硅整流发电机的电压调节和励磁方式
发布时间：2024-03-01 点击：158
硅整流发电机的电压调节和励磁方式
硅整流发电机由柴油发动机带动，转速随柴油机的转速在一个很大的范围内变动。硅整流发电机的转速高，其发出的电压高；转速低，其发出的电压也低，为了保持硅整流发电机的端电压的基本稳定，必须设置电压调节器。电压调节器安装时必须垂直，其接线柱向下，以达到防滴作用。使用时应注意要与相应型号的充电硅整流发电机配合使用。接线应正确可靠，绝缘应完好，否则可能导致电压调节器烧坏。一般情况下，不要随便打开调节器盖，如有故障应由专业人员检修。
一、硅整流发电机原理
硅整流发电机是三相交流同步硅整流发电机，其磁极为旋转式。其励磁方式是：在启动和低转速时，由于硅整流发电机电压低于蓄电池电压，硅整流发电机是他励的（由蓄电池供电）；高转速时，硅整流发电机电压高于蓄电池充电电压，硅整流发电机是自励的。
（1）当电源开关接通时，蓄电池电流通过上方调节器流向硅整流发电机的励磁线圈，励磁线圈周围便产生磁通，大部分磁通通过磁轭和爪形磁极形成n极，再穿过转子与定子之间的空气隙，经过定子的齿部和轭部，然后再穿过空气隙，进入另一爪形磁极形成s极，最后回到磁轭，形成磁回路。另有少部分磁通在定子旁边的空气隙中及n与s极之间通过，这部分称为漏磁通。
（2）当转子磁极在定子内旋转时，转子的n极和s极在定子内交替通过，使定子绕组切割磁力线而产生交流感应电动势。三相绕组所产生的交流电动势相位差为120°，所发出的三相交流电经六只二极管三相全波整流后，即可在硅整流发电机正负接线柱之间获得直流电。
（3）当励磁绕组接通直流电时即被励磁， 一块爪极形成 n极，另一块爪极形成 s 极，两块爪极相互交错形成 6 对磁极。转子旋转时， 励磁绕组所产生的磁场也随之旋转， 形成旋转磁场， 它与固定不动的定子绕组之间产生相对动， 使三相定子绕组中产生三个频率相同、幅值相等、相位相差 120°电角度的正弦电动势 ea、eb和 ec ，其顺时值分另为：
ea=emsinωt=√2esin ωt
eb=emsin(ωt-120°)=√2esin(ωt-120°)
由此可知， 硅流硅整流发电机每相绕组中产生的电动势的有效值与硅整流发电机的转速和磁场的磁通量成正比。三相交流电动势是对称的，当外接负载时，三相交流电压 ua、ub 和 uc 也是对称的。
硅整流发电机原理图
二、硅整流发电机电压调节器
硅整流发电机电压调节器可分为电磁振动触点式电压调节器、晶体管电压调节器和集成电路电压调节器三种。其中，电磁振动触点式调节器按触点对数分：有一对触点振动工作的单级式和两对触点交替振动工作的双级式两种。目前，双级电磁振动式电压调节器和品体管电压调节器应用最为广泛。
（1）双级电磁振动式电压调节器
上部为双级电磁振动式电压调节器。它具有两对触点，中间触点是定的，下动触点常闭，称为低速触点，上动触点常开，称为高速触点。调节器设有三个电阻：附加电阻、助振电阻和温度补偿电阻。
电压调节器的固定触点通过支架和磁场接线柱与硅整流发电机转子中的励磁线圈相连。下动的硅整流发电机外部作为正极，而硅整流发电机外壳作为负极。直流电流从硅整流发电机的电枢接线柱输出，经用电设备后至内燃机机体，然后到硅整流发电机外壳，形成回路。
（2）硅整流发电机的输出特性（负载特性）
当保持硅整流发电机的输出电压一定时（对12v硅整流发电机规定为14v，对24v硅整流发电机规定为28v），调整其输出电流与转速，就可得到输出特性曲线，当转速达到一定值后，硅整流发电机的输出电流不再继续上升，而趋于某一固定值，此值称为限流值或最大输出电流值。所以硅整流发电机有一种自身限制电流的性能，这是硅整流发电机最重要的特性。
三、硅整流器的原理
硅整流器是利用硅二极管的单向导电性， 将交流电转换为直流电。在硅整流发电机中， 六只硅二极管连接成三相桥式全波整流电路。
三个正极管子 d1、d3 和 d6 的正极连接在一起， 负极分另接在三相绕组的首端。根据导通原则， 连接在一起的几个二极管中，正极电位最高的二极管总是优先导通， 即在某一时间内， 只有正极电位最高或负极电位最低的管子才能导通。
在t=0 时， ua=0，uc 为正值， ub 为负值， d1、d3 和 d5 负极电位相同，而 a、b、c 三点中 c 点电位最高， d5 优先导通，使3 个正极管子负极的电位等于 c 点电位，这时 d1、d3 因承受反向电压而截止。而 d2、d4 和 d5 的正极电位相同， a、b、c 三点中 b 点电位最低， d4 优先导通，使三个负极管了的正极电位等于 b 点电位，这时 d2 和 d6 承受反向电压而截止。这样 c、b两点之间的线电压的瞬时值加在负截 rl 上。
三、硅整流发电机的励磁方式
硅整流发电机开始发电时采取它励方式进行， 即由蓄电池供给励磁电流。当硅整流发电机电压达到蓄电池电压时转为自励， 即由发电机自身供给励磁电流。
在硅整流发电机中， 转子的爪极有一定的剩磁， 当转子以一定的转速旋转时， 在三相绕组中产生感应电动势， 经整流器整流后通过电刷和滑环加到励磁绕组上， 励磁绕组有电流通过， 使磁场加强， 三相绕组中的感应电动势进一步提高， 促使磁场进一步增强， 如此反复， 使硅整流发电机电动势逐渐升高。上述问题存在的问题是，当加在硅二极管上的正向电压小于其死区电压时 (约 0.6v左右)，二极管处于截止状不导通，由于硅整流发电机剩磁 较弱， 所以硅整流发电机在低速运转时， 不能建立电压， 而只有在较高转速时(n＞1200r/min) ，硅整流发电机的电压才能很快上升， 完成自励过程。
为了克服硅速流硅整流发电机在低速时， 不能建立电压的缺点， 在硅整流发电机转速较低、硅整流发电机的端电压低于蓄电池端电压时， 由蓄电池向硅整流发电机供给励磁电流(即他励)，使硅整流发电机在较强的磁场下很快地建立起电压。这就使硅整流发电机的低速充电性能较好。
当硅整流发电机的端电压大于蓄电池电压时， 由于硅整流发电机是与蓄电池并联供电的， 因此， 就自动地转为由硅整流发电机输出的电压向用电设备供电，同时还向自身的励磁绕组供给励磁电流。
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一、硅整流发电机原理
硅整流发电机是三相交流同步硅整流发电机，其磁极为旋转式。其励磁方式是：在启动和低转速时，由于硅整流发电机电压低于蓄电池电压，硅整流发电机是他励的（由蓄电池供电）；高转速时，硅整流发电机电压高于蓄电池充电电压，硅整流发电机是自励的。
（1）当电源开关接通时，蓄电池电流通过上方调节器流向硅整流发电机的励磁线圈，励磁线圈周围便产生磁通，大部分磁通通过磁轭和爪形磁极形成n极，再穿过转子与定子之间的空气隙，经过定子的齿部和轭部，然后再穿过空气隙，进入另一爪形磁极形成s极，最后回到磁轭，形成磁回路。另有少部分磁通在定子旁边的空气隙中及n与s极之间通过，这部分称为漏磁通。
（2）当转子磁极在定子内旋转时，转子的n极和s极在定子内交替通过，使定子绕组切割磁力线而产生交流感应电动势。三相绕组所产生的交流电动势相位差为120°，所发出的三相交流电经六只二极管三相全波整流后，即可在硅整流发电机正负接线柱之间获得直流电。
（3）当励磁绕组接通直流电时即被励磁， 一块爪极形成 n极，另一块爪极形成 s 极，两块爪极相互交错形成 6 对磁极。转子旋转时， 励磁绕组所产生的磁场也随之旋转， 形成旋转磁场， 它与固定不动的定子绕组之间产生相对动， 使三相定子绕组中产生三个频率相同、幅值相等、相位相差 120°电角度的正弦电动势 ea、eb和 ec ，其顺时值分另为：
ea=emsinωt=√2esin ωt
eb=emsin(ωt-120°)=√2esin(ωt-120°)
由此可知， 硅流硅整流发电机每相绕组中产生的电动势的有效值与硅整流发电机的转速和磁场的磁通量成正比。三相交流电动势是对称的，当外接负载时，三相交流电压 ua、ub 和 uc 也是对称的。
硅整流发电机原理图
二、硅整流发电机电压调节器
硅整流发电机电压调节器可分为电磁振动触点式电压调节器、晶体管电压调节器和集成电路电压调节器三种。其中，电磁振动触点式调节器按触点对数分：有一对触点振动工作的单级式和两对触点交替振动工作的双级式两种。目前，双级电磁振动式电压调节器和品体管电压调节器应用最为广泛。
（1）双级电磁振动式电压调节器
上部为双级电磁振动式电压调节器。它具有两对触点，中间触点是定的，下动触点常闭，称为低速触点，上动触点常开，称为高速触点。调节器设有三个电阻：附加电阻、助振电阻和温度补偿电阻。
电压调节器的固定触点通过支架和磁场接线柱与硅整流发电机转子中的励磁线圈相连。下动的硅整流发电机外部作为正极，而硅整流发电机外壳作为负极。直流电流从硅整流发电机的电枢接线柱输出，经用电设备后至内燃机机体，然后到硅整流发电机外壳，形成回路。
（2）硅整流发电机的输出特性（负载特性）
当保持硅整流发电机的输出电压一定时（对12v硅整流发电机规定为14v，对24v硅整流发电机规定为28v），调整其输出电流与转速，就可得到输出特性曲线，当转速达到一定值后，硅整流发电机的输出电流不再继续上升，而趋于某一固定值，此值称为限流值或最大输出电流值。所以硅整流发电机有一种自身限制电流的性能，这是硅整流发电机最重要的特性。
三、硅整流器的原理
硅整流器是利用硅二极管的单向导电性， 将交流电转换为直流电。在硅整流发电机中， 六只硅二极管连接成三相桥式全波整流电路。
三个正极管子 d1、d3 和 d6 的正极连接在一起， 负极分另接在三相绕组的首端。根据导通原则， 连接在一起的几个二极管中，正极电位最高的二极管总是优先导通， 即在某一时间内， 只有正极电位最高或负极电位最低的管子才能导通。
在t=0 时， ua=0，uc 为正值， ub 为负值， d1、d3 和 d5 负极电位相同，而 a、b、c 三点中 c 点电位最高， d5 优先导通，使3 个正极管子负极的电位等于 c 点电位，这时 d1、d3 因承受反向电压而截止。而 d2、d4 和 d5 的正极电位相同， a、b、c 三点中 b 点电位最低， d4 优先导通，使三个负极管了的正极电位等于 b 点电位，这时 d2 和 d6 承受反向电压而截止。这样 c、b两点之间的线电压的瞬时值加在负截 rl 上。
三、硅整流发电机的励磁方式
硅整流发电机开始发电时采取它励方式进行， 即由蓄电池供给励磁电流。当硅整流发电机电压达到蓄电池电压时转为自励， 即由发电机自身供给励磁电流。
在硅整流发电机中， 转子的爪极有一定的剩磁， 当转子以一定的转速旋转时， 在三相绕组中产生感应电动势， 经整流器整流后通过电刷和滑环加到励磁绕组上， 励磁绕组有电流通过， 使磁场加强， 三相绕组中的感应电动势进一步提高， 促使磁场进一步增强， 如此反复， 使硅整流发电机电动势逐渐升高。上述问题存在的问题是，当加在硅二极管上的正向电压小于其死区电压时 (约 0.6v左右)，二极管处于截止状不导通，由于硅整流发电机剩磁 较弱， 所以硅整流发电机在低速运转时， 不能建立电压， 而只有在较高转速时(n＞1200r/min) ，硅整流发电机的电压才能很快上升， 完成自励过程。
为了克服硅速流硅整流发电机在低速时， 不能建立电压的缺点， 在硅整流发电机转速较低、硅整流发电机的端电压低于蓄电池端电压时， 由蓄电池向硅整流发电机供给励磁电流(即他励)，使硅整流发电机在较强的磁场下很快地建立起电压。这就使硅整流发电机的低速充电性能较好。
当硅整流发电机的端电压大于蓄电池电压时， 由于硅整流发电机是与蓄电池并联供电的， 因此， 就自动地转为由硅整流发电机输出的电压向用电设备供电，同时还向自身的励磁绕组供给励磁电流。
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