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柴油發電機的基本結構是由柴油機和發電機組成，柴油機作動力帶動發電機發電。

柴油機的基本結構：它由氣缸、活塞、氣缸蓋、進氣門、排氣門、活塞銷、連桿、曲軸、軸承和飛輪等構件構成。柴油發電機的柴油機一般是單缸或多缸四行程的柴油機，單缸四行程柴油機的工作基本原理：柴油機起動是通過人力或其它動力轉動柴油機曲軸使活塞在頂部密閉的氣缸中作上下往復運動。活塞在運動中完成四個行程：進氣行程、壓縮行程、燃燒和作功(膨脹)行程及排氣行程。當活塞由上向下運動時進氣門打開，經空氣濾清器過濾的新鮮空氣進入氣缸完成進氣行程。活塞由下向上運動，進排氣門都關閉，空氣被壓縮，溫度和壓力增高，完成壓縮過程。活塞將要到達最頂點時，噴油器把經過濾的燃油以霧狀噴入燃燒室中與高溫高壓的空氣混合立即自行著火燃燒，形成的高壓推動活塞向下作功，推動曲軸旋轉，完成作功行程。作功行程完了後，活塞由下向上移動，排氣門打開排氣，完成排氣行程。每個行程曲軸旋轉半圈。經若干工作循環後，柴油機在飛輪的慣性下逐漸加速進入工作。

柴油機曲軸旋轉便帶動發電機轉動發電，發電機有直流發電機和交流發電機。

直流發電機主要由發電機殼、磁極鐵芯、磁場線圈、電樞和炭刷等組成。工作發電原理：當柴油機帶動發電機電樞旋轉時，由於發電機的磁極鐵芯存在剩磁，所以電樞線圈便在磁場中切割磁力線，根據電磁感應原理，由磁感應產生電流並經炭刷輸出電流。

交流發電機主要由磁性材料製造多個南北極交替排列的永磁鐵(稱為轉子)和矽鑄鐵製造並繞有多組串聯線圈的電樞線圈(稱為定子)組成。工作發電原理：轉子由柴油機帶動軸向切割磁力線，定子中交替排列的磁極在線圈鐵芯中形成交替的磁場，轉子旋轉一圈，磁通的方向和大小變換多次，由於磁場的變換作用，在線圈中將產生大小和方向都變化的感應電流並由定子線圈輸送出電流。

為了保護用電設備，並維持其正常工作，發電機發出的電流還需要調節器進行調節控制等。