硅整流發電機的電壓調節和勵磁方式
發布時間：2024-03-01 點擊：152
硅整流發電機的電壓調節和勵磁方式
硅整流發電機由柴油發動機帶動，轉速隨柴油機的轉速在一個很大的范圍內變動。硅整流發電機的轉速高，其發出的電壓高；轉速低，其發出的電壓也低，為了保持硅整流發電機的端電壓的基本穩定，必須設置電壓調節器。電壓調節器安裝時必須垂直，其接線柱向下，以達到防滴作用。使用時應注意要與相應型號的充電硅整流發電機配合使用。接線應正確可靠，絕緣應完好，否則可能導致電壓調節器燒壞。一般情況下，不要隨便打開調節器蓋，如有故障應由專業人員檢修。
一、硅整流發電機原理
硅整流發電機是三相交流同步硅整流發電機，其磁極為旋轉式。其勵磁方式是：在啟動和低轉速時，由于硅整流發電機電壓低于蓄電池電壓，硅整流發電機是他勵的（由蓄電池供電）；高轉速時，硅整流發電機電壓高于蓄電池充電電壓，硅整流發電機是自勵的。
（1）當電源開關接通時，蓄電池電流通過上方調節器流向硅整流發電機的勵磁線圈，勵磁線圈周圍便產生磁通，大部分磁通通過磁軛和爪形磁極形成n極，再穿過轉子與定子之間的空氣隙，經過定子的齒部和軛部，然后再穿過空氣隙，進入另一爪形磁極形成s極，最后回到磁軛，形成磁回路。另有少部分磁通在定子旁邊的空氣隙中及n與s極之間通過，這部分稱為漏磁通。
（2）當轉子磁極在定子內旋轉時，轉子的n極和s極在定子內交替通過，使定子繞組切割磁力線而產生交流感應電動勢。三相繞組所產生的交流電動勢相位差為120°，所發出的三相交流電經六只二極管三相全波整流后，即可在硅整流發電機正負接線柱之間獲得直流電。
（3）當勵磁繞組接通直流電時即被勵磁， 一塊爪極形成 n極，另一塊爪極形成 s 極，兩塊爪極相互交錯形成 6 對磁極。轉子旋轉時， 勵磁繞組所產生的磁場也隨之旋轉， 形成旋轉磁場， 它與固定不動的定子繞組之間產生相對動， 使三相定子繞組中產生三個頻率相同、幅值相等、相位相差 120°電角度的正弦電動勢 ea、eb和 ec ，其順時值分另為：
ea=emsinωt=√2esin ωt
eb=emsin(ωt-120°)=√2esin(ωt-120°)
由此可知， 硅流硅整流發電機每相繞組中產生的電動勢的有效值與硅整流發電機的轉速和磁場的磁通量成正比。三相交流電動勢是對稱的，當外接負載時，三相交流電壓 ua、ub 和 uc 也是對稱的。
硅整流發電機原理圖
二、硅整流發電機電壓調節器
硅整流發電機電壓調節器可分為電磁振動觸點式電壓調節器、晶體管電壓調節器和集成電路電壓調節器三種。其中，電磁振動觸點式調節器按觸點對數分：有一對觸點振動工作的單級式和兩對觸點交替振動工作的雙級式兩種。目前，雙級電磁振動式電壓調節器和品體管電壓調節器應用最為廣泛。
（1）雙級電磁振動式電壓調節器
上部為雙級電磁振動式電壓調節器。它具有兩對觸點，中間觸點是定的，下動觸點常閉，稱為低速觸點，上動觸點常開，稱為高速觸點。調節器設有三個電阻：附加電阻、助振電阻和溫度補償電阻。
電壓調節器的固定觸點通過支架和磁場接線柱與硅整流發電機轉子中的勵磁線圈相連。下動的硅整流發電機外部作為正極，而硅整流發電機外殼作為負極。直流電流從硅整流發電機的電樞接線柱輸出，經用電設備后至內燃機機體，然后到硅整流發電機外殼，形成回路。
（2）硅整流發電機的輸出特性（負載特性）
當保持硅整流發電機的輸出電壓一定時（對12v硅整流發電機規定為14v，對24v硅整流發電機規定為28v），調整其輸出電流與轉速，就可得到輸出特性曲線，當轉速達到一定值后，硅整流發電機的輸出電流不再繼續上升，而趨于某一固定值，此值稱為限流值或最大輸出電流值。所以硅整流發電機有一種自身限制電流的性能，這是硅整流發電機最重要的特性。
三、硅整流器的原理
硅整流器是利用硅二極管的單向導電性， 將交流電轉換為直流電。在硅整流發電機中， 六只硅二極管連接成三相橋式全波整流電路。
三個正極管子 d1、d3 和 d6 的正極連接在一起， 負極分另接在三相繞組的首端。根據導通原則， 連接在一起的幾個二極管中，正極電位最高的二極管總是優先導通， 即在某一時間內， 只有正極電位最高或負極電位最低的管子才能導通。
在t=0 時， ua=0，uc 為正值， ub 為負值， d1、d3 和 d5 負極電位相同，而 a、b、c 三點中 c 點電位最高， d5 優先導通，使3 個正極管子負極的電位等于 c 點電位，這時 d1、d3 因承受反向電壓而截止。而 d2、d4 和 d5 的正極電位相同， a、b、c 三點中 b 點電位最低， d4 優先導通，使三個負極管了的正極電位等于 b 點電位，這時 d2 和 d6 承受反向電壓而截止。這樣 c、b兩點之間的線電壓的瞬時值加在負截 rl 上。
三、硅整流發電機的勵磁方式
硅整流發電機開始發電時采取它勵方式進行， 即由蓄電池供給勵磁電流。當硅整流發電機電壓達到蓄電池電壓時轉為自勵， 即由發電機自身供給勵磁電流。
在硅整流發電機中， 轉子的爪極有一定的剩磁， 當轉子以一定的轉速旋轉時， 在三相繞組中產生感應電動勢， 經整流器整流后通過電刷和滑環加到勵磁繞組上， 勵磁繞組有電流通過， 使磁場加強， 三相繞組中的感應電動勢進一步提高， 促使磁場進一步增強， 如此反復， 使硅整流發電機電動勢逐漸升高。上述問題存在的問題是，當加在硅二極管上的正向電壓小于其死區電壓時 (約 0.6v左右)，二極管處于截止狀不導通，由于硅整流發電機剩磁 較弱， 所以硅整流發電機在低速運轉時， 不能建立電壓， 而只有在較高轉速時(n＞1200r/min) ，硅整流發電機的電壓才能很快上升， 完成自勵過程。
為了克服硅速流硅整流發電機在低速時， 不能建立電壓的缺點， 在硅整流發電機轉速較低、硅整流發電機的端電壓低于蓄電池端電壓時， 由蓄電池向硅整流發電機供給勵磁電流(即他勵)，使硅整流發電機在較強的磁場下很快地建立起電壓。這就使硅整流發電機的低速充電性能較好。
當硅整流發電機的端電壓大于蓄電池電壓時， 由于硅整流發電機是與蓄電池并聯供電的， 因此， 就自動地轉為由硅整流發電機輸出的電壓向用電設備供電，同時還向自身的勵磁繞組供給勵磁電流。
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一、硅整流發電機原理
硅整流發電機是三相交流同步硅整流發電機，其磁極為旋轉式。其勵磁方式是：在啟動和低轉速時，由于硅整流發電機電壓低于蓄電池電壓，硅整流發電機是他勵的（由蓄電池供電）；高轉速時，硅整流發電機電壓高于蓄電池充電電壓，硅整流發電機是自勵的。
（1）當電源開關接通時，蓄電池電流通過上方調節器流向硅整流發電機的勵磁線圈，勵磁線圈周圍便產生磁通，大部分磁通通過磁軛和爪形磁極形成n極，再穿過轉子與定子之間的空氣隙，經過定子的齒部和軛部，然后再穿過空氣隙，進入另一爪形磁極形成s極，最后回到磁軛，形成磁回路。另有少部分磁通在定子旁邊的空氣隙中及n與s極之間通過，這部分稱為漏磁通。
（2）當轉子磁極在定子內旋轉時，轉子的n極和s極在定子內交替通過，使定子繞組切割磁力線而產生交流感應電動勢。三相繞組所產生的交流電動勢相位差為120°，所發出的三相交流電經六只二極管三相全波整流后，即可在硅整流發電機正負接線柱之間獲得直流電。
（3）當勵磁繞組接通直流電時即被勵磁， 一塊爪極形成 n極，另一塊爪極形成 s 極，兩塊爪極相互交錯形成 6 對磁極。轉子旋轉時， 勵磁繞組所產生的磁場也隨之旋轉， 形成旋轉磁場， 它與固定不動的定子繞組之間產生相對動， 使三相定子繞組中產生三個頻率相同、幅值相等、相位相差 120°電角度的正弦電動勢 ea、eb和 ec ，其順時值分另為：
ea=emsinωt=√2esin ωt
eb=emsin(ωt-120°)=√2esin(ωt-120°)
由此可知， 硅流硅整流發電機每相繞組中產生的電動勢的有效值與硅整流發電機的轉速和磁場的磁通量成正比。三相交流電動勢是對稱的，當外接負載時，三相交流電壓 ua、ub 和 uc 也是對稱的。
硅整流發電機原理圖
二、硅整流發電機電壓調節器
硅整流發電機電壓調節器可分為電磁振動觸點式電壓調節器、晶體管電壓調節器和集成電路電壓調節器三種。其中，電磁振動觸點式調節器按觸點對數分：有一對觸點振動工作的單級式和兩對觸點交替振動工作的雙級式兩種。目前，雙級電磁振動式電壓調節器和品體管電壓調節器應用最為廣泛。
（1）雙級電磁振動式電壓調節器
上部為雙級電磁振動式電壓調節器。它具有兩對觸點，中間觸點是定的，下動觸點常閉，稱為低速觸點，上動觸點常開，稱為高速觸點。調節器設有三個電阻：附加電阻、助振電阻和溫度補償電阻。
電壓調節器的固定觸點通過支架和磁場接線柱與硅整流發電機轉子中的勵磁線圈相連。下動的硅整流發電機外部作為正極，而硅整流發電機外殼作為負極。直流電流從硅整流發電機的電樞接線柱輸出，經用電設備后至內燃機機體，然后到硅整流發電機外殼，形成回路。
（2）硅整流發電機的輸出特性（負載特性）
當保持硅整流發電機的輸出電壓一定時（對12v硅整流發電機規定為14v，對24v硅整流發電機規定為28v），調整其輸出電流與轉速，就可得到輸出特性曲線，當轉速達到一定值后，硅整流發電機的輸出電流不再繼續上升，而趨于某一固定值，此值稱為限流值或最大輸出電流值。所以硅整流發電機有一種自身限制電流的性能，這是硅整流發電機最重要的特性。
三、硅整流器的原理
硅整流器是利用硅二極管的單向導電性， 將交流電轉換為直流電。在硅整流發電機中， 六只硅二極管連接成三相橋式全波整流電路。
三個正極管子 d1、d3 和 d6 的正極連接在一起， 負極分另接在三相繞組的首端。根據導通原則， 連接在一起的幾個二極管中，正極電位最高的二極管總是優先導通， 即在某一時間內， 只有正極電位最高或負極電位最低的管子才能導通。
在t=0 時， ua=0，uc 為正值， ub 為負值， d1、d3 和 d5 負極電位相同，而 a、b、c 三點中 c 點電位最高， d5 優先導通，使3 個正極管子負極的電位等于 c 點電位，這時 d1、d3 因承受反向電壓而截止。而 d2、d4 和 d5 的正極電位相同， a、b、c 三點中 b 點電位最低， d4 優先導通，使三個負極管了的正極電位等于 b 點電位，這時 d2 和 d6 承受反向電壓而截止。這樣 c、b兩點之間的線電壓的瞬時值加在負截 rl 上。
三、硅整流發電機的勵磁方式
硅整流發電機開始發電時采取它勵方式進行， 即由蓄電池供給勵磁電流。當硅整流發電機電壓達到蓄電池電壓時轉為自勵， 即由發電機自身供給勵磁電流。
在硅整流發電機中， 轉子的爪極有一定的剩磁， 當轉子以一定的轉速旋轉時， 在三相繞組中產生感應電動勢， 經整流器整流后通過電刷和滑環加到勵磁繞組上， 勵磁繞組有電流通過， 使磁場加強， 三相繞組中的感應電動勢進一步提高， 促使磁場進一步增強， 如此反復， 使硅整流發電機電動勢逐漸升高。上述問題存在的問題是，當加在硅二極管上的正向電壓小于其死區電壓時 (約 0.6v左右)，二極管處于截止狀不導通，由于硅整流發電機剩磁 較弱， 所以硅整流發電機在低速運轉時， 不能建立電壓， 而只有在較高轉速時(n＞1200r/min) ，硅整流發電機的電壓才能很快上升， 完成自勵過程。
為了克服硅速流硅整流發電機在低速時， 不能建立電壓的缺點， 在硅整流發電機轉速較低、硅整流發電機的端電壓低于蓄電池端電壓時， 由蓄電池向硅整流發電機供給勵磁電流(即他勵)，使硅整流發電機在較強的磁場下很快地建立起電壓。這就使硅整流發電機的低速充電性能較好。
當硅整流發電機的端電壓大于蓄電池電壓時， 由于硅整流發電機是與蓄電池并聯供電的， 因此， 就自動地轉為由硅整流發電機輸出的電壓向用電設備供電，同時還向自身的勵磁繞組供給勵磁電流。
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