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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。
交流电动机常见故障及原因分析
发电机租赁厂家维曼，为大家分析交流电动机的常见故障及原因：
一、异步电机的故障检查
1.听声音 。交流异步电机在运行中，若发现较细的嗡嗡声，没有忽高忽低的变化，是正常的声音；相反若声音粗、且有尖锐的嗡嗡、咝咝声是存在故障的先兆，应考虑以下原因：
（l）铁芯松动， 电机在运行中的振动，温度忽高忽低的变化，会使铁芯固定螺栓变形，造成硅钢片松动，产生大的电磁噪声。
（2）转子噪声 转子旋转发出的声音，由冷却风扇产生的，是一种呜呜声，着有像敲鼓时的咚咚声，这是电机在骤然启动、停止、反接制动等变速情况下，加速力矩使转子铁芯与轴的配合松动所造成的，轻者可继续使用，重者拆开检查和修理。
（3）轴承噪声 电机在运行中，必须注意轴承声音的变化，不同的部位，不同的故障，有不同的声音。如嘎吱嘎吱声，是轴承内滚枪的不规则运动所产生，它与轴承的间隙、润滑脂状态有关。咝咝声是金属摩擦声，一般由轴承缺油于磨所致，应拆开轴承添润滑脂剂等。
2.利用溴觉。如焦糊味，是绝缘物烧烤发出的，且随电机温度的升高，严重时还会冒烟；如油焦味，多半是轴承缺油，在接近干磨状态时油气蒸发出现的异味。
3.利用手感。 若用手一触及电机外壳便感到很烫，温度值很高，应检查原因，如：负荷过重、电压过高等，然后针对原因排除故障。
二、常见故障的原因
1.电动机没有启动力矩，或空载时不能启动，并发出不正常声音。原因：（l）三相电源电路（包括闸刀开关、引线定子绕组）有一相断电，造成单相启动。（2）电源电压过低。（3）轴承过度磨损，使转子靠近定子的一侧，造成定子与转子不同心，气隙不均匀。
2.电动机启动力矩小，有载时不能启动，负载增大时电机停转，有时发出强烈杂声，局部发热。原因：电网电压低，绕组有匝间短路，转子绕组中有断线或脱焊现象，启动后一相断线造成单相运行。
3.启动电流大，而且不平衡，声响大，造成保护装置动作而切断电源。原因：定子绕组接线方法可能不正确，绕组对地绝缘老化。
交流电动机在运行中由于绝缘、老化、摩擦、振动等原因，难免发生故障。若能及时检查、发现和排除这些故障，才能有效地防止事故的发生。
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发电机自动空气断路器继电保护原理
自动空气断路器通常装有欠压、过载和短路继电保护装置。有二个过流脱扣器和一个失压脱扣器保护，功能动作原理图。
(1) 久压保护原理 当发电机输出电压正常对负载供电时，失压脱扣电磁铁线圈经按钮TA的常闭接点和自动开关常开辅助触头（合闸后已闭合）接于电源侧线电压上。电磁铁线圈2通电，产生电磁吸力大于弹簧5拉力，冲击杆4被吸下，自动开关处于合闸状态。
由于失压脱扣器作发电机欠压保护装置时，其启动电压的整定值整定在低于发电机额定电压的70％，瞬时动作，因此，当发电机输压下降到欠压保护整定值时，电磁铁吸力小于弹簧拉力，冲击杆抬起撞到搭钩上，使其与钩杆脱开，自动开关在断路弹簧的作用下，自动跳闸。当需要远距离控制时，可按下按钮印可跳闸。
(2) 过流保护原理 过流脱扣保护装置由两个过流脱扣器电磁铁组成。当发电机的电流正常时，过流脱扣器电磁铁的吸力小于弹簧拉力，搭钩与钩杆钩牢，自动开关处于合闸状态。当发电机输出的过载电流大于过载保护启动电流的整定值时，电磁铁线圈产生的吸力大于弹簧拉力，吸动衔铁，冲击杆抬起撞在搭钩上，使其与钩杆脱开，自动跳闸。
对于有延时机构的自动空气断路器，过载长延时保护的启动电流可在（1.55～2）倍脱扣器额定电流范围内整定，动作时限可在（4～15）s范围内整定。短路短延时保护的动作电流可在（3～4.5）倍脱扣器额定电流范围内整定，动作时限可在0.2、0.4、0.6s整定。
DZ10型是采用热脱扣器作为过流脱扣器的自动空气断路器。当过载时，电流使双金属片受热向下弯曲，经过一段时间后，杠杆10的下端从调节螺丝12中脱出，在弹簧11的作用下，主轴沿顺时针方向转动，当主枉杆7从钢片14中脱出时，在弹簧的作用下，开关自动跳闸。电磁脱扣器4，当短路时，短路电流通过电磁脱扣器线圈产生较强的磁场，吸力增强，吸动衔铁5，使开关跳闸。
可靠性：柴油机合金铸铁的缸体和缸盖其强度和刚度高；整体扭曲锻全平衡结构和园角淬火的曲轴运行平稳,强度和可靠性更高。
经济性：独特的PT燃油系统(喷油压力100MPa以上)、每缸四气门、直喷、增压、中冷技术，从而使排放达到欧洲排放标准。燃油消耗率一般低于200g/kwh。
维护及零配件供应：全国各大城市都设有发动机维修及零配件中心，提供充足的发动机部件、滤清器系统、信息产品和快捷的维修服务。
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● 热带地区用冷却系统（至50℃）
● 低操作成本，高功率输出，保证输出功率0～＋2%
● 紧跟世界科技发展，燃烧室及调速系统的优化设计，保证清洁的排放及强劲的动力输出
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解除电源中断的方法
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