柴油发电机组的基本结构及工作特性

电力系统是数据中心正常运转的电力之源，当外部市电供电出现故障时，则第一时间需要利用柴油发电机作为后备电源，对数据中心进行持续安全可靠地供电。随着数据中心电力需求的不断增长，则相应的对备用柴油发电机组的单机容量要求越来越大、台数越来越多，电压等级越来越高，因此对基础设施运维工作者也提出了更高的要求，所以很有必要了解发电机组的基本结构及工作特性。

一、柴油机系统

柴油发电机是将柴油的化学能转化机械能，再由机械能转化为电能的机械设备，其发电原理是通过其他辅助动力带动柴油发电机曲轴转动，使活塞在密闭气缸的顶部作上下往返运动。当活塞由上向下运动时，气缸进气门打开，室外空气由空滤装置过滤后进入气缸，完成进气行程。当活塞由下向上运动，气缸进排气门关闭，在活塞上行的挤压下，气体体积因迅速被压缩，导致气缸内的温度迅速上升，完成压缩行程。当活塞达到最顶端时，经过油滤装置过滤后的燃油经高压喷油嘴雾化喷射，与高温高压的空气混合剧烈燃烧，此时气体体积迅速膨胀，推动活塞向下做功。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，完成做功行程。做功行程完成之后，活塞由下向上移动，气缸排气门打开排气，完成排气行程。每个行程曲轴旋转半圈，经过若干个工作循环后，柴油机组在飞轮的惯性下逐渐加速旋转工作。

二、同步交发电机系统

上述过程中进行的是化学能与机械能的转化，那么机械能又是如何转变为电能的呢？结构上，同步交流发电机与柴油发电机曲轴同轴安装，利用柴油发电机的旋转带动发电机的转子旋转，由于发电机的磁极铁芯存在剩磁，所以电枢线圈在磁场中切割磁力线，由电磁感应原理可知，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。

三、发电机励磁系统

众所周知，同步发电机需要直流电流励磁。供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统，一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流，而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。

其中励磁系统对发电机本身的安全稳定运行提供了重要作用：1）根据发电机系统下游负载的变化相应的调节励磁电流，以维持发电机输出端电压；2）控制并机系统中各发电机无功功率输出；3）提高发电机并机运行的静态稳定性和暂态稳定性；4）根据发电机运行工况实现最大励磁和最小励磁限制；5）当发电机系统内部出现故障时，自主进行灭磁操作以减少故障损失程度。

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