柴油发电机和发电机的各自机理及构成结构

柴油发电机是燃烧柴油来获取能量释放的发电机，而康明斯发电机组是以柴油为主燃料的一种发电设备，以柴油发电机为原动力带动发电机发电，把动能转换成电能和热能的机械装置。其构造构成包括底盘、水箱、柴油发电机、发电机以及设于发电机上的控制柜。康明斯公司在本文中为您讲解柴油发电机的工作原理和同步交流发电机的部件结构。

      柴油发电机的作业步骤其实跟柴油发电机一样的，每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个冲程，其作业机理如图1所示。

      进入气缸的工质是纯空气。由于柴油发电机进气系统阻力较小，进气终点压力pa= (0.85~0.95)p0，比柴油机高。进气终点温度Ta=300~340K，比柴油机低。

      进气的任务是使汽缸内充满新鲜空气。当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中还留有一些废气。当主轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时，利用与曲轴相联的传动装置使进气阀打开。随着活塞的向下运动，汽缸内活塞上面的容积逐渐增大：造成汽缸内的空气压力低于进气管内的压力，因此外面空气就不断地充入气缸。

      由于压缩的工质是纯空气，因此柴油发电机的压缩比比柴油机高(通常为ε=16~22)。压缩终点的压力为3000~5000kPa，压缩终点的温度为750~1000K，大大超过柴油的自燃温度(约520K)。

      当压缩冲程接近终了时，在高压油泵功用下，将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中，在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。气缸内气体的压力急速上升，较高达5000~9000kPa，较发烫度达1800~2000K。由于柴油发电机是靠压缩自行着火燃烧柴油发电机故障符号，故称柴油发电机为压燃式发电机。

      柴油发电机的排烟与柴油机基本相同，只是排气温度比柴油机低。一般Tr=700~900K。对于单缸发电机来说，其速度不均匀，发电机工作不平稳，振动大。这是由于四个冲程中只有一个冲程是做功的，其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程。为知晓决这个问题，飞轮必须具有足够大的转动惯量，这样又会导致整个发电机品质和尺寸增加。采用多缸发电机可以弥补上述不足。现代发电机组用多采用四缸、六缸和八缸发电机。

      现代发电机基本以增压型为主，涡轮增压发电机和自然吸气发电机相比（两者不同机理如图2所示），增加了涡轮增压器，还增加了中冷器，目的是减轻进气温度，增加进气量。此外，为了在发电机熄火以后能够延时散热，防止过热的涡轮增压器被烧蚀，现代的涡轮增压发电机还增加了独立的电喷冷却装置。

        交流同步发电机是通过与电力网络同步运转，利用转子和定子之间的磁场互感用途出现电能的一种发电机。其工作原理如下：

（2）定子上的线圈也产生磁场。转子和定子之间的磁场互相功用，使得定子上的线圈中的电子受到电磁力的功能而运动（如图3所示）。

（3）这些运动的电子在定子线圈中产生电流，即交流电（电路如图4所示）。这个交流电通过输出端口送到电力网络中。

（4）发电机的控制系统通过调节转子驱动电力的大小和频率，使得发电机的输出电压和频率与电力网络保持同步。

      交流同步发电机具有输出电压和频率稳定、可靠性高等亮点，因此被广泛应用于电力装置中。

      同步发电机内部构造如图5所示，电路如图6所示。

      定子座为焊接规划。定子铁芯位于定子座的中心并且不能转动及移动。

      定子绕组为双层线圈，绝缘等级为H级。绝缘是采用专门的制做工艺，由云母与瓷釉合成的绝缘材料用浇注树脂浸渍。这可使电机具有很高的介电强度、防潮、阻挡气体和水蒸汽、强度高以及寿命长等特性。

② 主机的转子铁芯是装配在轴上，轴向压紧，轴上还装配了励磁绕组和阻尼绕组，阻尼绕组条位于转子铁芯槽里并焊接成环状。

      交流励磁机为旋转电枢式，三相，同步发电机。旋转电枢式发电机不一样于普通发电机，定子和转子为相反关系。电枢装配在轴的非联接端输出交流电，静态励磁系统的输出连接到如图2所示的安装在固定端的励磁绕组。

      旋转整流器是一个可控硅整流器，如图7所示的三相满波整流回路安装在转子轴上。安装螺钉尺寸在4.5Nm和5.5Nm之间接触螺钉尺寸在2.5Nm和3.5Nm之间。

       励磁装置和晶闸管电压调节器合成为THYRIPART（可控硅分流）励磁机构。励磁系统供应一个随负载变化的略高于发生额定电压的励磁电流。必要的时候调整器减小励磁电流以获得恒定的发电机电压。这种随负载变化的励磁装置（复励）使发电机在加载的短路时有极好的动态响应。

      针对发电机轴，应使用经船级社认可的铸铁并且布置保证与发电机联接时有足够的强度。

      按照订货类型中的规划的运行条件的要求，发电机可配置滚动轴承或者强制或不强制润滑的滑动轴承。

      为保证所需的冷却空气通风量，必须提供一个铸铁或焊接钢板组成的风扇。针对装配位置，无论怎样，需装配在发电机侧。这是一个单向的通风装置，抽取的冷却空气从非驱动端进入发电机，废气从驱动端排出。

      发电机两端的护罩做成平板式使轴承和轴伸满足特殊的组成型式。励磁机的磁极规则地分布，用螺栓固定在磁极轭环上，磁极轭环焊接到非驱动端端盖上。

② 为防止磁路不平衡磁阻发生轴电流，在非驱动端安装了如图8所示的绝缘体。轴电压是一个高频电压，通常是1伏或者更小和很少出现的几伏电压。

③ 当有轴电流的时候，轴和轴颈会被损坏。在较坏的情形下，在几分钟之内会出现黑斑。局部油薄的破坏会增加被烧坏的可能性。

④ 解体和安装的时候，一定要测定绝缘电阻。绝缘电阻值为1-3MQ满足要求。一般所说的轴承的轴电压被限制在下列范围：

○ 1000mV 轴承可能在一星期到一年之内损坏（除非采取了绝缘对策）

      为了预防发电机在不运转时的潮气和冷凝水，在发电机的定子中安装了防冷凝加热器。防冷凝加热器可以从发电机的壳体外面方便地取出。加热器为镍铬铁合金的不锈外壳、壳体内部充满绝缘体且呈U形。

      如需要，按特殊要求发电机可以供应顶部装配的空气-水冷却器。冷却器可以使用淡水或海水而且可以为双管式。由于是闭路冷却机构，发电机的防护等级也由 IP23 升至IP44和IP54。发电机的电气机理保持不变。如果防锈水装置损坏或冷却元件故障，发电机可以很方便在转变为开路空气冷却状态紧急运转。

      主电缆的端子（U柴油发电机厂家价格、V、W）的励磁端子+F1、-F2的连接可按要求在发电机的左边或右边。电缆进线板可按要求不钻孔或钻孔带填料函。

       柴油发电机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。在柴油发电机气缸内，经过空气滤清器过滤后的干净空气与喷油器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，到达柴油的燃点。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，用途在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动主轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油发电机曲轴同轴装配，就可以利用柴油发电机的旋转带动发电机的转子，利用“电磁感应”机理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能出现电流。

      康明斯发电机组是一种独立的发电装备，系指以柴油等为燃料，以柴油发电机为柴油发动机带动发电机发电的动力机械。整套机组一般由柴油发电机、发电机、控制箱柴油发电机警示牌、燃油箱、启动和控制用蓄蓄电池、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在根底上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。

      康明斯发电机组属非持续运转发电装置，假设连续运转超过12h，其输出容量将低于额定功率约90%。尽管康明斯发电机组的功率过低，但因为其体积小、灵活、轻便、配套齐全，便于操作和保养，故而广泛运用于矿山、铁路、野外工地、道路交通保养、以及厂家、企业、医院等部门，作为备载电源或临时电源。同时这种小型的发电机组也可以作为小型的移动电站使用，成为很多企业的备用电源操作。----------------