發(fā)電機是有用的設(shè)備，可在停電期間提供電源，并防止日?；顒又袛嗷驑I(yè)務(wù)運營中斷。發(fā)電機具有不同的電氣和物理配置，可用于不同的應(yīng)用。在以下各節(jié)中，我們將研究發(fā)電機的功能，發(fā)電機的主要組件以及發(fā)電機如何在住宅和工業(yè)應(yīng)用中作為輔助電源工作。
發(fā)電機如何工作——發(fā)電機是一種將從外部來源獲得的機械能轉(zhuǎn)換為電能作為輸出的設(shè)備。重要的是要了解發(fā)電機實際上并不會“產(chǎn)生”電能。取而代之的是，它使用提供給它的機械能來迫使存在于其繞組線中的電荷通過外部電路運動。電荷的這種流動構(gòu)成了由發(fā)電機提供的輸出電流。可以通過考慮發(fā)電機類似于水泵的方式來理解這種機制，水泵會引起水的流動，但實際上并不會“創(chuàng)造”流過水的水。
現(xiàn)代發(fā)電機的工作原理是邁克爾·法拉第（MichaelFaraday）在1831-32年發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)原理。法拉第發(fā)現(xiàn)，電荷的上述流動可以通過在磁場中移動導(dǎo)電體（例如包含電荷的電線）來感應(yīng)。這種運動在導(dǎo)線或電導(dǎo)體的兩端之間產(chǎn)生電壓差，進而使電荷流動，從而產(chǎn)生電流。
發(fā)電機的主要部件
發(fā)電機的主要組件可大致分為以下幾類：
1、發(fā)動機
發(fā)動機是發(fā)電機輸入機械能的來源。發(fā)動機的尺寸與發(fā)電機可提供的最大功率成正比。在評估發(fā)電機的發(fā)動機時，需要牢記一些因素。應(yīng)該咨詢發(fā)動機制造商以獲得完整的發(fā)動機運行規(guī)格和維護時間表。
?。╝）使用的燃料類型–發(fā)電機發(fā)動機使用各種燃料，例如柴油，汽油，丙??烷（液化或氣態(tài)）或天然氣。小型發(fā)動機通常使用汽油運行，而大型發(fā)動機則使用柴油，液態(tài)丙烷，丙烷氣或天然氣運行。某些發(fā)動機還可以在雙燃料運行模式下以柴油和天然氣的雙重供氣運行。
?。╞）高架氣門（OHV）發(fā)動機與非OHV發(fā)動機–OHV發(fā)動機與其他發(fā)動機的不同之處在于，發(fā)動機的進氣門和排氣門位于發(fā)動機氣缸蓋的頂部，而不是安裝在發(fā)動機缸體上。OHV發(fā)動機比其他發(fā)動機具有多個優(yōu)勢，
例如：
?。?）緊湊的設(shè)計
?。?）更簡單的操作機制
?。?）耐用性
?。?）操作友好
?。?）運行時噪音低
（6）低排放水平
但是，OHV發(fā)動機也比其他發(fā)動機昂貴。
?。╟）發(fā)動機缸體中的鑄鐵套筒（CIS）–CIS是發(fā)動機缸體中的襯里。它減少了磨損，并確保了發(fā)動機的耐用性。大多數(shù)OHV發(fā)動機都配備了CIS，但必須檢查發(fā)電機發(fā)動機中的此功能。CIS并不是一項昂貴的功能，但它在發(fā)動機耐用性中起著重要作用，尤其是在您需要經(jīng)常或長時間使用發(fā)電機的情況下。
2、交流發(fā)電機
交流發(fā)電機，也稱為“發(fā)電機頭”，是發(fā)電機的一部分，可從發(fā)動機提供的機械輸入中產(chǎn)生電輸出。它包含固定在外殼中的靜止和活動部件的組合。這些組件共同作用以引起磁場和電場之間的相對運動，進而產(chǎn)生電流。
?。╝）定子–這是固定組件。它包含一組纏繞在鐵芯上的線圈中的電導(dǎo)體。
?。╞）轉(zhuǎn)子/電樞–這是運動組件，它通過以下三種方式之一產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場：
（i）感應(yīng)–這些被稱為無刷交流發(fā)電機，通常用于大型發(fā)電機。
（ii）永磁體–在小型交流發(fā)電機中很常見。
（iii）使用勵磁機–勵磁機是一小部分直流電（DC），它通過導(dǎo)電滑環(huán)和電刷的組合為轉(zhuǎn)子供電。
轉(zhuǎn)子在定子周圍產(chǎn)生運動磁場，這會在定子繞組之間產(chǎn)生電壓差。這將產(chǎn)生發(fā)電機的交流（AC）輸出。
在評估發(fā)電機的交流發(fā)電機時，需要牢記以下因素：
（a）金屬外殼與塑料外殼–全金屬設(shè)計可確保交流發(fā)電機的耐久性。塑料外殼會隨著時間而變形，并導(dǎo)致交流發(fā)電機的活動部件暴露在外。這增加了磨損，更重要的是，對使用者是危險的。
（b）滾珠軸承與滾針軸承–滾珠軸承是首選，使用壽命更長。
?。╟）無刷設(shè)計–不使用電刷的交流發(fā)電機需要較少的維護，并且產(chǎn)生更清潔的動力。
3、燃油系統(tǒng)
燃油系統(tǒng)的共同特征包括：
（a）從燃油箱到發(fā)動機的管道連接–供油管路將燃油從燃油箱引導(dǎo)到發(fā)動機，而回油管路將燃油從發(fā)動機引導(dǎo)至燃油箱。
?。╞）燃油箱的通風(fēng)管–燃油箱有一個通風(fēng)管，以防止在加油和排放燃油時積聚壓力或真空。加注燃油箱時，請確保加油噴嘴和燃油箱之間存在金屬對金屬的接觸，以避免產(chǎn)生火花。
?。╟）從燃油箱到排水管的溢流連接–這是必需的，以便在加油時任何溢流都不會導(dǎo)致液體濺到發(fā)電機組上。
?。╠）燃油泵–將燃油從主儲油箱傳輸?shù)饺臻g油箱。燃油泵通常是電動的。
?。╡）燃油水分離器/燃油濾清器–將液體燃料中的水和異物分離出來，以保護發(fā)電機的其他組件不受腐蝕和污染。
?。╢）噴油器–霧化液體燃料并將所需量的燃料噴入發(fā)動機的燃燒室
4、調(diào)壓器
顧名思義，該組件可調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出電壓。下面針對在電壓調(diào)節(jié)的周期性過程中起作用的每個組件來描述該機制。
?。?）穩(wěn)壓器：將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電流–穩(wěn)壓器占發(fā)電機輸出交流電壓的一小部分，并將其轉(zhuǎn)換為直流電流。然后，電壓調(diào)節(jié)器將該直流電流饋入定子中的一組次級繞組，即勵磁繞組。
?。?）勵磁繞組：直流電流到交流電流的轉(zhuǎn)換–勵磁繞組的功能類似于初級定子繞組，并產(chǎn)生很小的交流電流。勵磁繞組連接到稱為旋轉(zhuǎn)整流器的單元上。
?。?）旋轉(zhuǎn)整流器：將交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流–它將由勵磁繞組產(chǎn)生的交流電流整流，并將其轉(zhuǎn)換為直流電流。除了轉(zhuǎn)子/電樞的旋轉(zhuǎn)磁場外，該直流電流還饋入轉(zhuǎn)子/電樞以產(chǎn)生電磁場。
?。?）轉(zhuǎn)子/電樞：將直流電流轉(zhuǎn)換為交流電壓–轉(zhuǎn)子/電樞現(xiàn)在在定子繞組上感應(yīng)出較大的交流電壓，現(xiàn)在發(fā)電機將以較大的輸出交流電壓產(chǎn)生該交流電壓。
這個循環(huán)一直持續(xù)到發(fā)電機開始產(chǎn)生等于其全部工作容量的輸出電壓為止。隨著發(fā)電機輸出的增加，穩(wěn)壓器產(chǎn)生的直流電流會減少。發(fā)電機達到滿負荷運行后，穩(wěn)壓器將達到平衡狀態(tài)，并產(chǎn)生足夠的直流電流以將發(fā)電機的輸出保持在滿負荷運行狀態(tài)。
將負載添加到發(fā)電機時，其輸出電壓會下降一點。這促使電壓調(diào)節(jié)器開始工作，以上循環(huán)開始。循環(huán)繼續(xù)進行，直到發(fā)電機的輸出斜升至其原始滿負荷運行為止。
5、冷卻和排氣系統(tǒng)
?。╝）冷卻系統(tǒng)
連續(xù)使用發(fā)電機會導(dǎo)致其各個組件發(fā)熱。必須有一個冷卻和通風(fēng)系統(tǒng)以吸收過程中產(chǎn)生的熱量。
原水/淡水有時被用作發(fā)電機的冷卻劑，但它們大多限于特定情況，例如城市應(yīng)用中的小型發(fā)電機或2250kW及以上的超大型機組。氫有時被用作大型發(fā)電機組定子繞組的冷卻劑，因為它比其他冷卻劑更有效地吸收熱量。氫氣從發(fā)生器中除去熱量，并將其通過熱交換器傳遞到包含冷卻水的軟化水的二次冷卻回路中。這就是為什么大型發(fā)電機和小型發(fā)電廠經(jīng)常在其旁邊配備大型冷卻塔的原因。對于住宅和工業(yè)用的所有其他普通應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)的散熱器和風(fēng)扇安裝在發(fā)電機上，并用作主要的冷卻系統(tǒng)。
必須每天檢查發(fā)電機的冷卻液液位。每隔600小時應(yīng)清洗冷卻系統(tǒng)和原水泵一次，并應(yīng)在發(fā)電機每運轉(zhuǎn)2400小時后清洗熱交換器。發(fā)生器應(yīng)放置在有足夠新鮮空氣供應(yīng)的開放通風(fēng)區(qū)域中。美國國家電氣法規(guī)（NEC）要求在發(fā)電機的所有側(cè)面上至少留出3英尺的空間，以確保冷卻空氣的自由流動。
?。╞）排氣系統(tǒng)
發(fā)電機排放的廢氣與任何其他柴油或汽油發(fā)動機的廢氣一樣，并且含有劇毒化學(xué)品，需要對其進行妥善管理。因此，必須安裝足夠的排氣系統(tǒng)來處理廢氣。由于一氧化碳中毒仍然是颶風(fēng)后災(zāi)區(qū)最常見的死亡原因之一，因此這一點不能得到足夠的強調(diào)，因為人們往往會在為時已晚之前才考慮這一點。
排氣管通常由鑄鐵，鍛鐵或鋼制成。這些必須是獨立式的，不應(yīng)由發(fā)電機的發(fā)動機支撐。排氣管通常使用撓性連接器連接到發(fā)動機，以最大程度地減少振動并防止損壞發(fā)電機的排氣系統(tǒng)。排氣管在室外終止，并從門，窗和其他開口引向房屋或建筑物。您必須確保發(fā)電機的排氣系統(tǒng)未與任何其他設(shè)備的排氣系統(tǒng)連接。您還應(yīng)該咨詢當(dāng)?shù)爻鞘袟l例，以確定您的發(fā)電機組操作是否需要獲得當(dāng)?shù)卣呐鷾?zhǔn)，以確保您遵守當(dāng)?shù)胤?，以免受罰款和其他處罰。
6、潤滑系統(tǒng)
由于發(fā)電機在其發(fā)動機中包括運動部件，因此需要潤滑以確保長期耐用和平穩(wěn)運行。發(fā)電機的發(fā)動機由泵中儲存的機油潤滑。您應(yīng)該每隔8小時運行一次發(fā)電機，檢查一次潤滑油的液位。您還應(yīng)該每發(fā)電機運行500小時檢查一次潤滑劑是否泄漏，并更換潤滑油。
7、充電器
發(fā)電機的轉(zhuǎn)向功能由電池供電。電池充電器通過為發(fā)電機電池提供精確的“浮動”電壓來保持發(fā)電機電池的充電。如果浮動電壓非常低，電池將保持充電不足。如果浮充電壓很高，則會縮短電池壽命。電池充電器通常由不銹鋼制成，以防止腐蝕。它們也是全自動的，不需要進行任何調(diào)整或更改任何設(shè)置。
8、控制面板
這是發(fā)電機的用戶界面，控制裝置控制整套系統(tǒng)的運行。
?。╝）電動啟動和關(guān)閉–自動啟動控制面板在斷電時自動啟動發(fā)電機，在運行中監(jiān)視發(fā)電機，并在不再需要時自動關(guān)閉設(shè)備。
?。╞）發(fā)動機壓力表–不同的壓力表指示重要的參數(shù)，例如機油壓力，冷卻液溫度，電池電壓，發(fā)動機轉(zhuǎn)速和運轉(zhuǎn)時間。這些參數(shù)的不斷測量和監(jiān)控可在其中任何一個超過其各自的閾值水平時內(nèi)置關(guān)閉發(fā)電機。
?。╟）發(fā)電機壓力表–控制面板上還有用于測量輸出電流和電壓以及工作頻率的儀表。
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