硅整流发电机作用和原理结构图解
发布时间：2024-04-19 点击：162
性能特点和作用说明
康明斯发电机组硅整流发电机作用和原理结构图
蓄电池充电发电机有直流发电机和硅整流发电机两种，目前柴油发电机上应用较广泛的是硅整流发电机。当柴油发电机工作时，硅整流发电机经六只硅二极管三相全波整流后，与配套的充电发电机调节器配合使用给蓄电池充电。康明斯公司在本文中讲述了硅整流发电机和充电机电压调节器的工作原理、作用、产品分类以及部件构造的相关知识点。
一、硅整流发电机的构造与原理
1、工作原理
硅整流发电机原理如图1所示。当电源开关接通时，蓄电池电流通过上方调节器流向发电机的励磁线圈，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，进人另一爪形磁极形成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。
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6只二极管三相全波整流后，即可在发电机正负接线柱之间获得直流电。其输出、空载、外特性曲线如图2所示。
图1 硅整流发电机原理示意图
图2 硅整流发电机特性曲线图
2、部件构造
硅整流发电机与并励直流发电机相比具有体积小、重量轻、结构简单、维修方便、使用寿命长、柴油发电机低速时充电性能好、相匹配的调节器结构简单等优点。硅整流发电机主要由定子、转子、外壳及硅整流器等四部分组成。
（1）转子
转子是发电机的磁场部分，由励磁线圈、磁极和集电环组成。磁极形状像爪子，故称为爪极。每一爪极上沿圆周均布数个（4、5、6或7个）鸟嘴形极爪。爪极用低碳钢板冲制而成，或用精密铸造铸成。每台发电机有两个爪极，它们相互嵌人。爪极中间放人励磁线圈，然后压装在转子轴上，当线圈通电后爪极即成为磁极。转子上的集电环（滑环）由两个彼此绝缘且与轴绝缘的铜环组成。励磁线圈的两个端头分别接在两个集电环上，两个集电环与装在刷架（与壳体绝缘）上的两个电刷相接触，以便将发电机输出的经整流后的电流部分引人励磁线圈中。
（2）定子
定子由冲有凹槽的硅钢片叠成，定子槽内嵌人三相绕组，各相线圈一端连在一起，另一端的引出分别与元件板上的硅二极管和端盖上的硅二极管相连在一起，从而使它们之间的连接方式为星形连接。
（3）前后端盖
前后端盖均用铝合金铸成形以防漏磁，两端盖轴承座处镶有钢套，以增加其耐磨性，轴承座孔中装有滚动轴承。
（4）整流装置
整流装置通常由6只硅整流二极管组成三相桥式全波整流电路（组成如图3所示，dian'lu如图4所示）。其中3只外壳为负极的二极管装在后端盖上，3只外壳为正极的二极管则装在一块整体的元件板上。元件板也用铝合金压铸而成，与后端盖绝缘。从元件板引一接线柱（电枢接线柱）至发电机外部作为正极，而发电机外壳作为负极。直流电流从发电机的电枢接线柱输出，经用电设备后至柴油发电机机体，然后到发电机外壳。
图3 发电机整流器结构与接线
图4 三相发电机整流电路图
3、充电机的分类
表1 柴油机充电机类型及产品代码
产品代号
代号
代表的含义
直流发电机
zf
z表示直流，f表示发电机
硅整流交流发电机
jf
j表示交流
整体式交流发电机
jfz
z表示整体式
带泵交流发电机
jfb
b表示泵
无刷交流发电机
jfw
w表示无刷
二、电压调节器的原理与类型
1、电压调节器的基本原理
发电机组在运行过程中，发动机转速变化范围很大，由于发电机与发动机的传动比是固定的，所以发电机的转速将随发动机转速的变化而变化，发电机的端电压也将随发动机的转速变化而在很大范围内变化。充电机在对用电气设备供电和向蓄电池充电时，都要求其电压稳定，因此必须对发电机的输出电压进行调节，使之保持在某一数值上基本不变。
由于发电机的输出电压u=crcc，对某一台发电机，c是常数。在工作过程中，转速n是不断变化的，要使发电机端电压保持不变，可以通过改变磁通少的大小来进行调节，而磁通的大小是由励磁电流决定的。因此，当发电机转速增高时，可以减小励磁电流使磁通减小，保持发电机的输出电压不变；反之，当发电机转速降低时，增大励磁电流。因此电压调节器的作用就是在发电机转速变化时，自动改变励磁电流的大小，使发电机输出电压保持不变。
2、电压调节器的类型
电压调节器分为触点式和电子式两类，触点式又有双级式和单级式之分，电子式又分为晶体管式与集成电路式两种。
（1）触点式电压调节器
●双级触点式调节器
如图5所示。ft61型双级触点式调节器的结构调节器的磁扼与铁心铆固在一起，铁心上绕有磁化线圈，动铁一端的上、下各有一片触点（称为活动触点），活动触点与低速触点支架的触点组成了低速触点k1，与搭铁触点组成了高速触点k2，动铁的另一端用弹簧拉紧，使k，为常闭触点，k2为常开触点。调节器上有加速电阻r1、附加电阻r2和温度补偿电阻r3。有火线接线柱“b；（或“＋”和磁场接线柱“f 以及底板上的搭铁螺钉。
●单级触点式调节器
如图6所示。ft111型单级触点式调节器的增加了一个退磁线圈l2。l2的一端与固定触点臂相连接，另一端通过退磁二极管v搭铁，在触点k的两端还接入了电容器c。它只有一级调节电压，其电压调节原理与双级式调节器低速触点的工作情况相似。退磁回路的作用如下∶
○电路中接入lz与v后，当触点断开时，发电机励磁绕组产生的自感电动势自励磁绕组搭铁端，经二极管v，l2回到磁场绕组另一端形成回路，使触点断开时的火花明显减弱。
○由于退磁线圈lz的作用是加快k的闭合。提高了触点的振动频率，减小了愉出电压的脉动性。
○电容器c的作用是在触点断开时，感生电动势对电容器充电，使火花减小，延长了触点寿命，减小了无线电干扰。
图5 充电机双级触点式调节器电路图
图6 充电机单级触点式调节器电路图
（2）电子式电压调节器
如图7所示。电子调节器按所配套发电机励磁绕组的搭铁形式不同可分为内搭式和外搭铁式。按元件的组合形式不同可分为分立元件式和集成电路式。分立元件式调节器就是将二极管、三极管、稳压管、电阻、电容等电子元件焊接在一块印刷线路板上，然后封装在外壳内。电子调节器种类繁多，但基本工作原理相同。都是根据发电机端电压的变化，使稳压管及时地导通或截止，进一步控制大功率晶体管饱和导通与截止，接通或切断发电机励磁电流，使发电机端电压保持不变。
●jft106型调节器
jft106型调节器是分立元件外搭铁式调节器。它与14v，750w发电机配套使用。调节电压为13.8~14.6v。
图7 充电机电子式调节器电路图
●jft105型电子调节器
jft105型电子调节器是分离元件内搭铁式的12v 调节器。该调节器是国内早期产品，内部结构比较简单，与内搭铁式硅整流发电机配套。
●集成电路调节器
集成电路式调节器一般是将集成电路与部分不便于集成的电子元件焊接在一起。其工作原理与晶体管调节器相同，这种调节器具有体积小、质量轻、调节精度高等优点，可将其装在发电机内部，形成整体式发电机。
柴油发电机组生产标准与安装规范
生产厂家对柴油发电机组智能检测避免瑕疵
房地产小区400KW柴油发电机机房管理
用100kw柴油发电机安装或未安装涡轮增压器对比.
发电机组的使用及安置注意事项
哪些行业必须使用柴油发电机组，该怎么选？
柴油发电机电喷机与电调机的调速方式有什么不同？
发电机房怎么降低噪音？
康明斯发电机组硅整流发电机作用和原理结构图
蓄电池充电发电机有直流发电机和硅整流发电机两种，目前柴油发电机上应用较广泛的是硅整流发电机。当柴油发电机工作时，硅整流发电机经六只硅二极管三相全波整流后，与配套的充电发电机调节器配合使用给蓄电池充电。康明斯公司在本文中讲述了硅整流发电机和充电机电压调节器的工作原理、作用、产品分类以及部件构造的相关知识点。
一、硅整流发电机的构造与原理
1、工作原理
硅整流发电机原理如图1所示。当电源开关接通时，蓄电池电流通过上方调节器流向发电机的励磁线圈，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，进人另一爪形磁极形成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。
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6只二极管三相全波整流后，即可在发电机正负接线柱之间获得直流电。其输出、空载、外特性曲线如图2所示。
图1 硅整流发电机原理示意图
图2 硅整流发电机特性曲线图
2、部件构造
硅整流发电机与并励直流发电机相比具有体积小、重量轻、结构简单、维修方便、使用寿命长、柴油发电机低速时充电性能好、相匹配的调节器结构简单等优点。硅整流发电机主要由定子、转子、外壳及硅整流器等四部分组成。
（1）转子
转子是发电机的磁场部分，由励磁线圈、磁极和集电环组成。磁极形状像爪子，故称为爪极。每一爪极上沿圆周均布数个（4、5、6或7个）鸟嘴形极爪。爪极用低碳钢板冲制而成，或用精密铸造铸成。每台发电机有两个爪极，它们相互嵌人。爪极中间放人励磁线圈，然后压装在转子轴上，当线圈通电后爪极即成为磁极。转子上的集电环（滑环）由两个彼此绝缘且与轴绝缘的铜环组成。励磁线圈的两个端头分别接在两个集电环上，两个集电环与装在刷架（与壳体绝缘）上的两个电刷相接触，以便将发电机输出的经整流后的电流部分引人励磁线圈中。
（2）定子
定子由冲有凹槽的硅钢片叠成，定子槽内嵌人三相绕组，各相线圈一端连在一起，另一端的引出分别与元件板上的硅二极管和端盖上的硅二极管相连在一起，从而使它们之间的连接方式为星形连接。
（3）前后端盖
前后端盖均用铝合金铸成形以防漏磁，两端盖轴承座处镶有钢套，以增加其耐磨性，轴承座孔中装有滚动轴承。
（4）整流装置
整流装置通常由6只硅整流二极管组成三相桥式全波整流电路（组成如图3所示，dian'lu如图4所示）。其中3只外壳为负极的二极管装在后端盖上，3只外壳为正极的二极管则装在一块整体的元件板上。元件板也用铝合金压铸而成，与后端盖绝缘。从元件板引一接线柱（电枢接线柱）至发电机外部作为正极，而发电机外壳作为负极。直流电流从发电机的电枢接线柱输出，经用电设备后至柴油发电机机体，然后到发电机外壳。
图3 发电机整流器结构与接线
图4 三相发电机整流电路图
3、充电机的分类
表1 柴油机充电机类型及产品代码
产品代号
代号
代表的含义
直流发电机
zf
z表示直流，f表示发电机
硅整流交流发电机
jf
j表示交流
整体式交流发电机
jfz
z表示整体式
带泵交流发电机
jfb
b表示泵
无刷交流发电机
jfw
w表示无刷
二、电压调节器的原理与类型
1、电压调节器的基本原理
发电机组在运行过程中，发动机转速变化范围很大，由于发电机与发动机的传动比是固定的，所以发电机的转速将随发动机转速的变化而变化，发电机的端电压也将随发动机的转速变化而在很大范围内变化。充电机在对用电气设备供电和向蓄电池充电时，都要求其电压稳定，因此必须对发电机的输出电压进行调节，使之保持在某一数值上基本不变。
由于发电机的输出电压u=crcc，对某一台发电机，c是常数。在工作过程中，转速n是不断变化的，要使发电机端电压保持不变，可以通过改变磁通少的大小来进行调节，而磁通的大小是由励磁电流决定的。因此，当发电机转速增高时，可以减小励磁电流使磁通减小，保持发电机的输出电压不变；反之，当发电机转速降低时，增大励磁电流。因此电压调节器的作用就是在发电机转速变化时，自动改变励磁电流的大小，使发电机输出电压保持不变。
2、电压调节器的类型
电压调节器分为触点式和电子式两类，触点式又有双级式和单级式之分，电子式又分为晶体管式与集成电路式两种。
（1）触点式电压调节器
●双级触点式调节器
如图5所示。ft61型双级触点式调节器的结构调节器的磁扼与铁心铆固在一起，铁心上绕有磁化线圈，动铁一端的上、下各有一片触点（称为活动触点），活动触点与低速触点支架的触点组成了低速触点k1，与搭铁触点组成了高速触点k2，动铁的另一端用弹簧拉紧，使k，为常闭触点，k2为常开触点。调节器上有加速电阻r1、附加电阻r2和温度补偿电阻r3。有火线接线柱“b；（或“＋”和磁场接线柱“f 以及底板上的搭铁螺钉。
●单级触点式调节器
如图6所示。ft111型单级触点式调节器的增加了一个退磁线圈l2。l2的一端与固定触点臂相连接，另一端通过退磁二极管v搭铁，在触点k的两端还接入了电容器c。它只有一级调节电压，其电压调节原理与双级式调节器低速触点的工作情况相似。退磁回路的作用如下∶
○电路中接入lz与v后，当触点断开时，发电机励磁绕组产生的自感电动势自励磁绕组搭铁端，经二极管v，l2回到磁场绕组另一端形成回路，使触点断开时的火花明显减弱。
○由于退磁线圈lz的作用是加快k的闭合。提高了触点的振动频率，减小了愉出电压的脉动性。
○电容器c的作用是在触点断开时，感生电动势对电容器充电，使火花减小，延长了触点寿命，减小了无线电干扰。
图5 充电机双级触点式调节器电路图
图6 充电机单级触点式调节器电路图
（2）电子式电压调节器
如图7所示。电子调节器按所配套发电机励磁绕组的搭铁形式不同可分为内搭式和外搭铁式。按元件的组合形式不同可分为分立元件式和集成电路式。分立元件式调节器就是将二极管、三极管、稳压管、电阻、电容等电子元件焊接在一块印刷线路板上，然后封装在外壳内。电子调节器种类繁多，但基本工作原理相同。都是根据发电机端电压的变化，使稳压管及时地导通或截止，进一步控制大功率晶体管饱和导通与截止，接通或切断发电机励磁电流，使发电机端电压保持不变。
●jft106型调节器
jft106型调节器是分立元件外搭铁式调节器。它与14v，750w发电机配套使用。调节电压为13.8~14.6v。
图7 充电机电子式调节器电路图
●jft105型电子调节器
jft105型电子调节器是分离元件内搭铁式的12v 调节器。该调节器是国内早期产品，内部结构比较简单，与内搭铁式硅整流发电机配套。
●集成电路调节器
集成电路式调节器一般是将集成电路与部分不便于集成的电子元件焊接在一起。其工作原理与晶体管调节器相同，这种调节器具有体积小、质量轻、调节精度高等优点，可将其装在发电机内部，形成整体式发电机。
柴油发电机组生产标准与安装规范
生产厂家对柴油发电机组智能检测避免瑕疵
房地产小区400KW柴油发电机机房管理
用100kw柴油发电机安装或未安装涡轮增压器对比.
发电机组的使用及安置注意事项
哪些行业必须使用柴油发电机组，该怎么选？
柴油发电机电喷机与电调机的调速方式有什么不同？
发电机房怎么降低噪音？