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柴油发电机的工作原理
工作原理
一、辽宁大连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、辽宁大连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、辽宁大连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、辽宁大连电动势的产生
● 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、辽宁大连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、辽宁大连且与滑环1、辽宁大连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、辽宁大连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、辽宁大连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、辽宁大连其转子旋转一周，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、辽宁大连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、辽宁大连电动势的大小
根据电磁感应定律,当导体与磁场发生相对运动时、辽宁大连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、辽宁大连电动势的频率
● 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、辽宁大连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、辽宁大连磁极结构、辽宁大连电枢绕组结构、辽宁大连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、辽宁大连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、辽宁大连采用斜槽定子、辽宁大连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、辽宁大连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、辽宁大连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。
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影响高压发电机选择接地方式的因素
高电压发电机组的接地保护接地是为保证电工设备正常工作和人身而采取的一种用电措施，通过金属导线与接地装置连接来实现，常用的有保护接地、辽宁大连当地工作接地、辽宁大连当地防雷接地、辽宁大连当地屏蔽接地、辽宁大连当地防静电接地等。接地装置将电工设备和其他生产设备上可能产生的漏电流、辽宁大连当地静电荷以及雷电电流等引入地下，从而避免人身触电和可能发生的火灾、辽宁大连当地爆炸等事故。
高压发电机不可缺少的是高压发电机接地保护，确保使用，影响选择接地方式的因素有:
1) 供电可靠性；
2）人身设备；
3) 过电压因素；
4) 继电保护；
5)高压发电机的投资。在机组系统发生接地故障时，由于电容电流超前电压90°,当故障点的电容电流在第个半波过零熄弧时，加在故障点上的电压正好为峰值，若电容电流过大，空气游离严重，极易把故障点重新击穿。这种重燃有时不可避免。但多次重燃将会导致电网电压振荡，发生间歇性弧光过电压。这种过电压时间长、辽宁大连当地幅值高、辽宁大连当地能量大、辽宁大连当地缺乏有效手段加以防护。避雷器在这种过电压的长时间作用下，会加速老化，甚至损坏。因此，首先应采取措施避免这种过电压的发生。发电机是电力系统的原动力，在运行中必须具备对突发性故障的应变能力，发电机中性点的接地方式与此有密切的关系。发电机中性点的接地方式有：①中性点直接接地②中性点经低阻抗接地③中性点不接地④中性点经消弧线圈接地⑤中性点经高阻抗接地。发电机在运行中，发生单相接地是常见的故障，故障点出现电弧接地时会进一步扩大定子绕组绝缘损害甚至导致铁芯灼伤烧结，如不及时发现并快速切除，故障将发展成为相间或匝间短路。基于上述原因，国际广泛采用发电机中性点高阻接地，以限制接地电流，防止各种过电压的危害，取得了良好的运行经验。中性点经电阻接地方式于20世纪90年代开始应用于我国配电网系统中，目前已广泛地应用于我国城市供电系统、辽宁大连当地电厂、辽宁大连当地地铁、辽宁大连当地冶金及石化等系统。
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请听我说：柴油发电机组的历史故事
如果用简单方式看待历史，那么组成历史的仅仅包括年代、辽宁大连本地人名、辽宁大连本地故事三个要素。虽然时间跨度冲淡他的年代和故事，但他应该感到欣慰，因为至少他的名字得以流传。鲁道夫·狄赛尔(RudoflDiesel)一个永远不会被忘却的名字。
命运多笃的发明家
在科学史上，人们总是会对那种无心插柳却一举成功的故事津津乐道，比如伦琴射线、辽宁大连本地青霉素、辽宁大连本地宇宙微波背景辐射等等。当然能有上述的成就固然可敬，但还有一种同样可敬的人：他们在有生之年不断探索，但成就却不被世人承认，直到多年之后他们的成就才发扬光大。柴油机的发明者鲁道夫?狄赛尔就是这样的一个人。
狄赛尔1858年出生在法国巴黎，他的父亲是德国奥古斯堡的精制皮革制造商。成年之后，狄赛尔进入了德国的慕尼黑技术大学攻读。就在他读大学期间的1876年，德国人奥托研制成功了 台4冲程煤气发动机，这是法国技师罗夏内燃机理论 次得到实际运用。这一成就鼓舞了当时从事机械动力研究的许多工程师，这其中既包括后来汽车的发明者卡尔·奔驰和戈特利普·戴姆勒，也包括对机器动力十分有兴趣的年轻人狄赛尔。
与致力于改造奥托发动机的奔驰和戴姆勒不同，狄赛尔的想法更为超前，他想完全舍去发动机中的点火系统，靠压缩空气发热，喷入燃料后自燃做功，这种方式完全区别于吸入燃气混合气点燃做功的方式，后人称狄赛尔的原理为“压缩式内燃机”原理。当然狄赛尔产生这样的设想也并不是空穴来风，因为当时并没有发明分电器和高压点火线圈，点火装置非常简陋和不稳定，狄赛尔想跳过这个技术障碍完全是可以理解的。不久，他在法国人约瑟夫·莫勒特(JosephMollet)发明的气动打火机上找到了灵感，并坚持不懈的探索下去。
狄赛尔没有料到，他的想法实现起来远远比发明点火系统复杂的多，他所遇到的 个就是燃料问题。常用的汽油非常活跃，也非常容易点燃，但汽油却不能适应有很高的压缩比的压燃式发动机，一旦把汽油雾化喷入含有高温、辽宁大连本地高压空气的燃烧室，就会发生猛烈的敲缸甚至爆炸。舍去汽油是必然的，狄赛尔创造性把他的目标指向了植物油。经过一系列试验，对于植物油的尝试也失败了，但他是 个把植物油料引入内燃机的人，因而近现代鼓吹“绿色燃料”者都把狄赛尔尊为鼻祖。
终燃料选择锁定在了石油裂解产物中一直未被重视的柴油上。柴油相对于汽油来说性质非常稳定，比较难于点燃，同时柴油一旦点燃会冒出大量的黑烟，因而它又不能像煤油那样用作照明。但柴油稳定的特性却恰恰适合于压燃式内燃机，在压缩比非常高的情况下柴油也不会出现爆震，这正是狄赛尔所需要的。经过近20年的潜心研究，狄赛尔终于在1892年试制成了 台压燃式内燃机，也就是柴油机。
这台柴油机用汽缸吸入纯空气，再用活塞强力压缩，使空气体积缩小到15倍左右，温度上升到500—700度，然后用压缩空气把雾状柴油喷入汽缸，与缸中高温纯空气混合，由于汽缸这是已经有了较高的温度，因而柴油喷入后自行燃烧做功。1892年2月27日，狄赛尔取得了此项技术的 。
柴油机的 特点是省油，热效率高，但狄赛尔初试制的柴油机却很不稳定，1894年，狄赛尔改进了柴油机并使其能运行1分钟左右，尽管他的柴油机还并不稳定，但狄赛尔却迫不及待的把它投入了商业生产，因为他的竞争对手早在1886年就把汽油机安装车辆上，而8年之后，汽油机汽车已经投入了商业运作。这位只了解技术并不了解商业运作的发明家犯下了一生中 的一次错误，他急于推向市场的20台柴油机由于技术不过关，纷纷遭到了退货，这不但给了他巨大的经济负担，更重要是影响了柴油机在公众的印象，在随后的几年里几乎没有厂家或个人乐意装配柴油机。没有了资金来源又负债累累，这就使得狄赛尔的晚年陷入了极端贫困。1913年10月29日，55岁的狄赛尔独自一人呆站在横渡英吉利海峡的轮船甲板上，被巨浪卷入了大海(多数历史学家认为狄赛尔是跳海自尽的)。为了纪念狄赛尔，人们把柴油发动机命名为Diesel。
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柴油发电机组跳闸的处理办法
在柴油发电机组的运行过程中，有时候可能会出现跳闸的现象。在发生跳闸问题后，首先要对柴油发电机组进行检查，判断此次跳闸属于什么原因，再采取相应的处理办法，具体的步骤如下：
1、辽宁大连当地当发电机—变压器组出口主断路器自动跳闸后，首先检查发电机指示仪表有无明显的故障象征，若有时应立即切断励磁，若无异常象征，在机炉状态良好的情况下，电气值班员应调好发电机电压及频率在正常范围，应检查机组所带高压厂用电是否跳闸，启动变是否联动投入，厂用电是否正常。
2、辽宁大连当地根据事故现象及继电保护动作情况，判断故障的性质与范围，并对发电机—变压器组及有关的设备作详细的外部检查，查明有无外部故障特征。
3、辽宁大连当地若因母差保护动作，或因变电所出线故障引起发电机过流保护等越级跳闸，检查发电机外部正常，故障隔离后，联系网调并网。
4、辽宁大连当地跳闸前如强励动作，有电流冲击，反映发电机—变压器组内部故障的主保护（差动、辽宁大连当地重瓦斯等）动作，而电网运行正常，此时应停机处理。
5、辽宁大连当地跳闸前如无强励动作，也无冲击电流，电网运行也正常，机炉正常，发电机的水氢油系统及主变正常，作如下处理：对发电机及其回路进行检查；对动作的保护进行校验，如一切正常发电机可以零起升压。升压时如果一切正常，发电机可并网，再继续查找原因。升压时，强励及自动调整装置不得投入，发电机—变压器组的高压侧中性点应接地，发现有不正常现象，立即停机检查。
如果查明并非柴油发电机组存在故障引起的跳闸，那么可能是相关人员误碰或误操作引起的。这时，灭磁开关往往仍在合闸位置，操作人员应先将灭磁开关手动跳闸后，立即将机组重新并网运行。
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