柴油发电机组的工作原理是通过柴油机和发电机的协同作用,将柴油的化学能逐步转化为电能,具体过程如下:
一、柴油机:将柴油能量转化为机械能
柴油机通过 “进气、压缩、做功、排气” 四个冲程循环工作:
1.进气冲程:活塞向下运动,吸入空气(柴油机无需吸入燃油)。
2.压缩冲程:活塞向上运动,压缩空气,使其温度和压力大幅升高(温度可达 500~700℃)。
3.做功冲程:喷油器将柴油喷入气缸,柴油遇高温空气自燃,产生高压燃气推动活塞向下运动,通过连杆带动曲轴旋转,输出机械能(曲轴转速通常为 1500~3000 转 / 分钟)。
4.排气冲程:活塞向上运动,排出燃烧后的废气,为下一循环做准备。
二、发电机:将机械能转化为电能
发电机由柴油机驱动旋转,通过电磁感应原理发电:
转子旋转:柴油机带动发电机内部的转子(装有磁铁或励磁绕组)高速转动,形成旋转磁场。
定子发电:固定不动的定子绕组切割旋转磁场的磁感线,产生交变电流(交流电)。
电压调节:通过励磁系统调整磁场强度,确保输出电压稳定(如 220V/380V)。
频率稳定:发电机转速需保持恒定(如国内常用 1500 转 / 分钟),以保证输出频率稳定在 50Hz。
三、辅助系统:保障机组稳定运行
燃油系统:储存并输送柴油至柴油机喷油器。
冷却系统:通过水冷或风冷方式降低柴油机和发电机的温度。
润滑系统:为运动部件提供润滑油,减少磨损。
控制系统:实时监控转速、电压、频率等参数,出现过载、低油压等故障时自动保护停机,并可实现自动启停或远程监控功能。
四、整体工作逻辑
1.启动:接通蓄电池供电的启动电机,带动柴油机曲轴转动,直至柴油燃烧,机组自主运行。
2.发电:柴油机驱动发电机旋转,产生电能,经调控后对外输出。
3.停机:切断燃油供应,待机组怠速冷却后断开电路。
柴油发电机组凭借启动快、供电稳定、适应复杂环境等特点,广泛用于应急备用电源(如医院、数据中心)、移动作业(如工程施工)、偏远地区独立供电等场景。