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郴州柴油发电机的工作原理
工作原理
一、郴州柴油发电机组生成机理：
郴州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。
郴州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，这样可消除齿谐波的影响；
（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，可消除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。
发电机震动大的故障原因与处置措施
发电机振动大的事故因由与解决步骤
一、发电机震动大的主要原因
1、转动部分不平衡：
主要是转子、耦合器、联轴器、传动轮（制动轮）不平衡引起的。
解决方法是先找好转子平衡。如果有大型传动轮、制动轮、耦合器、联轴器，应与转子分开单独找好平衡。再有就是转动部分机械松动造成的。如：铁心支架松动，斜键、销钉失效松动，转子绑扎不紧都会造成转动部分不平衡。
2、电气部分的故障：是由电磁方面的起因造成的
具体包括：交流发电机定子接线错误、绕线型异步发电机转子绕组短路，同步发电机励绕组匝间短路，同步发电机励磁线圈联接“非法”，笼型异步发电机转子断条，转子铁心变形造成定、转子气隙不均，引起气隙磁通不平衡从而造成震动。
3、机械部分故障主要有以下几点：
（1）联动部分轴系不对中，中心线不重合，定心不正确。这种损坏产生的原由主要是装配过程中，对中不良、安装“非法”造成的。还有一种状况，就是有的联动部分中心线在冷态时是重合一致的，但运行一段时间后因为转子支点，基本等变形，中心线又被破坏，因而发生振动。
（2）与发电机相联的齿轮、联轴器有毛病。这种损坏主要表现为齿轮咬合不良，轮齿磨耗严重，对轮润滑不良，联轴器歪斜、错位，齿式联轴器齿形、齿距不对、间隙过大或磨耗严重，都会造成一定的振动。
二、发电机振动大的解决方法：
1、发电机的转子与发电机组的转轴中心不重合。 处理，重新调节。
2、地脚螺丝松动，或地基不坚实，产生不均匀沉陷。 处置：拧紧螺丝，加固基本，重新调节。
3、轴颈弯曲不圆。 消除：可查看轴的弯曲或不圆情形，然后校直。
4、转子励磁绕组局部短路，接地或接线有不当。 排除：验查滑环及转子励磁绕组对地绝缘，可用直流电压表法在运行中查看，加以解除。
5、定子绕组短路或接地。 清除：停机处置。
6、起因：非同期并列。 处理：如果震动过大，则应解列停机验查。
7、电气部件事故或雷击。
8、与郴州柴油发电机组对接不好。（找直对正后再对接）
9、转子动平衡不好。（在转子重绕后应调校平衡）
柴油发动机进排气管的作用
进、排气管的作用是将新鲜空气分别送到柴油机各个气缸并导出各缸的废气，使之经排气消声器排除。进、排气管通常用铸铁制成。进、排气管应具有较小的流通阻力，以减少吸气和排气损失，并应尽可能地将进气均匀的分配道各气缸中。
增压柴油机在进气管上安装有空气阻力指示器（空滤堵塞报警器），当空滤器堵塞到一定程度时，提示对柴油空滤器滤芯进行保养或更换。该指示器有机械式、真空感应式两种形式。当滤芯被灰尘和油污阻塞时，机械式阻力指示器窗口中的红色标记逐渐升高，更换或装回滤芯后，按下复位按钮使指示器复原。真空感应式阻力指示器实际上是一个压力开关，自然吸气式柴油机在额定转速时，当进气真空达到5±0.5kPa时，报警器会提示保养滤芯，因此可将指示器接头放在口里吸气以试验该装置好坏。涡轮增压式柴油机在满负荷为进气真空度不得超过6.1kPa。
要十分注意空滤器出口至柴油机进气口管路的密封性，一旦密封不严，脏空气就会吸入柴油机，空滤器也就失去了作用。因此，在保养空滤器时，应检查这一管路的可靠密封，及胶管有无老化破裂，教官与钢管连接处的卡箍是否失效或振动，有问题应及时更换或拧紧。
柴油机使用的是“动脉式”排气歧管并带有一个由多段组成的涡轮增压入口管段（排气歧管出口），6BT柴油机脉冲式废气涡轮增压器的管路结构。6BT柴油机各缸工作顺序为1-5-3-6-2-4，将1、2、3缸的排气道和4、5、6缸排气道分别连接在两根排气歧管上，再分别引入涡轮机壳上的两条进气道，这样，各缸排气互不干扰，可以充分利用
废气的脉冲能量，并能利用压力高峰后的瞬时真空，一粒与排气门关闭时的扫气，也可防止某缸排气压力波高峰倒流到正在吸气的另一缸中去。为了使零件具有一致性，自然吸气式柴油机使用了相同的排气歧管。
排气管末端装有消声器，用来减小排气时的响声和消除废气中的火星。因为压力较高的废气在排入大气时，会产生强烈的排气噪声。典型的排气消声器的工作原理为：当废气经过消声器时，会多次穿过其中的小孔，改变方向，得到膨胀和冷却，结果废气压力和温度都得到降低，振动减轻，排气噪声显著变小。
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