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分析柴油机的工作原理及使用:柴油发电机柴油机的基本工作原理就是将高压柴油喷入燃烧室中燃烧,释放出热能,再将热能转变成机械能做功。要想掌握柴油机的工作原理,首先必须了解上止点、下止点、活塞行程、配气相位、燃烧室容积、汽缸工作容积、压缩比、进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程等概念。
①上止点:指活塞离曲轴中心远的位置或离汽缸盖近的位置。
②下止点:指活塞离曲轴中心近的位置。
③活塞行程;指活塞在上、下两个止点间的距离。从目前使用的柴油发电机柴油机情况看,135系列柴油机中活塞行程有140mm和150mm两种,两者之间有的配件相同,有的则不同,选购配件时应注意。
④配气相位:柴油发电机组柴油机的进气门和排气门开始开启和关闭的时刻用曲轴转角表示时称为配气相位。
⑤燃烧室容积;指上止点以上的空间。
动到下止点时所对应的汽缸的容积。
⑦压缩比汽缸总容积(即燃烧室容积与汽缸工作客积之和)与燃烧室容积之比,称为压缩比。
⑧进气行程:其目的是保证汽缸内充满足够的新鲜空气。活塞往下运动时,进气门打开,周围环境中的空气被吸入汽缸,直到活塞到达下止点时,进气门才关闭。
⑨压缩行程;活塞由下止点向上止点运动的过程中,进气门经下止点后延续了一定角度后关闭(主要目的是多吸入新鲜空气)。此时,排气门仍然关闭,汽缸处于密封状态。由于活塞的向上运动,汽缸内的空气被压缩,压缩终点的压力达3~4Wa,温度可达500℃一750℃。注意,柴油喷入燃烧室内开始燃烧的时刻是在上止点前一定角度而不是正好在上止点。
⑩做功行程;当活塞运行到上止点前一定角度时,喷油器开始向撒饶室内喷入高压雾化柴油,柴油与高温高压空气混合后,很快着火燃烧并释放出大量的热能。
这时,汽缸内气体的压力和温度急速上升。在高压气体的推动下,活塞向下止点运动并通过连杆使曲轴旋转输出动力。做功行程实际上是柴油机将热能转化为机械能的过程。
排气行程:在这个行程里,汽缸内的废气全部排出并再次吸入新鲜空气,便进行下一个工作循环。
实际上活塞在做功行程下止点前就打开了排气门,越过下止点后活塞上行,此时排气门已完全打开,进气门仍然关闭着,这时汽缸内的废气压力高于大气的压力而冲出排气门。为了使汽缸内的废气排干净,排气门在活塞过了上止点后才关闭。
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柴油发电机组的调解方式有电喷和电子调速
电喷技术即内燃机燃料系统的电子喷射供给技术,为了严格控制发电机尾气对环境的严重污染,要求汽车用汽油发动机必须实施电喷技术,对非电喷汽车采取了非准入的措施。
柴油机由于燃料供给系统的特殊性,即燃料在供给气缸时是采取高压(10~120MPa)喷射的方式,技术上改变原有的供油方式与汽油机相比具有较大的难度。实际上,柴油机的污染有时比汽油机更严重,特别是排烟、碳氧化合物等。
柴油发电机组要求柴油机只有具有运行速度稳定、动态性能好,才能输出高品质的电能,同时具有转速调整的自动化,才能真正实现备(主)用电源的自动化、智能化。因此柴油发电机组配套的柴油机近年来已有一部分实现了电子调速,但对环境污染的控制措施无所作为.
柴油发电机组用柴油机是车辆、船舶及工程机械用柴油机的变型产品,因而电控技术的发展必然受到主要产品的影响。进入20世纪后期,由于柴油车废气污染物排放法规和汽油车一样日趋严格,同时改善柴油机经济性的要求也进一步提高,因此在汽油机电控技术飞速发展的基础上,一些发达 开始对柴油机电控技术——电子喷射进行了开发和研究,并初步投入使用。电子喷射技术与电子调速技术既有相同点(即控制柴油机的喷油量),又具有根本的区别,即电子喷射还具有用电信号控制喷油时刻、喷射压力,完全取消了燃油系统中的机械结构。
电喷柴油发电机组,改变了原有发电机组控制的范畴,是柴油发电机向绿色机组迈进的开端,因为在现代社会发展的今天,人们已经重视环境对社会、经济可持续发展的影响,已经非常重视交通工具,特别是汽油发动机汽车的污染控制,强调电子喷射控制发动机的必要性,因而采取了强制普及。相信在不远的将来,柴油机电喷技术的普及也为日不远,电喷柴油发电机组的普遍应用也将引起广泛的重视。
综上所述,未来柴油发电机组的发展趋势已经逐渐向电喷式发电机进化,特别是机械调速式的发电机组将会逐渐淡出市场,转而改用电子调速及电喷式发电机组。
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同步发电机的序分量电抗
同步发电机的序分量电抗X1、X2、X0
分析同步发电机不对称运行的基本方法是对称分量法。应用对称分量法,可以把发电机不对称的三相电压、电流及其所激励的磁势分解为正序分量、负序分量和零序分量,然后对各个分量分别建立的端点方程式和相序方程式,求解各序分量并研究各序分量分别所产生的效果, ,将它们叠加起来,就得出实际不对称运行的结果和影响。实践证明,在不计饱和时,上述方法所求得的结果,特别是对于基波分量基本上是正确的。
在不对称运行时,同步发电机的空气隙磁场为一椭圆形旋转磁场,即除了正序旋转磁场以外,尚有负序旋转磁场。因为它们的旋转方向不同,所以转子回路的反应也各不相同;对不同相序的电流,同步电机呈显的电抗也就有不同的数值。
当同步电机对称运行时,如前面各章所讨论的情形,定子电流为一稳定的对称三相电流,实际上即一组正序分量,它们所产生的旋转磁场(即正序旋转磁场)和转子之间没有相对运动,这个磁场并不能在转子绕组中产生感应电势,这个电流所遇到的电抗便是同步电抗。故同步电机的正序电抗即系同步电抗,不对称运行时,负序电流所产生的负序旋转磁场以同步速向着和转子转向相反的方向旋转,即该磁场将以两倍同步速载切转子绕组,将在转子绕组中感应一个两倍于电源频率的交变电流。对于负序旋转磁场而言,转子绕组的作用为一短路绕组,致使负序电流所遇到的便不再是同步电抗,而是另一个电抗x2,称它为负序电抗,其数值远较同步电抗为小。
负序旋转磁场在转子激磁绕组和组尼绕组中所感应的两倍频率的交变电流,将引起附加的铜损耗;负序旋转磁场还将在转子表面产生涡流,从而引起附加表面损耗。这些损耗都将使转子温升提高。此外,负序旋转磁场还将在转子轴和定子机座引起振动。
根据我国“发电机运行规程”规定:在额定负载连续运行时,汽轮发电机三相电流之差,不得超过额定值的10%,水轮发电机和同步补偿机的三相电流之差,不得超过额定值的20%,同时任一相的电流不得大于额定值。在低于额定负载连续运行时,各相电流之差可以大于上面所规定的数值,但应根据试验确定。
当零序电流流过定子绕组时,由各相零序电流所产生的三个脉动磁势,其幅值相等,时间上同相,而三者在空间各相隔120°电角度,因此三相零序基波全成磁势恰相至抵消,不形成气隙互磁通,只存在一些漏磁场,数值一般很小。零电流所遇到的电抗为带有漏抗性质的零序电抗,用代表,较更小。
由于现代电力系统的规模很大,在正常运行时负载电流的严重不对称是不常见的。具有实际意义的不对称运行情况为故障状态,如单相接地短路、二相短路和二相接地短路等。