交流發(fā)電機及其調(diào)節(jié)器

1、第二章 交流發(fā)電機及其調(diào)節(jié)器 第一節(jié) 概述 一、交流發(fā)電機的優(yōu)點： o 1、體積小，重量輕。 o 2、結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，使用壽命長 。o 3、發(fā)動機低速時，充電性能好，因為傳動比增大和開始發(fā)電時他激。 o 4、只配用電壓調(diào)節(jié)器 。o 5、對無線電干擾少 。o 6、用銅量少 。二、交流發(fā)電機的分類： o 按總體結(jié)構(gòu)分：o 1）普通交流發(fā)電機o 2）整體式交流發(fā)電機o 3）帶泵交流發(fā)電機o 4）無刷交流發(fā)o 5）永磁交流發(fā)電機 o 按裝用的二極管數(shù)量分：o 1）六管交流發(fā)電機o 2）八管交流發(fā)電機o 3）九管交流發(fā)電機o 4）十一管交流發(fā)電機 o 按磁場繞組的搭鐵方式分：o 1）內(nèi)搭鐵交流發(fā)電機

2、o 2）外搭鐵交流發(fā)電機 o 按冷卻方式分：o 1）開啟式o 2）封閉式 第二節(jié) 交流發(fā)電機的構(gòu)造 o一、轉(zhuǎn)子：o轉(zhuǎn)子用來形成發(fā)電機的磁場。轉(zhuǎn)子一般由磁軛、激磁繞組、爪極、滑環(huán)和軸等組成。o滑環(huán)與裝在后端蓋上的炭刷相接觸，當炭刷與直流電源接通時，激磁繞組中便有電流流過，產(chǎn)生磁場。 二、定子o定子又稱電樞，用來產(chǎn)生交流電動勢，它由定子鐵心和定子繞組組成。 o定子繞組在定子鐵心中的布置應(yīng)遵循如下原則：o(1)為使三相電動勢大小相等，每相繞組串聯(lián)的線圈個數(shù)及每個線圈的節(jié)距與匝數(shù)應(yīng)完全相等。o節(jié)距：指每個線圈的兩組有效邊在定子鐵心上所間隔的槽距數(shù)目。o極距：指相鄰的異性磁極中心線之間的間隔所對應(yīng)的定子

3、鐵心上的槽距數(shù)目。o(2)為使相位互差1200，三相繞組的起端A、B、C在定子槽內(nèi)的排列應(yīng)相隔2個或8個槽。1、3、5或1、9、17 o 例JF132型發(fā)電機，其磁極對數(shù)為6，定子總槽數(shù)為36，每相繞組占有的槽數(shù)為36/3=12，采用單層集中繞法，即每個槽內(nèi)放置一個有效邊（一個線圈有兩個有效邊，放在兩個定子槽內(nèi)）。因此，每相繞組都由6個線圈串聯(lián)而成，每個線圈有13匝，則每相繞組共有613=78匝。每個線圈的兩個有效邊之間間隔的定子槽數(shù)叫做線圈節(jié)距，相鄰兩異性磁極中心線之間的槽數(shù)稱為極距。另外，三相繞組的首端A、B、C在定子槽內(nèi)的排列必須相隔120電角度。 三、整流器 o 作用是將定子繞組產(chǎn)生的

4、三相交流電整流后向外輸出 。o 整流器的硅二極管根據(jù)引線的極性不同分為正極管和負極管兩種類型：o 1）正極管：引線為二極管的正極，外殼為負極，在管殼底上一般有紅字標記，位于散熱板上。o 2）負極管：引線為二極管的負極，外殼為正極，在管殼底上一般有黑字標記，位于后端蓋上。 o 問題：o 是否應(yīng)該絕緣：螺栓與散熱板；螺栓與后端蓋；散熱板與后端蓋。 四、端蓋和其他部件 o 在后端蓋上裝有電刷組件，電刷組件包括電刷、電刷架和電刷彈簧等。 o 每只電刷都有一根引線直接與接線柱相接。兩個接線柱標記分別為“”或“搭鐵” 或“D-”、或“F1”和 “F”或 “磁場”或“D+”、“F2” 等。o 發(fā)電機前端蓋之

5、前裝有皮帶輪 。 五、國產(chǎn)交流發(fā)電機的型號 o (1)產(chǎn)品代號：有JF、JFZ、JFB和JFW四種。o (2)電壓等級代號：用1位阿拉伯數(shù)字表示。o (3)電流等級代號：用1位阿拉伯數(shù)字表示。o (4)設(shè)計序號：以1-2位阿拉伯數(shù)字組成。o (5)變型代號：交流發(fā)電機以高速臂位置作為變型代號。o 例如：JFl52 、JFZ1913Z 第三節(jié) 交流發(fā)電機的工作原理 o 一、發(fā)電原理o 交流發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生交流電動勢的。 o 當激磁繞組接通直流電源時，在激磁繞組內(nèi)部形成磁場，當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，使三相定子繞組中便產(chǎn)生了頻率相同，幅值相等，相位互差120 的正弦電動勢。o 感應(yīng)電動勢與定子繞組

6、匝數(shù)、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、磁極的磁通有關(guān)。 二 整流過程 o 硅二極管具有單方向?qū)щ娦裕?只二極管組成三相橋式全波整流電路，把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。o 在某一瞬間，三個正極管子電位最高的管子導(dǎo)通；三個負極管子，負極電位最低的管子導(dǎo)通。 三、激磁方式 o 當交流發(fā)電機輸出電壓低于蓄電池端電壓時，發(fā)電機的激磁電流由蓄電池供給，稱為他激；當發(fā)電機輸出電壓高于蓄電池電壓時，發(fā)電機的激磁電流由自己供給，稱為自激。 第四節(jié) 交流發(fā)電機的工作特性 o 一、空載特性o 空載特性是指交流發(fā)電機空載運行(輸出電流為0)時，發(fā)電機端電壓和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。o 通過空載特性可以發(fā)現(xiàn)，交流發(fā)電機的輸出電壓隨著轉(zhuǎn)速的升高而升高 。二、

7、輸出特性 o 輸出特性是指發(fā)電機端電壓一定(一般定為額定電壓14v或28v)時，交流發(fā)電機輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系 。o (1)在額定電壓下，發(fā)電機輸出電流為0時的轉(zhuǎn)速，稱為發(fā)電機的空載轉(zhuǎn)速。o (2)在額定電壓下，發(fā)電機輸出額定電流(即輸出額定功率)時的轉(zhuǎn)速，稱為滿載轉(zhuǎn)速。o (3)在中低速時，發(fā)電機輸出電流隨轉(zhuǎn)速的升高而增大，當轉(zhuǎn)速升高到一定值后，發(fā)電機輸出電流不再隨轉(zhuǎn)速的升高和負載電阻的減小而增大，這時的電流值稱為發(fā)電機的最大輸出電流或限流值。 三、外特性 o 外特性是指交流發(fā)電機轉(zhuǎn)速一定時，端電壓與輸出電流的關(guān)系。o 從外特性曲線可知、隨著輸出電流增加，發(fā)電機的端電壓下降較大。 第五節(jié)

8、 電磁振動式調(diào)節(jié)器 o 一、概述o 1、作用： U n o 由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速是經(jīng)常改變的，使發(fā)電機的轉(zhuǎn)速隨之改變，電壓變化。電壓調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電壓，使之保持恒定。o 2、調(diào)節(jié)原理：o 轉(zhuǎn)速變化，通過改變磁通，即改變磁場電流，使電壓恒定。 3、電壓調(diào)節(jié)器的分類： o 按結(jié)構(gòu)特點和工作原理分：o 電磁振動式調(diào)節(jié)器：按觸點對數(shù)分為單級式和雙級式o 按聯(lián)數(shù)分為單聯(lián)式和雙聯(lián)式o 電子調(diào)節(jié)器：按結(jié)構(gòu)型式分為晶體管式和集成電路式o 按搭鐵型式分為內(nèi)搭鐵式和外搭鐵式o 按安裝方式分為外裝式和內(nèi)裝式o 按功能分為單功能型和多功能型 二、單級電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器 o 1、基本結(jié)構(gòu)和工作原理o 1）基本結(jié)構(gòu)

9、：主要由鐵心、磁化線圈、銜鐵、彈簧、觸點和附加電阻等部分組成。o 2）工作原理：o 要點：不工作時，觸點處于閉合狀態(tài)；正常工作時，觸點處于振動狀態(tài)；觸點與附加電阻并聯(lián)，串聯(lián)與磁場電路；磁化線圈承受發(fā)電機電壓。 o 3）影響調(diào)節(jié)電壓的因素o 空氣隙和彈簧的拉力 2、電磁振動式調(diào)節(jié)器性能的改善 o 1）提高觸點振動頻率： o 減小機械慣性。采用薄而輕的銜鐵，并將其外形做成三角形或半圓形，縮短銜鐵重心與支點間的距離，減小銜鐵轉(zhuǎn)動慣量。o 減小鐵心磁滯的影響；通過用加速電阻提高鐵心磁通的變化速率。o 2)溫度補償： o 采用康銅材料進行補償，減小磁化線圈電阻隨溫度的變化。 o 采用磁分路。 3、調(diào)節(jié)器

10、的工作特性： o 1）nnmax,調(diào)節(jié)器失去調(diào)壓作用,觸點處于一直打開狀態(tài), u、If升高。 三、雙級式電壓調(diào)節(jié)器 o1、基本組成和工作原理o有兩對觸點，分別為為低速觸點和高速觸點，低速觸點是常閉觸點，高速觸點是常開觸點。o(1)不工作時，低速觸點閉合，高速觸點打開。o(2)低速時，低速觸點振動，高速觸點打開，稱為調(diào)節(jié)器的一級調(diào)節(jié)電壓。 o(3)高速時，低速觸點失去調(diào)壓作用，低速觸點打開，高速觸點振動。稱為調(diào)節(jié)器的二級調(diào)節(jié)電壓。 2、雙級式優(yōu)缺點： o 優(yōu)點是觸點火花小，調(diào)節(jié)范圍大。 o 缺點是觸點間隙小，不易維護和調(diào)整 ，必須密封良好。 四、具有滅弧系統(tǒng)的單級式調(diào)節(jié)器 o 1、基本組成和工作

11、原理o 在單級式的基礎(chǔ)上，增加了由二極管、扼流線圈、電容組成的觸點滅弧系統(tǒng) 。o 1）激磁繞組中產(chǎn)生的自感電動勢正向加在二極管上，并通過加速線圈與激磁繞組構(gòu)成放電回路，起到續(xù)流作用而保護觸點。o 2）電容器通過加速線圈并聯(lián)在觸點的兩端，用以進一步吸收自感電動勢，減小觸點火花。 o 2、優(yōu)點：o 調(diào)節(jié)容易；電火花和無線電干擾小；觸點振動頻率高。 第六節(jié) 繼電器控制電路 o 一、磁場繼電器：o 1、作用：接在電源和調(diào)節(jié)器之間，用來控制磁場電路。發(fā)動機起動時，接通磁場電路；發(fā)動機熄火時，切斷磁場電路，防止蓄電池向磁場放電。o 2、工作原理：o 要點：1）起動線圈承受電源電壓，維持線圈承受中點電壓，兩

12、線圈繞向相同。o 2）觸點常開，控制電源和調(diào)節(jié)器之間的電路。 二、充電指示燈的控制 o 指示充電狀態(tài)的方法：o 1）電流表：行駛過程中，指示從大到小，最后接近于0 ；o 2）充電指示燈：熄滅表示充電，發(fā)亮表示不充電。 1、通過充電指示燈繼電器控制： o 要點：1）線圈承受中點電壓o 2）常閉觸點與指示燈串聯(lián)，常開觸點控制電壓調(diào)節(jié)器磁化線圈o 工作過程：1）接通點火開關(guān)，充電指示燈亮，指示蓄電池放電。o 2）當發(fā)電機電壓達充電電壓時，指示燈熄滅。o 3）如發(fā)電機有故障，指示燈一直發(fā)亮。 2、采用九管交流發(fā)電機： o 增加三個小功率的磁場二極管：專門供給磁場電流；控制充電指示燈，省去了繼電器。o

13、1）接通點火開關(guān)，充電指示燈亮，表示由蓄電池供電。o 2）當發(fā)電機端電壓高于蓄電池端電壓時，發(fā)電機“B”、“D+”接柱電位相等，指示燈熄滅，表示發(fā)電機已正常工作。o 3）當充電系統(tǒng)發(fā)生故障時，“D+”接柱電位降低，充電指示燈兩端電位差增大，指示燈發(fā)亮，警告不充電。 第七節(jié) 晶體管調(diào)節(jié)器 o 預(yù)備知識：三極管和穩(wěn)壓管 一、基本原理 o 1、內(nèi)搭鐵式晶體管調(diào)節(jié)器o 1）組成：VT2大功率管，用來切斷和接通磁場電路o VT1為小功率管，用來放大控制信號o 穩(wěn)壓管VS為感受元件，與R1R2作為發(fā)電機電壓信號的檢測電路2）工作過程 o (1)接通點火開關(guān)，當發(fā)電機端電壓u低于調(diào)節(jié)電壓上限值時，穩(wěn)壓管VS

14、處于截止態(tài)，三極管VT1處于截止狀態(tài)，VT2飽和導(dǎo)通，接通激磁電路，此時發(fā)電機端電壓隨轉(zhuǎn)速升高而升高。o (2)當發(fā)電機端電壓升高到調(diào)節(jié)電壓上限值時，穩(wěn)壓管VS擊穿導(dǎo)通,VT1飽和導(dǎo)通，VT2截止。VT2截止，激磁電路被切斷，發(fā)電機端電壓迅速下降。 o 3）調(diào)節(jié)電壓值與R1R2及VS的反向擊穿電壓值有關(guān)o 如提高調(diào)節(jié)電壓值：減小R1提高R2或提高VS反向擊穿電壓 。2、外搭鐵晶體管調(diào)節(jié)器 二、優(yōu)點； o 1、調(diào)節(jié)精度高；o 2、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、故障少、壽命長；o 3、體積小，重量輕；o 4、沒有無線電干擾；o 5、能適應(yīng)大功率發(fā)電機的要求；o 6、使用中無須維修。 三、實例 第八節(jié) 集成電

15、路調(diào)節(jié)器 o 一、電壓檢測法 o 1、發(fā)電機電壓檢測法 o 特點：采用發(fā)電機電壓檢測法，發(fā)電機的引出線少，線路簡單，但是，當發(fā)電機與蓄電池之間的導(dǎo)線上壓降較大時，蓄電池端電壓將偏低，容易造成蓄電池充電不足。 2、蓄電池電壓檢測法 o 特點：當發(fā)電機的“B”或“S”接柱與蓄電池之間的導(dǎo)線發(fā)生故障，發(fā)電機的端電壓就會失控。 二、優(yōu)點： o 1、體積重量更小。o 2、無外接線路，故障更少。o 3、耐高溫性能好。o 4、更加耐振，壽命更長。 第九節(jié) 交流發(fā)電機的故障檢查與測試 o 一、解體前的檢測o 1、測量各接線柱之間的電阻值o F與- +與- +與Fo 正向 5-21 40-50 50-70o 反

16、向 1K 1K 2 性能測試 o(1)接通開關(guān)K1，斷開開關(guān)K2，使蓄電池為發(fā)電機提供他激電流；o(2)起動調(diào)速電機，提高發(fā)電機轉(zhuǎn)速，當電流表指示電流趨于零時，表明發(fā)電機已經(jīng)自激發(fā)電，斷開開關(guān)K1；o(3)繼續(xù)提高發(fā)電機轉(zhuǎn)速，電壓表指示達到發(fā)電機額定電壓時對應(yīng)的發(fā)電機轉(zhuǎn)速就是空載轉(zhuǎn)速；o(4)將可變電阻調(diào)到最大，接通開關(guān)K2，增加負載同時提高轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機電壓維持在額定值附近，電流表指示達到發(fā)電機額定電流時對應(yīng)的發(fā)電機轉(zhuǎn)速就是滿載轉(zhuǎn)速；o(5)試驗完畢，首先使調(diào)速電機停止，然后斷開開關(guān)K2，以免發(fā)電機因失去負載電壓急劇升高而損壞。 o 3、用示波器觀察輸出電壓波形o 二、解體后的檢測 o 1、

17、轉(zhuǎn)子的檢查 o 檢查激磁繞組短路和斷路故障時，萬用表置于“”檔的R1位置 ；o 激磁繞組搭鐵故障可以用交流試燈或萬用表進行檢查。萬用表置于“”檔的R10k位置 。二、定子的檢查 o 定子繞組斷路故障可用萬用表檢查。萬用表置于“”檔的R1位置 。o 定子繞組的絕緣情況用交流試燈和萬用表檢查。 三、整流器的檢修 o 萬用表對每只二極管進行檢測。萬用表置于“”檔的R1位置或二極管檢測檔。 第十節(jié) 調(diào)節(jié)器的故障檢查與調(diào)整 o 一、電磁振動式調(diào)節(jié)器的檢查 o 1、檢查觸點、電阻和線圈的情況。o 2、各部位間隙的檢查與調(diào)整o 銜鐵與鐵心的間隙：1.05-1.15mm 移動固定觸點的支架o 高速觸點間隙：0

18、.2-0.3mm 高速觸點支架o 3、性能試驗 二、電子調(diào)節(jié)器的檢查 o 1、故障：發(fā)電機電壓建立不起來，大功率三極管斷路，穩(wěn)壓管或小功率三極管短路；發(fā)電機電壓過高。o 2、檢查o 3、性能試驗 外搭鐵內(nèi)搭鐵第十一節(jié) 充電系故障的診斷 o 一、不充電 o 診斷方法：o (1)檢杏發(fā)電機皮帶是否過松；o (2)用試燈或萬用表檢查充電電路是否有斷路；o (3)用試燈或萬用表檢查激磁電路是否有斷路；o (4)檢查發(fā)電機是否發(fā)電。 二、充電電流過小 o 常見原因o (1)皮帶過松或有油污引起打滑；o (2)發(fā)電機內(nèi)部故障造成輸出功率不足：如定子繞組有一相斷路或接觸不良，整流器個別二極管斷路，電刷磨損過度或滑環(huán)表面臟污或電刷彈簧彈力不足造