时，三极管VT1导通，VT2截止，工作电源经电阻R15、R16对电容C进行充电，充电延时约5s，电容C充电电压UC达到稳压管W1击穿电压时，W1管导通，二极管VD3及三极管VT3导通，出口继电器d1通电动作，供电开关自动跳闸，从而达到保护的目的。
