1发动机及发电机原理

旋转整流块 (适用于SR4B发电机和SR5 1800机架发电机）
静态放电电阻
整流块
浪涌抑制块 ( Varistor )
旋转磁场引 线(主转子)
导热铝板
整流块
整流块内部结构
L3 旋转磁场（发电机主转子） L2 励磁机转子
R1 静态放电电阻
CR8 浪涌抑制器 CR1-6 整流二极管
旋转整流块 (适用于SR5 1400和1600机架发电机）
气门间隙 （停机冷态下）
进气门 排气门
曲轴旋向（从飞轮端看）
3516B 170 mm 190 mm 69.0 升 14.0: 1 涡轮增压后冷却 电子单体喷射 16缸V型（60度） 1-2-5-6-3- 4-9-10-15-16-11-12-13-14-7-8 0.50 mm 1.00 mm 逆时针方向
¾ 转子 – 额定转速下两端面的动平衡不超过 0.5微米 – 带风扇的通风设计以获得更有效的 冷却 – 高强度的支撑条 – 厚环氧涂层提供了高的结合强度和 耐磨损能力
发电机技术参数
发电机型号 励磁
防护等级 绝缘等级
节距 极数 轴承数 接线方式 超速能力 稳态电压调整率 谐波失真
SR5 无刷 / 永磁
气缸排列和编号规则
发动机的基本部件
发动机的基本部件有：缸体、缸头、气缸、曲轴、连杆、活塞、 凸轮轴、减振器、气门机构等。
发动机的工作原理（四冲程）
• 发动机工作四个冲程： （压燃式） — 进气冲程 — 压缩冲程 — 作功冲程 — 排气冲程
发动机的基本名词术语
上止点：活塞距离曲轴旋转中心最远的位置叫上止点 下止点：活塞距离曲轴旋转中心最近的位置叫下止点 缸径：气缸的内径 冲程：又叫工作行程，指活塞上止点到下止点的距离
¾ 冷却机油
– 通过机油冷却器对机油进行冷却，使机油保持在合适的黏度范围
冷却液流程 (独立回路)
缸头
分支 汇总管
缸体
温度 调节器
管道 旁路
机油冷却器
散热器 或热交换器
水泵 水套
后冷却器
温度 调节器
旁路 管道
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水泵 中冷器
散热器 或热交换器
冷却系统系统图（3500）
1、水道 2、中冷器 3、温度调节器壳体 4、管子 5、缸头 6、缸体 7、机油冷却器 8、管子 9、水泵 10、旁通管
涡轮增压器
¾ 利用发动机排出的废气惯性冲 力来推动涡轮室内的涡轮，涡 轮又带动同轴的叶轮，叶轮压 缩由空气滤清器管道送来的空 气，使之增压进入气缸。
¾ 配合后冷却器使用，实现增加 进气量的目的
中冷器(Aftercooler)
中冷器分类： 水冷 空气冷却(ATAA)
¾ 中冷器的作用是降低发动 机的进气温度。
起动马达构造
1、极靴（励磁定子） 4、啮合小齿轮 7、电枢（转子）
2、磁吸开关 5、换向器
3、单向离合器 6、碳刷
磁吸开关
蓄电池充电器
工作电压：交流 208-240 V 50HZ
功能： · 充电电压自动调节 · 具有强充和浮充模式 · 报警系统 · 数字显示电池电压及充电电流 · 防雷和瞬态电压保护 · 防逆向输出 · 恒压，限流, · IP 20 外壳 · 交、直流隔离
负二极管
浪涌抑制块
正二极管
导热铝板
自 励 (SE)
机械旋转 动力输入
电力输出 电力
检测 主机定子
A.V.R.
输出
励磁机磁场 (定子)
主机磁场 ( 转子 )
旋转二极管
励磁机 转子 (电枢)
永 磁 机 励 磁 (PMG)
电力输出
电力 参考值设定
机械旋转 动力输入
检测 主机定子 主机磁场 (转子)
A.V.R.
IP 23 H
0.6667 4 2
6线Y型 150%额定转速
小于±0.5% 小于5%
同步发电机结构
¾ 主定子 ¾ 主转子 ¾ 轴承(单、双) ¾ 风扇 ¾ 励磁机 ¾ 永磁机(可选项) ¾ 旋转整流块 ¾ AVR ¾ 空间加热器 ¾ 定子温度探头(选配) ¾ 轴承温度探头(选配)
PMG定子 励磁系统
发电机驱潮加热器 (续）
¾加热器电源应保持常开 ¾内部继电器与发动机运行信号互锁 ¾能应对100%空气湿度无冷凝
问题讨论
SR4B (1995)
SR5 (2007)
SR5 发电机 --- 设计性能 & 好处
¾ 定子 – 成形绕定子： 更低的谐波成份 – 大的线圈顶部空间： 更好的冷却 – 多层涂漆工艺： 更好的绝缘层品质 – 笼式结构： 坚固的机械设计 – 每相2组热敏电阻（RTD）探头： 精确的定子温度监测
SR5 发电机 --- 设计性能 & 好处
温度调节器
82℃始开，92℃全开，开度不小于10.4mm 节温器作用： 通过调节流经散热器冷却液流量，来保持发动机在一个理想的工作 温度，确保发动机不会过冷。
润滑系统
润滑系统作用和组成：
润滑系统作用：
¾ 润滑 ¾ 冷却 ¾ 清洁 ¾ 密封 ¾ 防锈
润滑系统的组成 ：
¾ 机油 ¾ 油底壳 ¾ 机油泵 ¾ 机油冷却器 ¾ 机油滤清器 ¾ 各机油油道
3508（MUI）、3512（MUI）、3516（MUI） 3508B、3512B、3516B （EUI） 3606、3608、3612、3616、3618
C7、C9、C15、C18、C32、C175
3516B 发动机技术参数
发动机型号
缸径
行程
排量
压缩比
吸气方式
喷油系统
气缸数及排列方式
发火顺序（喷射顺序）
3512B 发动机技术参数
发动机型号
缸径
行程
排量
压缩比
吸气方式
喷油系统
气缸数及排列方式
发火顺序（喷射顺序）
气门间隙 （停机冷态下）
进气门 排气门
曲轴旋向（从飞轮端看）
3512B 170 mm 190 mm 51.80 升 14.0 : 1 涡轮增压后冷却 电子单体喷射 12缸V型（60度） 1-12-9-4-5-8-11-2-3-10-7-6 0.50 mm 1.00 mm 逆时针方向
排量：又叫工作容积，指活塞由一个止点到另一个止点的 扫过 的容积。多缸发动机排量为各缸工作容积的总和。 压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比。表示了活塞由下 止点到上止点时，缸内气体被压缩的程度。
发动机的五个主要的系统：
燃油系统 进排气系统 冷却系统 润滑系统 起动、充电系统
燃油系统
MEUI燃油喷射系统
蓄电池充电器 （续）
∙AC on ∙AC fail ∙Float mode LED ∙Boost mode LED ∙Temp comp active LED ∙Low battery volts ∙High Battery Volts ∙Charger fail ∙Battery fault
交流电源开 (绿灯指示) 交流电源失败 (红灯指示和触点输出） 浮充模式 强充模式 温度补偿起作用 低电池电压 (红灯指示和触点输出） 高电池电压 (红灯指示和触点输出） 充电失败 (红灯指示和触点输出） 电池失效 (红灯指示和触点输出）
改善波型和瞬态响应 减少TIF & RFI UL Certification 改善在谐波负载下的运行
能力
卡特彼勒AVR的种类 VR3
R448
发电机组控制系統
图中显示一个典型的3500B之控制系统(可选择的 配置)EMCP 3.3
发电机驱潮加热器
SR5 1400 Frame
SR5 1800 Frame
培训主题
一、发动机及发电机原理 二、发电机组操作与保养 三、EPIC并机柜原理与操作
发动机及发电机原理
卡特彼勒发动机家族
340304系0列0系列
3300系列
Mak系列 3600系列
3500系列
卡特彼勒发动机家族
3300系列 3400系列
3500系列
3600系列 C系列
代表机型 3304、3306机械式调速器 3406、3408、3412机械式调速器 3406、3408、3412 PEEC 3406（EUI）、3408（HEUI）、3412（HEUI）
¾ 用于配备涡轮增压的发动 机。因为增压后的进气温 度很高。
¾ 提高进气密度，从而增加 进气量。
¾ 提高发动机效率和功率输 出。
冷却系统
冷却系统作用
¾ 冷却发动机机体
– 对气缸和缸盖等高热部分进行冷却，使机体保持在一个适合运行 的温度。
¾ 冷却进气
– 通过中冷器(后冷却器)对进气进行冷却，增大进气密度(进气量)。
输出 励磁机
磁场 定子
励磁机 转子
旋转二极管
永磁机 定子
永磁机磁场 (转子)
励磁系统对比
自励 Self-Excited (SE)
更低成本 典型用于备用发电机 必需运行于一个可控的环境 无短路接受能力 (典型 0.4
秒)
永磁励磁 (PMG)
300 % 短路持续能力( 10 秒)
改善马达起动能力和电压 恢复时间
4 Pole Wound Revolving Field
发电机极数
¾ 发电机的输出频率只与发动机的转速和发电机的极数有关
主励磁机
¾ 实现了无刷励磁 ¾ 放大了AVR的励磁功率 ¾ 励磁机定子：实质为电磁铁，由AVR提供直流励磁电压，由励磁电
压决定磁场的强弱 ¾ 转子：为三相绕组，所发出的三相交流电经旋转二极管整流成直
SR5 发电机
¾ SR5 是最新一代的发电机 满足或超出行业标准
ISO 8528-3 / IEC 34-1 / IEEE-43 / NEMA MG-1-32 / BS 4999 / BS 5000 / AS 1359 / CSA C22.2-100 Designation ABL3
SR4 (1972)
转子绕组
驱动法兰
发电机轴承 旋转永久磁铁 旋转整流块
主定子绕组类型 • Random Wound 仅用于低压(小于等于600V) • Form Wound
低压、中压和高压
Random-Wound Stator
Random Wound
Form-Wound Stator
Form Wound
转子绕组 (四极)
流电，为主转子供电
PMG (永磁-副励磁机)
¾ PMG英文全称： Permanent Magnet Generator
¾ 转子为多极数永久磁铁，由发动 机驱动
¾ 定子为三相绕组，所发出三相交 流电为AVR供电
¾ 为AVR提供纯净的、不受外界干扰 的工作电源
¾ 当三相短路时，还能维持AVR的电 源供给
控制系統-ADEMIII(3500B System)
MEUI喷油机构
摇臂 喷油电磁
阀 喷油器复
位弹簧
喷油器
摇臂轴 挺杆 挺柱
凸轮轴
3500B电子喷油器
MEUI Injection
进排气系统
进排气系统
（1）排气岐管 （2）中冷器 （3）缸体 （4）进气口 （5）涡轮增压器压气轮 （6）涡轮增压器涡轮 （7）排气口 （8）排气门 （9）进气门
润滑系统
1、主油道 2、左凸轮油道 3、活塞冷却喷嘴油道 4、活塞冷却喷嘴油道 5、右凸轮轴油道 6、供油管道 7、顺序阀 8、顺序阀 9、连接器 10、机油滤清器旁通阀 11、机油冷却器 12、机油冷却器旁通阀 13、机油泵溢流阀 14、机油泵 15、弯头 16、吸油罩 17、机油滤清器壳体
起动、充电系统