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新聞主題 |
柴油發(fā)電機組的基本技術(shù)要求 |
摘要：柴油發(fā)電機應(yīng)該放置在干燥、通風(fēng)、無塵、無腐蝕性氣體的環(huán)境中。因為柴油發(fā)電機內(nèi)部有許多精密的機械部件，如果長時間處于潮濕、塵土飛揚、有腐蝕性氣體的環(huán)境中，會導(dǎo)致機械部件的損壞和腐蝕，從而影響柴油發(fā)電機的性能和壽命。正是由于柴油發(fā)電機使用環(huán)境有著諸多重要的影響，因此在使用柴油發(fā)電機時需要注意使用環(huán)境要求，以保證柴油發(fā)電機的正常運行和長期使用。
一、環(huán)境條件
以飛機場用發(fā)電設(shè)備為例，民用航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MH/T6019-1999《飛機地面電源機組Aircraftgroundsupportpowerunits》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了柴油發(fā)電機組的技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則及包裝、標(biāo)志、儲運，并且于2014年12月1日實施了一項新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來代替此標(biāo)準(zhǔn)。該類柴油發(fā)電機組主要用于為停場準(zhǔn)備及地面維護過程中的飛機供電，還可用于飛機制造廠、維修廠、試飛場、研究所的試驗電源，包括輸出400Hz三相交流中頻電源及直流電源。
1、柴油發(fā)電機組在下列條件下應(yīng)能輸出額定功率
（1）環(huán)境溫度不大于40℃；
（2）相對濕度不大于60％；
（3）海拔不高于1000m。
2、柴油發(fā)電機組在下列條件下應(yīng)能輸出規(guī)定功率并可靠工作（允許修正功率）
（1）環(huán)境溫度為-30℃～＋55℃；
（2）相對濕度為10％～100％（無凝露）；
（3）海拔不超過4000m。
3、功率和環(huán)境溫度修正
當(dāng)柴油發(fā)電機組的實際工作條件不符合上述規(guī)定時，其輸出的額定功率應(yīng)按GB／T 20404 規(guī)定換算出實際運行條件下的柴油機功率后再折算成的電功率，但此電功率最大不應(yīng)超過發(fā)電機的額定功率。當(dāng)發(fā)電機組運行在海拔1000m，環(huán)境溫度40℃以下運行時不會有功率降低（但不超過4000m），當(dāng)超過上限值按下列數(shù)據(jù)修正。
（1）海拔＜3000m時，按4%/500m修正；海拔＞3000m時，按6%/500m修正。
（2）環(huán)境溫度修正系數(shù)為1.5%/5℃。
（3） 相對濕度對功率無影響。
二、技術(shù)指標(biāo)
（1）工作轉(zhuǎn)速：1500R/mim
（2）額定頻率：50Hz
（3）接線方式：3相4線制
（4）額定電壓：400/230V
（5）功率因素：0.8（滯后）
（6）勵磁方式：無刷勵磁
（7）冷卻方式：閉式水循環(huán)
（8）啟動方式：DC24V電啟動
（9）電壓參數(shù)：
● 穩(wěn)定調(diào)整率：≤±1%
● 瞬態(tài)調(diào)整率：≤+20，-15
● 穩(wěn)定時間：≤1S
● 波動率：≤0.5%
（10）頻率參數(shù)：
● 穩(wěn)定調(diào)整率：裝電子調(diào)速器1%（0~5%可調(diào)），裝機械速器5%。
● 瞬態(tài)調(diào)整率：≤±10%
● 穩(wěn)定時間：≤5S
● 波動率：≤0.5%
（11）無線電干擾：符合BS800/2及VDE0875G標(biāo)準(zhǔn)
● TIF：＜50
● THF：＜2%
（12）機組保護功能：潤滑油油壓過高、過低、水溫過高，發(fā)動機超速，機組過壓，過流，短路等保護功能。
（13）最低起動溫度：4℃以上，4℃以下須配水暖裝置或事先加熱水。
三、油料及冷卻液使用標(biāo)準(zhǔn)
1、柴油
應(yīng)使用符合GB252或EN590，ASTM—D975—NO1—D和2—D柴油并按工作地點的氣溫選擇合適的牌號。
2、機油
應(yīng)使用符合GB11123-89L-ECD，APICD或CF，MIL-L-2104 C或E等標(biāo)準(zhǔn)的機油。
3、冷卻液（以康明斯發(fā)動機為例）
冷卻液的成分：應(yīng)在軟水中添加康明斯公司的防凍劑或防腐添加劑。
（1）軟水，應(yīng)作用PH值為6~8的清潔水或經(jīng)軟化處理并經(jīng)沉淀的水。
（2）在有冰凍危險地區(qū)應(yīng)加40%的康明斯乙二醇防凍劑，在此劑添加比例下，冷卻液的冰點為-25℃，若增大至50%或60%則冰點降為-40℃或-46℃。再加大添加比例，冰點下降不明顯。
（3）在冰凍危險地區(qū)，冷卻水中應(yīng)加添康明斯防腐蝕添加劑。其比例為30（水）：1（防腐劑）
（4）乙二醇防凍劑與防腐蝕添加劑不能同時使用，否則會產(chǎn)生嚴(yán)重的泡沫，從而降低冷卻液的冷卻效果。
注意：這2種添加劑對人體的健康有害，使用時注意防護！
二、電氣特性
1、交流電源
交流電源為額定電壓115/200V、額定頻率400Hz、額定功率因數(shù)為0.8（滯后）、相序為A-B-C的三相四線制的星形聯(lián)結(jié)供電系統(tǒng)。典型示例如圖1所示。
（1）交流電路接線圖
三相交流電源輸出線的電路連接如圖2中所示。
三相電源向負(fù)載供電時，發(fā)電機的三相定子繞組必須進行恰當(dāng)?shù)倪B接。把三相定子繞組的末端連在一起，三個始端為電源的輸出端，這種連接形式稱為三相電源的星形連接，用連接表示。末端連接在一起的點稱為中性點（簡稱中點）或零點。
從中點引出的導(dǎo)線稱為中線或零線，從始端A、B、C引出的三根導(dǎo)線稱為相線或端線，俗稱火線。
相線與中線間的電壓，即每相定子繞組始端與末端之間的電壓，稱為相電壓；參考方向由相線指向中線，電源相電壓用符號UA、UB、UC表示。
相線與相線之間的電壓，即任意兩端線間的電壓，稱為線電壓；用UAB、UBC、UCA表示，參考方向分別為A→B、B→C、C→A。
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圖1 三相四線制的星形連接供電系統(tǒng)示意圖 |
圖2 柴油發(fā)電機組交流電源接線圖 |
（2）交流負(fù)載能力
交流電源負(fù)載能力為持續(xù)容量（kVA），負(fù)載能力應(yīng)滿足表1的要求。
表1 交流負(fù)載能力
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功率因數(shù)（滯后）范圍
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持續(xù)，相對于額定功率（額定值百分比）
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過載，相對于額定容量（額定容量百分比）
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5min
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10s
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2s
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0.8~1
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80%
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100%
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-
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-
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0.7~0.8
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100%
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-
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120%
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150%
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注：功率因數(shù)是三相功率因數(shù)的平均值，每相功率因數(shù)可以不同。
（3）交流穩(wěn)態(tài)輸出特性
① 交流電源負(fù)載特性
交流電源負(fù)載特性見表2。
表2 交流電源負(fù)載特性
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參數(shù)
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最小值
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最大值
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備注
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電流
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0
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100％額定電流/A
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持續(xù)工作
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功率因數(shù)
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0.7（滯后）
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1
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每一相功率因數(shù)可能有不同
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負(fù)載不平衡
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0
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1/3
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60kVA以及60kVA以下電源
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0
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1/6
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超過60kVA以上電源
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單相整流負(fù)載
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0
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1/4單相額定負(fù)載
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整流負(fù)載可能是相線對中線或相線間
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三相整流負(fù)載（6脈波）
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0
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1/6
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-
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三相整流負(fù)載（12脈波）
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0
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1/3
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60kVA以及60kVA以下電源
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0
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1/4
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60kVA以上電源
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注：在所有條件下，附加的負(fù)載可以是阻性的。在電源的容量限制條件下，以上的情況可能同時出現(xiàn)。
② 交流電源穩(wěn)態(tài)特性
交流電源穩(wěn)態(tài)特性見表3。
表3 115/200V 交流電源穩(wěn)態(tài)特性表
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項目
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飛機連接器處特性
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0～額定負(fù)載
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額定負(fù)載～0
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相電壓
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三相平均電壓/V
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112.0~120.5
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110.0~120.5
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單相電壓/V
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109.5~122.0
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106.0~122.0
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相電壓不平衡/V
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4.0
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-
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相移（°）
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117.5~122.5
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-
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電壓調(diào)制
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電壓調(diào)制幅度/V
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3.5
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-
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電壓調(diào)制頻譜
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符合圖2
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-
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電壓波形
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波峰系數(shù)
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1.31~1.51
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-
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交流畸變系數(shù)
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5％，符合圖3
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-
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畸變頻譜
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符合圖3
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-
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頻率
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穩(wěn)態(tài)頻率/Hz
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395~405
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390~410
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頻率調(diào)制頻譜
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符合圖4
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-
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電壓畸變頻譜曲線如圖3所示。電壓波形不再保持理性的正弦變化波形稱為電壓畸變。電壓畸變率是指各次諧波有效值平方和的根對基波有效值的百分比。國內(nèi)對于6～10KV供電電壓畸變不超過4%，0.38KV電壓畸變不超過5%。
頻率調(diào)制頻譜分量極限如圖4所示。頻率調(diào)制是指負(fù)載變化前后，發(fā)電機組穩(wěn)定頻率的差值與額定頻率之比的%數(shù)。穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率越小，說明負(fù)載變化時頻率越穩(wěn)定。穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率與發(fā)動機的調(diào)速性能有關(guān)，調(diào)速器的調(diào)節(jié)能力越強，則負(fù)載變化時頻率越穩(wěn)定。
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圖3 柴油發(fā)電機組電壓畸變頻譜曲線 |
圖4 柴油發(fā)電機組頻率調(diào)制頻譜分量極限 |
（4）交流瞬態(tài)輸出特性
① 交流瞬態(tài)負(fù)載特性
在正常工作期間，飛機連接器處的交流瞬態(tài)負(fù)載特性如下：
a. 突加或突減1～100％，功率因數(shù)為0.8的額定容量的三相平衡負(fù)載；
b. 電動機負(fù)載啟動，在基礎(chǔ)負(fù)載條件下，再加上低功率因數(shù)（典型值為0.4～0.6滯后）電動機啟動負(fù)載，總負(fù)載功率不超過電源的額定輸出能力；
c. 在不中斷電力傳輸（NBPT）工作狀態(tài)，可短時與機載電源并聯(lián)運行。
② 交流瞬態(tài)電壓極限
在交流瞬態(tài)負(fù)載條件下，電源的交流瞬態(tài)電壓特性應(yīng)保持在如圖5所示的極限曲線內(nèi)。
③ 交流瞬態(tài)頻率極限
在交流瞬態(tài)負(fù)載條件下，電源的瞬態(tài)頻率特性應(yīng)保持在如圖6所示的極限曲線內(nèi)。
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圖5 柴油發(fā)電機組交流瞬態(tài)電壓極限 |
圖6 柴油發(fā)電機組交流瞬態(tài)頻率極限 |
（5）不中斷電力傳輸（NBPT）限制
在不中斷電源的轉(zhuǎn)換過程中，柴油發(fā)電機組能夠以不中斷的方式運行，并且在與機載電源不同步時，電壓頻率應(yīng)保持在規(guī)定的極限值內(nèi)：在最大時間為100ms以內(nèi)，地面電源與機載電源之間的相位差不超過±30°。頻率差不超過±2Hz、方均根電壓差不超過±10V。若超出不中斷轉(zhuǎn)換條件的規(guī)定時，則柴油發(fā)電機組啟動自己的保護裝置。
2、直流電源
直流電源為兩線系統(tǒng)，正常輸出額定電壓28V，輸出連接方式如圖7所示。
直流柴油發(fā)電機組的輸出電流分為400A、600A、800A三種規(guī)格。直流柴油發(fā)電機組具有持續(xù)工作和啟動飛機發(fā)動機兩種工況。
各工況持續(xù)工作電流和飛機發(fā)動機啟動電流滿足表4中直流負(fù)載能力要求。
表4 直流負(fù)載能力
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直流柴油發(fā)電機組規(guī)格/A
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持續(xù)工作電流/A
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5min過載能力/A
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啟動飛機發(fā)動機工況
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電流/A
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最大電流持續(xù)時間/s
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400
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400
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500
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800~1600
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2
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600
|
600
|
750
|
1200~2000
|
2
|
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800
|
800
|
1000
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1600~2200
|
2
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（1）直流穩(wěn)態(tài)輸出特性
負(fù)載電流從空載到額定持續(xù)工作電流的范圍內(nèi)運行時，飛機連接器處的直流穩(wěn)態(tài)輸出特性滿足表5所列的要求，畸變頻譜滿足如圖8所示要求。
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圖7 柴油發(fā)電機組直流接線圖 |
圖8 柴油發(fā)電機組28V直流系統(tǒng)畸變頻譜 |
表5 28V直流穩(wěn)態(tài)輸出特性
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飛機連接器處輸出特性，0～額定負(fù)載
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穩(wěn)態(tài)條件
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負(fù)載電流范圍從0～額定持續(xù)工作電流
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直流電壓
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直流電壓/V
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24~29.5
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電壓波形
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脈動幅值/V
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4
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畸變系數(shù)
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3.5%
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畸變頻譜
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符合圖8
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（2）直流瞬態(tài)輸出特性
① 直流瞬態(tài)負(fù)載（非發(fā)動機啟動）
在正常工作期間，飛機連接器處的直流瞬態(tài)負(fù)載特性包含突加或突減不超過持續(xù)工作電流的負(fù)載。
② 直流瞬態(tài)電壓特性
直流瞬態(tài)電壓特性如圖9所示。
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圖9 柴油發(fā)電機組直流瞬態(tài)電壓特性 |
總結(jié)：
柴油發(fā)電機應(yīng)該在溫度范圍內(nèi)操作，一般應(yīng)在-15℃至40℃之間，適用于高寒地區(qū)或炎熱地區(qū)環(huán)境。柴油發(fā)電機可以在低于1000米的海拔高度操作，如果海拔高度超過1000米，則需要根據(jù)發(fā)動機的壓縮比進行調(diào)整。柴油發(fā)電機應(yīng)該在干燥的環(huán)境中運行，濕度不能超過95%。除此之外，柴油發(fā)電機應(yīng)該放置在通風(fēng)良好的地方。因為柴油發(fā)電機在運行時會產(chǎn)生大量的熱量，如果放置在密閉的環(huán)境中，會導(dǎo)致熱量無法散發(fā)，從而影響發(fā)電機的性能和壽命。因此，在放置柴油發(fā)電機時，應(yīng)該選擇通風(fēng)良好的地方，并保持發(fā)電機周圍的空氣流通。
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