硅整流發(fā)電機的工作原理與特性
發(fā)布時間：2023-09-06 點擊：1455
性能特點和作用說明
硅整流發(fā)電機的工作原理與特性
一、硅整流發(fā)電機工作原理
1．發(fā)電原理
當(dāng)硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)子總成由發(fā)動機通過傳動帶驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，由于磁場繞組中有電流通過，產(chǎn)生了磁場，使轉(zhuǎn)子軸上的兩塊爪形磁極磁化，一塊為n 極，一塊為s 極。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁極交替地在定子鐵心間穿過，形成一個旋轉(zhuǎn)的磁場，它與固定不動的三相定子繞組之間產(chǎn)生相對運動，三相定子繞組中產(chǎn)生了三相交流電動勢，各相電動勢的頻率相同、幅值相等、相位互差1200（電角度）。轉(zhuǎn)子磁極呈鳥嘴形，可使三相定子繞組感應(yīng)的電動勢近似于正弦曲線的波形。交流硅整流發(fā)電機每相繞組的電動勢有效值e 與硅整流發(fā)電機結(jié)構(gòu)常數(shù)c 、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n 及磁極磁通必成正比。
硅整流發(fā)電機工作原理圖
2．勵磁方式
硅整流發(fā)電機在不接外電源時，本身也能自勵（即磁場電流由硅整流發(fā)電機自己供給）發(fā)電，由于硅整流發(fā)電機磁極尺寸小，保留的剩磁很弱，因此在低速時，僅靠剩磁產(chǎn)生的電動勢（小于0.6v ）并不能使二極管導(dǎo)通，硅整流發(fā)電機也就不能自勵發(fā)電。
硅整流發(fā)電機低速不能自勵發(fā)電，也就不能及時給蓄電池充電。為了克服這一缺點，在硅整流發(fā)電機低速運轉(zhuǎn)、硅整流發(fā)電機電壓低于蓄電池電壓時，采用他勵方式，使硅整流發(fā)電機具有較強的磁場，從而使硅整流發(fā)電機電壓迅速升高。從而實現(xiàn)低速便可向蓄電池充電的目的。
當(dāng)點火開關(guān)s 接通時，蓄電他便通過調(diào)節(jié)器向硅整流發(fā)電機勵磁繞組提供勵徽電流，硅整流發(fā)電機他勵發(fā)電，輸出電壓隨硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高而升高。當(dāng)硅整流發(fā)電機愉出電壓略高于蓄電他電壓時，硅整流發(fā)電機向蓄電池充電，同時勵磁電流便由硅整流發(fā)電機自己提供，硅整流發(fā)電機由他勵發(fā)電轉(zhuǎn)為自勵發(fā)電。
二、整流原理
1．三相橋式整流器工作原理
三相橋式全波整流電路中，三個正極二極管vd1、vd2、vd3 的負(fù)極（外殼）通過元件板連接在一起，它們的正極劇分別與三相繞組的首端相聯(lián)。這三只管的導(dǎo)通條件是：在某一瞬間，哪一相的電壓最高（相對其他兩相而言），則該相的二極管導(dǎo)通。
三個負(fù)極二極管vd4、vd5、vd6 的負(fù)極也與三相繃組的首端相聯(lián)，其正極（外殼）通過元件板或端蓋連接在一起。這三支管的導(dǎo)通條件是：在某一瞬間，哪一相的電位最低（相對其他兩相而言），則該相的二極管導(dǎo)通。
在硅整流發(fā)電機運轉(zhuǎn)過程的每一個時間區(qū)間，總是一相電壓最高，一相電位最低，整流器的六只整流二極管中，始終保持有兩個管子導(dǎo)通（一個正極管、一個負(fù)極管），負(fù)載r 兩端得到的是兩相間的線電壓。
這樣依此類推，循環(huán)反復(fù)，六只二極管中兩只兩只輪流導(dǎo)通，在r 上得到一個較平穩(wěn)的脈動直流電壓，每個周期內(nèi)有六個波形。
在三相橋式整流電路中，由于交流電每個周期t 內(nèi)，每只二極管只有三分之一時間導(dǎo)通，所以流過每只二極管的平均電流僅為負(fù)載電流的1/3。
三相橋式全控整流電路圖
三相橋式可控整流電路圖
2．九管機的勵磁二極管工作原理
九管機的勵磁二極管能輸出與硅整流發(fā)電機電樞接線柱b 相等的電壓，它既能供給硅整流發(fā)電機勵磁電流，還能控制充電指示燈，其工作情況如下：
接通點火開關(guān)sw，蓄電他電流便經(jīng)點火開關(guān)sw，充電指示燈一調(diào)節(jié)器，硅整流發(fā)電機勵磁繞組一搭鐵構(gòu)成回路。此時充電指示燈發(fā)亮，指示勵磁電流接通并由蓄電池供電。
在發(fā)動機起動后，隨著硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高，硅整流發(fā)電機d＋端電壓隨之升離，充電指示燈兩端的電位差降低，指示燈亮度減弱，當(dāng)硅整流發(fā)電機電壓升高到蓄電池充電電壓時，硅整流發(fā)電機b、d＋端電位相等，此時充電指示燈兩端電位差降低到零，指示燈熄滅，指示硅整流發(fā)電機已正常工作，勵磁電流由硅整流發(fā)電機自身經(jīng)勵磁二極管vd7、vd8、vd9整流后供給。
當(dāng)硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速降低時，d＋端電位降低，指示燈兩端電位差增大，指示燈又發(fā)亮，指示蓄電池放電。
當(dāng)硅整流發(fā)電機高速運轉(zhuǎn)充電系統(tǒng)發(fā)生故障而導(dǎo)致硅整流發(fā)電機不發(fā)電時，由于d＋端無電壓輸出，因此充電指示燈兩端電位差增大，指示燈發(fā)亮。
3．八管機的中性點二極管工作原理
從三相星形繞組中性點引出的接線柱叫中性點接線柱（記為“n ”）其輸出電壓為三相橋式整流器輸出電壓的一半。隨著硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高，定子繞組中性點的三次諧波電壓也升高。硅整流發(fā)電機高速時，中性點電壓的最高瞬時值高于輸出電壓（平均電壓為14v )，最低瞬時值低于搭鐵電位，這時利用中性點電壓就可向外輸出電流，從而提高硅整流發(fā)電機的輸出功率。
試驗表明，在不改動硅整流發(fā)電機結(jié)構(gòu)的情況下，加裝中性點二極管，當(dāng)硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速超過2000r／min （發(fā)動機轉(zhuǎn)速約超900r／min）時，其輸出功率與額定功率相比，可以提高10 % ~ 15%。天津夏利轎車用jfz1542 硅整流發(fā)電機采用八管整流電路。
當(dāng)中性點電壓瞬時值高于輸出電壓（平均值）時，從中性點輸出的電流如圖4一23a所示，其電路為定子繞組一中性點二極管vd7→負(fù)載（包括蓄電池）→負(fù)極管→定子繞組。
當(dāng)中性點電壓瞬時值低于搭鐵電位時，流過中性點二極管vd8的電流如圖4 - 23b 所示，其電流路徑為：定子繞組→正極管→“b”接柱→負(fù)載（包括蓄電池）→中性點二極管vd8→定子繞組。
4．十一管硅整流發(fā)電機整流器
十一管硅整流發(fā)電機的整流器總成由六只整流二極、三只磁場二極管和兩只中性點二極管組成。十一管硅整流發(fā)電機兼有整流二極管、磁場二極管以及中性點二極管的特點和功能。
十一管硅整流發(fā)電機電路圖
三、輸出特性
硅整流發(fā)電機輸出特性是指硅整流發(fā)電機端電壓維持在試驗電壓時，輸出電流隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。
①當(dāng)硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速低，其端電壓低于蓄電池電壓時，硅整流發(fā)電機不能向外供電，只能他勵發(fā)電，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到空載轉(zhuǎn)速（充電指示燈指示充電開始時的硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速）時，硅整流發(fā)電機開始自勵發(fā)電。
②當(dāng)硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速大于零電流轉(zhuǎn)速（硅整流發(fā)電機電壓達到規(guī)定的試臉電壓而尚無電流輸出時的轉(zhuǎn)速稱為零電流轉(zhuǎn)速）時，硅整流發(fā)電機才有能力在試驗電壓下向外供電，輸出電流將隨轉(zhuǎn)速的升高和電阻的減小而增大；當(dāng)轉(zhuǎn)速等于額定轉(zhuǎn)速時，硅整流發(fā)電機輸出額定電流。
額定電流值是由硅整流發(fā)電機制造廠規(guī)定的，并標(biāo)示在硅整流發(fā)電機銘牌上和使用說明書中。額定轉(zhuǎn)速是反映硅整流發(fā)電機性能好壞的重要指標(biāo)，在使用過程中，應(yīng)定期對硅整流發(fā)電機進行檢測，若硅整流發(fā)電機在試驗電壓和額定轉(zhuǎn)速時，其輸出電流達不到額定電流值，則說明硅整流發(fā)電機有故障。
③硅整流發(fā)電機在試驗電壓和最高連續(xù)轉(zhuǎn)速時的輸出電流稱為最大電流。硅整流發(fā)電機的輸出電流達到最大電流后，便不再隨轉(zhuǎn)速的升高和負(fù)載電阻的減小面增大，這說明硅整流發(fā)電機具有自身最大輸出電流的能力。
關(guān)于輸油泵的拆裝和檢查用戶需要注意哪些問題？
哪些因素會導(dǎo)致柴油發(fā)電機炭刷冒火花？
在浙江發(fā)電機組租賃要如何選擇？
淺談柴油發(fā)電機組汽缸失圓磨損
為什么柴油發(fā)電機噴油嘴會被燒熔
柴油發(fā)電機組的價格受哪些因素影響？
低電壓運行發(fā)電機的后果有哪些
二手發(fā)電機維修分析電機的內(nèi)部故障問題
硅整流發(fā)電機的工作原理與特性
一、硅整流發(fā)電機工作原理
1．發(fā)電原理
當(dāng)硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)子總成由發(fā)動機通過傳動帶驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，由于磁場繞組中有電流通過，產(chǎn)生了磁場，使轉(zhuǎn)子軸上的兩塊爪形磁極磁化，一塊為n 極，一塊為s 極。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁極交替地在定子鐵心間穿過，形成一個旋轉(zhuǎn)的磁場，它與固定不動的三相定子繞組之間產(chǎn)生相對運動，三相定子繞組中產(chǎn)生了三相交流電動勢，各相電動勢的頻率相同、幅值相等、相位互差1200（電角度）。轉(zhuǎn)子磁極呈鳥嘴形，可使三相定子繞組感應(yīng)的電動勢近似于正弦曲線的波形。交流硅整流發(fā)電機每相繞組的電動勢有效值e 與硅整流發(fā)電機結(jié)構(gòu)常數(shù)c 、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n 及磁極磁通必成正比。
硅整流發(fā)電機工作原理圖
2．勵磁方式
硅整流發(fā)電機在不接外電源時，本身也能自勵（即磁場電流由硅整流發(fā)電機自己供給）發(fā)電，由于硅整流發(fā)電機磁極尺寸小，保留的剩磁很弱，因此在低速時，僅靠剩磁產(chǎn)生的電動勢（小于0.6v ）并不能使二極管導(dǎo)通，硅整流發(fā)電機也就不能自勵發(fā)電。
硅整流發(fā)電機低速不能自勵發(fā)電，也就不能及時給蓄電池充電。為了克服這一缺點，在硅整流發(fā)電機低速運轉(zhuǎn)、硅整流發(fā)電機電壓低于蓄電池電壓時，采用他勵方式，使硅整流發(fā)電機具有較強的磁場，從而使硅整流發(fā)電機電壓迅速升高。從而實現(xiàn)低速便可向蓄電池充電的目的。
當(dāng)點火開關(guān)s 接通時，蓄電他便通過調(diào)節(jié)器向硅整流發(fā)電機勵磁繞組提供勵徽電流，硅整流發(fā)電機他勵發(fā)電，輸出電壓隨硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高而升高。當(dāng)硅整流發(fā)電機愉出電壓略高于蓄電他電壓時，硅整流發(fā)電機向蓄電池充電，同時勵磁電流便由硅整流發(fā)電機自己提供，硅整流發(fā)電機由他勵發(fā)電轉(zhuǎn)為自勵發(fā)電。
二、整流原理
1．三相橋式整流器工作原理
三相橋式全波整流電路中，三個正極二極管vd1、vd2、vd3 的負(fù)極（外殼）通過元件板連接在一起，它們的正極劇分別與三相繞組的首端相聯(lián)。這三只管的導(dǎo)通條件是：在某一瞬間，哪一相的電壓最高（相對其他兩相而言），則該相的二極管導(dǎo)通。
三個負(fù)極二極管vd4、vd5、vd6 的負(fù)極也與三相繃組的首端相聯(lián)，其正極（外殼）通過元件板或端蓋連接在一起。這三支管的導(dǎo)通條件是：在某一瞬間，哪一相的電位最低（相對其他兩相而言），則該相的二極管導(dǎo)通。
在硅整流發(fā)電機運轉(zhuǎn)過程的每一個時間區(qū)間，總是一相電壓最高，一相電位最低，整流器的六只整流二極管中，始終保持有兩個管子導(dǎo)通（一個正極管、一個負(fù)極管），負(fù)載r 兩端得到的是兩相間的線電壓。
這樣依此類推，循環(huán)反復(fù)，六只二極管中兩只兩只輪流導(dǎo)通，在r 上得到一個較平穩(wěn)的脈動直流電壓，每個周期內(nèi)有六個波形。
在三相橋式整流電路中，由于交流電每個周期t 內(nèi)，每只二極管只有三分之一時間導(dǎo)通，所以流過每只二極管的平均電流僅為負(fù)載電流的1/3。
三相橋式全控整流電路圖
三相橋式可控整流電路圖
2．九管機的勵磁二極管工作原理
九管機的勵磁二極管能輸出與硅整流發(fā)電機電樞接線柱b 相等的電壓，它既能供給硅整流發(fā)電機勵磁電流，還能控制充電指示燈，其工作情況如下：
接通點火開關(guān)sw，蓄電他電流便經(jīng)點火開關(guān)sw，充電指示燈一調(diào)節(jié)器，硅整流發(fā)電機勵磁繞組一搭鐵構(gòu)成回路。此時充電指示燈發(fā)亮，指示勵磁電流接通并由蓄電池供電。
在發(fā)動機起動后，隨著硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高，硅整流發(fā)電機d＋端電壓隨之升離，充電指示燈兩端的電位差降低，指示燈亮度減弱，當(dāng)硅整流發(fā)電機電壓升高到蓄電池充電電壓時，硅整流發(fā)電機b、d＋端電位相等，此時充電指示燈兩端電位差降低到零，指示燈熄滅，指示硅整流發(fā)電機已正常工作，勵磁電流由硅整流發(fā)電機自身經(jīng)勵磁二極管vd7、vd8、vd9整流后供給。
當(dāng)硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速降低時，d＋端電位降低，指示燈兩端電位差增大，指示燈又發(fā)亮，指示蓄電池放電。
當(dāng)硅整流發(fā)電機高速運轉(zhuǎn)充電系統(tǒng)發(fā)生故障而導(dǎo)致硅整流發(fā)電機不發(fā)電時，由于d＋端無電壓輸出，因此充電指示燈兩端電位差增大，指示燈發(fā)亮。
3．八管機的中性點二極管工作原理
從三相星形繞組中性點引出的接線柱叫中性點接線柱（記為“n ”）其輸出電壓為三相橋式整流器輸出電壓的一半。隨著硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高，定子繞組中性點的三次諧波電壓也升高。硅整流發(fā)電機高速時，中性點電壓的最高瞬時值高于輸出電壓（平均電壓為14v )，最低瞬時值低于搭鐵電位，這時利用中性點電壓就可向外輸出電流，從而提高硅整流發(fā)電機的輸出功率。
試驗表明，在不改動硅整流發(fā)電機結(jié)構(gòu)的情況下，加裝中性點二極管，當(dāng)硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速超過2000r／min （發(fā)動機轉(zhuǎn)速約超900r／min）時，其輸出功率與額定功率相比，可以提高10 % ~ 15%。天津夏利轎車用jfz1542 硅整流發(fā)電機采用八管整流電路。
當(dāng)中性點電壓瞬時值高于輸出電壓（平均值）時，從中性點輸出的電流如圖4一23a所示，其電路為定子繞組一中性點二極管vd7→負(fù)載（包括蓄電池）→負(fù)極管→定子繞組。
當(dāng)中性點電壓瞬時值低于搭鐵電位時，流過中性點二極管vd8的電流如圖4 - 23b 所示，其電流路徑為：定子繞組→正極管→“b”接柱→負(fù)載（包括蓄電池）→中性點二極管vd8→定子繞組。
4．十一管硅整流發(fā)電機整流器
十一管硅整流發(fā)電機的整流器總成由六只整流二極、三只磁場二極管和兩只中性點二極管組成。十一管硅整流發(fā)電機兼有整流二極管、磁場二極管以及中性點二極管的特點和功能。
十一管硅整流發(fā)電機電路圖
三、輸出特性
硅整流發(fā)電機輸出特性是指硅整流發(fā)電機端電壓維持在試驗電壓時，輸出電流隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。
①當(dāng)硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速低，其端電壓低于蓄電池電壓時，硅整流發(fā)電機不能向外供電，只能他勵發(fā)電，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到空載轉(zhuǎn)速（充電指示燈指示充電開始時的硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速）時，硅整流發(fā)電機開始自勵發(fā)電。
②當(dāng)硅整流發(fā)電機轉(zhuǎn)速大于零電流轉(zhuǎn)速（硅整流發(fā)電機電壓達到規(guī)定的試臉電壓而尚無電流輸出時的轉(zhuǎn)速稱為零電流轉(zhuǎn)速）時，硅整流發(fā)電機才有能力在試驗電壓下向外供電，輸出電流將隨轉(zhuǎn)速的升高和電阻的減小而增大；當(dāng)轉(zhuǎn)速等于額定轉(zhuǎn)速時，硅整流發(fā)電機輸出額定電流。
額定電流值是由硅整流發(fā)電機制造廠規(guī)定的，并標(biāo)示在硅整流發(fā)電機銘牌上和使用說明書中。額定轉(zhuǎn)速是反映硅整流發(fā)電機性能好壞的重要指標(biāo)，在使用過程中，應(yīng)定期對硅整流發(fā)電機進行檢測，若硅整流發(fā)電機在試驗電壓和額定轉(zhuǎn)速時，其輸出電流達不到額定電流值，則說明硅整流發(fā)電機有故障。
③硅整流發(fā)電機在試驗電壓和最高連續(xù)轉(zhuǎn)速時的輸出電流稱為最大電流。硅整流發(fā)電機的輸出電流達到最大電流后，便不再隨轉(zhuǎn)速的升高和負(fù)載電阻的減小面增大，這說明硅整流發(fā)電機具有自身最大輸出電流的能力。
關(guān)于輸油泵的拆裝和檢查用戶需要注意哪些問題？
哪些因素會導(dǎo)致柴油發(fā)電機炭刷冒火花？
在浙江發(fā)電機組租賃要如何選擇？
淺談柴油發(fā)電機組汽缸失圓磨損
為什么柴油發(fā)電機噴油嘴會被燒熔
柴油發(fā)電機組的價格受哪些因素影響？
低電壓運行發(fā)電機的后果有哪些
二手發(fā)電機維修分析電機的內(nèi)部故障問題