柴油发电机基础

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柴油发电机组概述
动力部分 -- 柴油机（四冲程及两冲程）； 输出转速 n 和扭矩 M 机电转换部分 -- 发电机； （单相发电机和三相发电机 ） 输出频率 f 、电压 V 电器控制部分； 传感器、控制屏、蓄电池、充电器、 CB 、 ATS 、并机柜 底座等（日用柴油箱）
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Simpower 辛普森机組型号举例說明
普通型号：
SP 0088 D
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高速四冲程
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D 柴油 N 天然气
P- 备用机组 E- 集装箱式 T- 拖车式
备用功率 kw
发动机的工作原理
内燃机是将燃料（液体或气体）引入气缸内燃烧， 再通过燃气膨胀、推动活塞、曲柄 - 连杆机构，从 而输出机械功的热力发动机。 就目前来说，常见的（常规）动力装置有：柴油机 、汽油机、燃气轮机、喷气式发动机、蒸汽机、核 动力装置等。广义而言，按照燃料的燃烧形式，可 分为两大类，一类是内燃机，一类是外燃机。 内燃机：燃料直接在机器内部燃烧的发动机，包括 往复活塞式柴油机、汽油机、燃气轮机和喷气式发 动机等。
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四冲程汽油机结构原理
火花塞 进气门 及弹簧
可燃气体
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排气门 及弹簧
排气
燃烧室 活塞
四冲程发动机的优点和缺点：
优点： * 进气、压缩、膨胀（爆发）、排气各过程各自单独进行，因 此工作可靠、效率高，稳定性好。低速至高速的转速范围大 （ 500 ～ 1000rpm 以上）。 * 不存在二冲程发动机那样的窜气回流损失，燃油消耗率低。 * 低速运转平稳，依靠润滑系统润滑，不易过热。 * 进气过程、压缩过程时间长，容积效率、平均有效压力高。 * 热负荷比二冲程发动机小。不用担心变形、烧蚀问题。排量 大，可设计大功率发动机。 缺点： * 气门配气机构复杂，零部件多，保养困难 * 机械噪音大 * 由于曲轴旋转两圈爆发 1 次，所以旋转平衡不稳定
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汽缸盖
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发动机的供油系统
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燃油系统
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发动机的润滑系统 （如左图所示）
启动电池 12v 根据发动机启动马达的电压要求，连接成 12v 或 24v 的输 出 安培小时数是体现电池能量的标值 每个电池有 6 个 2v 的电池单元 需维护电池 免维护电池
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执行器
驱动齿轮
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电磁传感器（探 头）
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◆
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◆
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同步发电机 (3000rpm) 原理
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三相同步发电机 (1500rpm) 工作原理
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三相发电机基本原理
VL
V
L-L
EQUIVALENT OR NET EFFECTIVE VOLTAGE 3 PH = 3 VL-L = 3 x VL-N
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隐级式 – 大功率
同步交流发电机的类型
7. 按励磁方式分：供给同步交流发电机励磁功率的方式，称为励磁方式 自励式：励磁方式又自身供给的发电机 他励式：励磁功率又独立电源供给的发电机 永磁式：用永久磁铁制作磁极的发电机
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发电机结构分解图
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柴油发电机组基本结构
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水箱 底座油箱
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发电机
控制屏
发动机
721 概念
将标准型发电机组进行评估，得出如下结论； 重量比例 ; 发动机 70% 、发电机 20% 、控制系统 10% 体积比例 ; 发动机 70% 、发电机 20% 、控制系统 10% 造价比例 ; 发动机 70% 、发电机 20% 、控制系统 10% 选型影响因素 ; 发动机 70% 、发电机 20% 、控制系统 10% 辅助系统影响因素 ; 发动机 70% 、发电机 20% 、控制 系统 10%
发动机自身带有直流充电机 发动机运行时，自动给电池组充电。 发动机停止时， 电池组的充电被自动切换到市电充电器上 。 市电充电器的输入电压是 220V ，输出是 12V 或 24V 市电充电器有 2A ， 5A ， 10A ， 20A 之分
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电池 （ Batter y)
n 柴油发电机组 工作原理和基 础 理 o r a m 论 _ x g
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柴油发电机组概述 发动机工作原理
发动机的供油系统 发动机的润滑系统 发动机的冷却系统 发动机的电气系统
发电机工作原理
发电机的分类 发电机的结构组成 发电机的励磁方式 发电机的故障检测 功率输出的影响因素
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低温条件下，燃料粘度增加而不利于燃油的雾化与燃烧，润滑油流动性 变差使各运动零部件阻力增大，再加上蓄电池工作能力降低等因素影响 ，极易导致发动机启动困难，机件磨损，功率降低，燃料消耗增大和动 力性能下降。为保证发动机在寒冷条件下能够安全投入使用，最好安装 低温辅助启动系统。 电预热法 : 将加热器直接插入冷却系统内，靠冷热水物理交换的作用 来循环加热发动机冷却液，此法热效率高，使用也比较方便。
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电启动马达（ El ect r i c Star ter )
发动机需要外力启动 电力起动机的作用：将蓄电池的电能转化为机械能，驱动发 动机飞轮旋转实现发动机的启动。 电力启动，启动迅速，可重复使用，广泛应用。
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D C 充电器（ D CA l ter nator )
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柴油机基本构造
（按功能分）
曲柄连杆机构（曲轴、连杆、活塞等） 配气机构（凸轮轴、气门、摇臂、挺杆等） 传动机构（启动马达、飞轮、正时皮带、正时齿轮等） 空气供给系统 燃油供给系统 润滑系统 冷却系统 排气系统 增压系统 （在现代柴油机设计中，有的系统功能出现重叠。如；燃油 系统兼有冷却功能和润滑功能，润滑系统兼有冷却功能和液 压传动功能，排气系统兼有传动功能。）
120º
N
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VL
ห้องสมุดไป่ตู้n o ar
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VA (U)
VB (V)
VC (W)
VL
3 PHASE
PHASE SEQUENCE
三相发电机基本原理
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同步电机原理
◆ 主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁 场，即建立起主磁场。 ◆ 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者 感应电流的载体。 ◆ 切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间 的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的 导体反向切割励磁磁场）。 ◆ 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电 枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。 通过引出线，即可提供交流电源。 ◆ 感应电势 有效值： 每相感应电势的有效值为 Eo= 4. 44f n ￠ kw ◆ 感应电势 频率： 感应电势的频率决定于同步电机的转速 n 和极对 数 p ，即 ; f = pn/ 60 ◆ 交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交 变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。
飞轮盘齿圈
机油滤清器
控制器
执行器
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油门连杆
速度传感器
同步负载 分享器
飞轮盘外周齿
同步交流发电机的类型
1. 按功率分
小功率： 《 10kW 中功率： 10 – 1000kW 大功率： 1000kW – 200mW 2 。 按相数分： 单相同步，三相同步 3. 按频率分： 50Hz ， 60Hz ， 400Hz ， 800Hz 4. 按电压等级分： 低压同步 《 1000V 高压同步 》 1000V 5. 按结构分： 旋转磁极式（简称转磁式或转场式） 旋转电枢式 ( 简称转枢式） 6. 按磁极形状分： 凸级试 （又称显级式） -- 中小功率
电枢绕组： 电枢绕组由高强度漆包线绕制而成 ， 按照设计规律安放在电枢槽内并正确连接起 来，构成完整的单相或三相电枢绕组， 用以产 生交流电动势，向负载输出电能。
同步发电机结构模型
◆ ◆ 同步发电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的 转子两大部分组成。一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。 图中给出了最常用的转场式同步发电机的结构模型，其定子铁心的 内圆均匀分布 着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交 流绕组。这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为 电枢铁心和电枢绕组。 转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组， 通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场， 称为励磁磁场 ( 也称主磁场、转子磁场 ) 。 气隙处于电枢内圆和转子磁极之间，气隙层的厚度和形状对电机内 部磁场的分布和同步电机的性能有重大影响。
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同步转速
◆ 同步转速 从供电品质考虑，由众多同步发电机 并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值 ，这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。 我国电网的频率为 50H z ，故有： n= 120f /p= 6000/p ( n=转速， f =频率， p= 极数） ◆ 要使得发电机供给电网 50H z 的工频电能，发电 机的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同 步转速。例如 2 极电机的同步转速为 3000r/m i n ， 4 极电机的同步转速为 1500r/m i n ，依次类推。只有运行于同步转速， 同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称的 由来。
S6R 右视图
增压器
废气排放集管
空气制冷器
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温控器
直流充电机 启动马达 解压阀
油底壳
四冲程柴油机工作原理
将柴油燃烧产生的热能转换成机械能。 以恒定的转速（如 1500 转 / 分钟或 1800 转 / 分 钟）驱动发电机运转，或者以变化的转速驱动其它 负载（如车辆的变速箱或者船只的螺旋桨）。 曲轴旋转两圈共 720° ，活塞上下往复运动四次， 通过进气、压缩、爆发（作功）、排气四个行程来 完成整个工作循环，就称其为四冲程内燃机。以柴 油为燃料的就称为四冲程柴油机。以汽油为燃料的 就叫四冲程汽油机，只不过燃料的着火方式不同。 柴油机转速快，四个过程进行的就快。转速慢，四 个过程进行的就慢。但是，一个也不能少。
发动机的电气系统
水套加热器 （ Block Heater) 电启动马达 (Electric Starter) DC 充电器（ DC Alternator ） 电池（ Battery) 调速器（ Speed Governor ）
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水套加热器（ Bl ock H eater )
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气缸排列
前端
右侧
吸震平衡轮
左侧
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飞轮盘
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后端 旋转方向
在飞轮盘端看时，逆 时针方向
S6R 左视图
燃油滤清器 风扇
高压油泵
水泵 机油制冷器
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调速器
服务表头
转动齿 吸振摆轮 低压油泵 机油滤清器 旁路机油滤清器
润滑油系统
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发动机冷却系统（内循环）
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发动机冷却系统（外循环）
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发动机冷却系统（水箱冷却）
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发动机冷却系统（外循环冷却）
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定子： 同步交流发电机 固定不动的部分。定子可 以是电枢，也可以是磁极 。 电枢通常由电枢铁芯（或 定子铁芯）和电枢绕组等 组成。 转子 : 发电机的旋转部 分称为转子。 转子可以 是发电机的磁极，也可以 是 发电机的电枢。
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电枢铁芯： 电枢铁芯用导磁良好且彼此绝缘 的薄硅钢片碟压而成，即构成发电机的部分 磁路，又可减少铁芯的涡流损耗。