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柴油发电机组的工作原理

柴油发电机组是一种发电设备,以柴油等为燃料,以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械,主要包括三部分:柴油机、发电机和控制系统。

1柴油机的工作原理

柴油机的基本结构由燃烧室组件、动力传递组件、机体和主轴承、配气机构、供油系统和调速器、润滑系统、冷却系统、起动系统构成。柴油机必须经过进气、压缩、膨胀、排气四个热力过程即一个工作循环之后,才能恢复起始状态,使柴油机连续不断地产生机械功。目前,柴油发电机组配置的柴油机都是四冲程柴油机,即柴油机活塞走完四个冲程完成一个工作循环。

2发电机的工作原理

三相同步发电机的结构包括定子和转子两大部分,同步电机的定子又称电枢,包括机座、端盖、电枢铁芯、电枢绕组装置等部件。转子包括转子铁芯、转子(励磁)绕组、风扇、转轴等部件[3]。

同步发电机的主磁场由直流励磁产生,直流电流流经转子线圈,产生磁场。当转子由原动机带动旋转时,气隙中便形成一个转速为 n 的旋转磁场,电枢线圈的导体将不断地被磁力线所切割,产生感应电势,感应电势的有效值为 E。接通负载后,在电枢绕组中流过感应电流,这个交变电流也在发电机的气隙产生一个旋转磁场,这个磁场称为电枢磁场,或称为定子磁场。当主磁场由柴油机拖动旋转到一个新的位置时,电枢磁场也随之旋转到另一个位置。转子会带动电枢磁场以同一转速旋转,两者时间保持同步,故称为同步发电机。如果转子的极对数为 p,则感应电势的频率 f 为:f =pn/60。

由于定子三相绕组在空间的位置是对称的,彼此相差120°电角度,所以,定子绕组切割磁力线时,将产生对称的三相感应电势。感应电势的频率与同步发电机转速成正比,我国规定工频为 50 赫兹,因此,同步发电机的转速与磁极对数之间,严格遵守反比关系,即转速越高,极对数越少,例如:

二极发电机(p=1) n = 3000 转/分;

四极发电机(p=2) n = 1500 转/分;

六极发电机(p=3) n = 1000 转/分;

电动钻机配套的柴油机的转速一般为 1500 转/分,所以柴油发电机组一般选用四极发电机(p=2)。

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