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柴油发电机结构：讲的太清楚了
这里介绍柴油发电机的构造，由于发电机大小不同，结构也不相同，但主要部分的结构与功能相同，本课件就柴油发电机的基本结构与组成进行介绍，为显示清楚，定子与转子槽数都较少，定子线圈外形按导线绕制的线圈绘制(不是用铜条或铜管连接成的线圈)。发电机主要部件结构则参考大中型柴油发电机绘制。

  发电机主要由转子与定子组成。柴油发电机是同步发电机，由于柴油机的转速很高，故柴油发电机的转子只有一对磁极，在额定转速每分钟3000转时输出50赫兹的三相交流电。下面通过一个柴油发电机模型来介绍柴油发电机的基本构造与组成。

  由于大型柴油发电机转速高，转子磁极表面线速度达150m/s以上，离心力很大，故转子直径不能过大，大型发电机转子都为细长型。转子圆周上没有凸出的磁极，转子铁芯是一个在圆周上开有一些槽的圆柱，在圆周两侧各有一段槽距大的面称为大齿，就是磁极(图1所示)，称之为隐极式转子。在槽中嵌有励磁绕组，隐极式转子将励磁绕组分成多个线圈，便于安装与加固。

  励磁绕组两端通过集电环(滑环)接到励磁电源，在转子圆周两侧就形成北极与南极，旋转时就产生旋转磁场。

  放大的定子铁芯与转子铁芯截面图，两铁芯间有气隙。定子铁芯的内圆周有嵌放定子线圈的槽，在槽口两侧有固定槽楔的小槽，槽楔用途是压住定子线圈。转子铁芯的外圆周有嵌放转子线圈的槽，在槽口两侧有小槽，用来固定槽楔，在槽底有用于通风的槽。

  转子铁芯与轴用高强度高磁导率的合金钢材整体制作，在转子铁芯部分有一些轴向与径向的孔隙，用来通风冷却。由于各种电机冷却方式不同，孔隙布置走向也不同，这里就不作介绍了，见图4。

  柴油发电机转子

  转子励磁绕组由多个线圈组成，嵌放在转子铁芯的槽中，多个线圈串联起来组成转子绕组，在转子轴的励磁端(简称励端)安装集电环，转子绕组的两个线端分别连接到两个集电环。见图5。

  嵌装好绕组的柴油发电机转子

  嵌放好线圈后在槽口塞入槽楔，压住槽内线圈，线圈在槽外的端部用护环压住，防止线圈被离心力甩出，见图6。

  为减小负序磁场的影响，在转子表面还装有阻尼装置，这里就不介绍了。

  转子线圈与护环

  为降低发电机的温度，在转子两端还装有轴流风扇对机内气体进行强制循环。见图7，这是整个转子，是发电机中的旋转部件。

  安装好集电环与风扇的柴油发电机转子

  定子

  因为定子铁芯内的磁通是在不停的变化，为防止涡流损耗，定子铁芯采用多层硅钢片叠成，硅钢片涂绝缘漆相互绝缘。硅钢片导磁良好。为通风冷却定子铁芯分成多段，段间有缝隙实现径向通风。在定子铁芯的两端用压圈与穿心螺杆压紧定子铁芯，见图8。

  柴油发电机定子铁芯

  在定子铁芯槽内嵌放定子的三相绕组，绕组形式一般为双层叠绕。每相绕组由多个线圈组成，按一定规律对称排列，大型发电机的线圈只有几匝，是用一根根铜条或铜管弯成，在端部进行连接形成线圈。本模型简化处理，线圈是由表皮绝缘的导线绕成多匝的线圈。

  在24槽电机模型有24个线圈，分为3组，组成三相绕组，6个引出线中3个是A、B、C相输出端，3个为中性线端，一同连接到到电机下方的出线盒的瓷套管端子。

  嵌装好线圈还要在槽口插入槽楔，把线圈压紧固定。图11是嵌装好线圈的定子铁芯剖视图。

  发电机的实际组装过程是定子铁芯先安装进机座，然后才进行线圈的嵌装工作。

  定子与转子装入机座

  机座(机壳)由钢板卷制焊接而成，为确保刚度在壳内壁焊有多圈圆环筋与多条轴向筋。本模型圆环筋较宽，为便于冷却气体流动，开有多个通气孔。在机座下方有发电机出线盒，发出的三相交流电从这里引出，见图12。安装好的机壳加端盖应有很好的气密性，以防止冷却介质泄露。

  发电机机壳

  把定子铁芯安装在发电机机座内，再进行定子线圈嵌装，把各相线圈连接起来组成三相绕组。在定子铁芯的槽口插入定子槽楔，压紧槽内线圈，见图13。三相绕组的6个线端连接到出线盒的六个瓷套管端子，在出线盒外接成 Y 形连接，按三相四线输出。

  装入机座的发电机定子铁芯与绕组

  把转子插入定子铁芯内是发电机安装的重要工序，要保证不损伤定子与转子的任何部分。图14是插入转子后的状态。

  发电机安装转子

  本模型的两个转子轴承安装在机壳两侧的端盖上，称为端盖式轴承。每块端盖由上下两块组成，在端盖上安装轴承部件，轴承部件由轴瓦与轴承油密封等组成，循环的密封油可以润滑轴瓦、防止氢气泄露、降低轴瓦温度。

  安装好机壳两侧的下端盖，在端盖上安装轴承部件，轴承把转子支撑起来，转子磁极与定子铁芯间留有气隙，转子可自由旋转，见图15。

  发电机安装轴承

  安装电刷装置

  转子的励磁电源连接到电刷，电刷与集电环紧密接触，励磁电流先通过电刷，再通过集电环到转子励磁绕组。电刷由天然石墨制成，有很好的自润滑特性，导电良好，电刷通过刷辫接到励磁端子。电刷装在刷盒内，可自由上下移动，压簧把电刷压向集电环。压簧采用恒压弹簧，在电刷整个行程中压力基本不变，恒压弹簧固定在弹簧夹上，弹簧夹上有楔形卡子，弹簧夹插在刷盒内，卡子进入卡孔就卡住了。图16左图是压簧，右图是较新的电刷在刷盒的状态，中图是磨损较多的电刷(待换电刷)在刷盒的状态。

  电刷盒结构

  刷盒固定在刷握上，刷握固定在刷握架上，刷辫连接到励磁电源接线端子上，见图17左图，在图17右图中显示了电刷与集电环的相对位置(图中隐去了转子轴)。

  电刷装置与集电环

  仅为发电机电刷示意图，实际大型发电机的励磁电流很大，每个集电环由几段组成，电刷组相应增多，电刷数量达数十个。集电环采用耐磨的优质合金钢制成，为降低集电环温度，集电环有通风孔，在两集电环之间还装有离心风扇。

  电刷装置安装在发电机的励端集电环的两侧。在转子两端还要安装转子上的风扇，为了使风扇的气流按照指定路径流动，必须安装上导风罩，见图18。

  发电机安装电刷与风扇

  发电机整机

  把机座两端的上半端盖安装好，发电机就组装好了，图19是柴油发电机的剖视图。

  冷却系统

  大型发电机产生的热量很大，必须有强有力的冷却措施，不同型号发电机的定子、转子、机座等主要结构基本一样，但冷却系统五花八门，也较复杂。

  主要的冷却介质是氢气与水，也有用空气。氢气比空气的密度小很多、导热系数大很多;水与很大的比热容、导热系数大、价格低廉。冷却方式主要有：

  全氢冷发电机，电机定子绕组、转子绕组、定子铁芯均用氢气冷却。

  水氢冷发电机，电机定子绕组采用水内冷、转子绕组与定子铁芯用氢气冷却。

  水水空发电机，电机定子绕组与转子绕组采用水内冷、定子铁芯用空气冷却。

  水水氢发电机，电机定子绕组与转子绕组采用水内冷、定子铁芯用氢气冷却。

  全水冷发电机，电机定子绕组与转子绕组采用水内冷、定子铁芯也用水冷却。

  空冷发电机，电机定子绕组、转子绕组、定子铁芯均用空气冷却，仅用于中小型发电机。

  氢气或水如何在电机内循环则有多种途径，根据循环路线在定子铁芯与转子铁芯上制作冷却介质的通道，绕组水冷采用空心铜管作导线，在管内通水冷却。

  ，机座完全密封，在机壳靠两端设有氢气冷却器，氢气冷却器就是排管式热交换器，管内是流动的水，水通过电机外设备冷却。在机壳内部充满氢气，风扇向两端抽出热氢气，热氢气经过氢气冷却器降温，再次进入定子与转子带走热量。图中浅蓝色箭头线示意氢气的流动路径。

  除了上述的基本部件外，在定子、转子、绕组、轴承等部位分布着许多温度传感器;在一些部位还有压力传感器、振动传感器、位移传感器等，全面监视发电机的工作状态。

  在机外还配有发电机的励磁系统、冷却水的净化装置与循环装置、氢气的储存与控制装置、密封油的循环系统等。

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柴油发电机组行业回顾 从1998年起，中国的柴油发电机组开始了大跃进，新机--特别是康明斯在中国得到了前所未有的发展。这是因为中国的经济改革开放所带来的国外资本流入，新厂房剧增、电力系统发展速度过慢，使得发电机组从备用电源几乎成了主力电源，正是这样，造就了一批康明斯和威尔逊的代理商大亨。 从2002年开始， 电力系统逐步完善，加上新厂投资有序发展，发电机代理公司越来越多，新机的销量明显下降；这是由于前几年累计下来的发电机组开始需要保养和维修，于是以维修、耗材为主的发电机公司开始大量涌现，并创造了又一次的经济腾飞。 2003年开始，美国、俄罗斯、加拿大相继大停电，造成了世界性的电力危机，当时的中国没有多少人注意到这是什么信号。 2004年，中国进入了有史以来“热”的夏天，不仅珠三角拼命的限电拉闸，短短的两个月，限电文件就下达到全国每一个工业城市。这时恰恰有很多企业的发电机组转为备用，出现了一部分闲置的机组，一部分企业开始尝试租凭发电机组，于是二手发电机组慢慢火起来。2004到2006，浙江政府对自备发电机组的企业进行补助的文件一下达，二手发电机组的生意红了半边天，疯狂的时候二手的价钱比新机还贵，为什么？因为新机早就卖完了，要新机，订货期近1年！也是在这时，因为二货源毕竟有限，供求关系达到空前逆反，如何解决这个问题？有部分发电机公司想到了组装二手发电机组，用丢弃的船机、工程机械、汽车的动力买配件进行维修、组装，价格也出奇的高。 疯狂毕竟是需要调整的，接下来的2007年平淡了很多，虽然生意还是继续，但已经回到了2003年的水平，这时候很多公司，特别是有一定规模的发电机公司开始寻求出路，一部分开始进行发动机制造，一部分开始自行生产发电机（电球），很多公司就开始了发动机+发电机=发电机组的组装之路，这时候，国内的平淡让部分发电机公司开始寻求国外市场，小汽油机、小柴油机再来中、大型柴油发电机组，从东南亚到非洲，国际贸易开始走高。 2008年，我想再过几十年我们也不会忘记这个年份，不仅是因为奥运会、雪灾、地震，更因为2008年真正让整个发电机组行业来了个冰火两重天，刚刚进入2008年，一场雪灾让国人落泪无数，各发电机公司捐款捐物，同时也带来了不小的机组订单。512地震让整个中华儿女失声痛哭，救援的发电机组订单也纷至沓来，部分公司因此也获利颇多，50～200KW的发电机组再次脱销。 下半年，美国的救市计划让国人感受到全球性的经济危机真正降临，这两年的物价提升，加上国人不太愿意面对的经济危机的波及，让中国的经济走入一个迷雾的沼泽， 开始对依赖出口的发展模式开始调整，为今后的“扩大内需”做好安全和良性循环的准备；回到发电机组行业，受全球性经济危机的影响，大部分依赖出口的企业开始萧条，导致依赖维修和售卖发电机组的发电机公司跟着萧条，国际贸易也没有大的起色，行业一时跌入冰点。 但奇怪的事情还是在上演，有很多人会问：为什么这么多发动机的生产厂商还是有做不完的单呢？还有部分发电机（电球）生产商也是一样，还是天天加班？据分析了，主要是因为2007年和2008年上半年的全球性采购量增长的原因，一部分由于一些 的开发建设所需，一部分是由于国际支援订单，还有一部分来自于战争等因素，当然不管是什么因素，现在看到的事情其实是07年和08年初的“订单”，并不能表示现在的真正情况。 当然除了全球性经济因素，还有一个重要的因素也是导致发电机组行业萧条的关键，那就是油价，这几年年年攀升的油价让本来“划算的”的发电机组成了“不到非常必要的时候 放着”的摆设，恐怕很多行业人士又要开始怀恋原来“承包发电”的时代了

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