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硅整流發(fā)電機(jī)的工作原理與特性

發(fā)布時(shí)間:2023-09-06 點(diǎn)擊:1469
性能特點(diǎn)和作用說明
硅整流發(fā)電機(jī)的工作原理與特性
一、硅整流發(fā)電機(jī)工作原理
1.發(fā)電原理
當(dāng)硅整流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子總成由發(fā)動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),由于磁場(chǎng)繞組中有電流通過,產(chǎn)生了磁場(chǎng),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(shí),磁極交替地在定子鐵心間穿過,形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng),它與固定不動(dòng)的三相定子繞組之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),三相定子繞組中產(chǎn)生了三相交流電動(dòng)勢(shì),各相電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)近似于正弦曲線的波形。交流硅整流發(fā)電機(jī)每相繞組的電動(dòng)勢(shì)有效值e 與硅整流發(fā)電機(jī)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(jī)工作原理圖
2.勵(lì)磁方式
硅整流發(fā)電機(jī)在不接外電源時(shí),本身也能自勵(lì)(即磁場(chǎng)電流由硅整流發(fā)電機(jī)自己供給)發(fā)電,由于硅整流發(fā)電機(jī)磁極尺寸小,保留的剩磁很弱,因此在低速時(shí),僅靠剩磁產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)(小于0.6v )并不能使二極管導(dǎo)通,硅整流發(fā)電機(jī)也就不能自勵(lì)發(fā)電。
硅整流發(fā)電機(jī)低速不能自勵(lì)發(fā)電,也就不能及時(shí)給蓄電池充電。為了克服這一缺點(diǎn),在硅整流發(fā)電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)、硅整流發(fā)電機(jī)電壓低于蓄電池電壓時(shí),采用他勵(lì)方式,使硅整流發(fā)電機(jī)具有較強(qiáng)的磁場(chǎng),從而使硅整流發(fā)電機(jī)電壓迅速升高。從而實(shí)現(xiàn)低速便可向蓄電池充電的目的。
當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)s 接通時(shí),蓄電他便通過調(diào)節(jié)器向硅整流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組提供勵(lì)徽電流,硅整流發(fā)電機(jī)他勵(lì)發(fā)電,輸出電壓隨硅整流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高而升高。當(dāng)硅整流發(fā)電機(jī)愉出電壓略高于蓄電他電壓時(shí),硅整流發(fā)電機(jī)向蓄電池充電,同時(shí)勵(lì)磁電流便由硅整流發(fā)電機(jī)自己提供,硅整流發(fā)電機(jī)由他勵(lì)發(fā)電轉(zhuǎn)為自勵(lì)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(gè)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(duì)其他兩相而言),則該相的二極管導(dǎo)通。
三個(gè)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(duì)其他兩相而言),則該相的二極管導(dǎo)通。
在硅整流發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程的每一個(gè)時(shí)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(gè)管子導(dǎo)通(一個(gè)正極管、一個(gè)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(gè)較平穩(wěn)的脈動(dòng)直流電壓,每個(gè)周期內(nèi)有六個(gè)波形。
在三相橋式整流電路中,由于交流電每個(gè)周期t 內(nèi),每只二極管只有三分之一時(shí)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(jī)的勵(lì)磁二極管工作原理
九管機(jī)的勵(lì)磁二極管能輸出與硅整流發(fā)電機(jī)電樞接線柱b 相等的電壓,它既能供給硅整流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流,還能控制充電指示燈,其工作情況如下:
接通點(diǎn)火開關(guān)sw,蓄電他電流便經(jīng)點(diǎn)火開關(guān)sw,充電指示燈一調(diào)節(jié)器,硅整流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組一搭鐵構(gòu)成回路。此時(shí)充電指示燈發(fā)亮,指示勵(lì)磁電流接通并由蓄電池供電。
在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后,隨著硅整流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高,硅整流發(fā)電機(jī)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(jī)電壓升高到蓄電池充電電壓時(shí),硅整流發(fā)電機(jī)b、d+端電位相等,此時(shí)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(jī)已正常工作,勵(lì)磁電流由硅整流發(fā)電機(jī)自身經(jīng)勵(lì)磁二極管vd7、vd8、vd9整流后供給。
當(dāng)硅整流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí),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(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)充電系統(tǒng)發(fā)生故障而導(dǎo)致硅整流發(fā)電機(jī)不發(fā)電時(shí),由于d+端無(wú)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(jī)的中性點(diǎn)二極管工作原理
從三相星形繞組中性點(diǎn)引出的接線柱叫中性點(diǎn)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(jī)轉(zhuǎn)速升高,定子繞組中性點(diǎn)的三次諧波電壓也升高。硅整流發(fā)電機(jī)高速時(shí),中性點(diǎn)電壓的最高瞬時(shí)值高于輸出電壓(平均電壓為14v ),最低瞬時(shí)值低于搭鐵電位,這時(shí)利用中性點(diǎn)電壓就可向外輸出電流,從而提高硅整流發(fā)電機(jī)的輸出功率。
試驗(yàn)表明,在不改動(dòng)硅整流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的情況下,加裝中性點(diǎn)二極管,當(dāng)硅整流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過2000r/min (發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速約超900r/min)時(shí),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(jī)采用八管整流電路。
當(dāng)中性點(diǎn)電壓瞬時(shí)值高于輸出電壓(平均值)時(shí),從中性點(diǎn)輸出的電流如圖4一23a所示,其電路為定子繞組一中性點(diǎn)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(diǎn)電壓瞬時(shí)值低于搭鐵電位時(shí),流過中性點(diǎn)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(diǎn)二極管vd8→定子繞組。
4.十一管硅整流發(fā)電機(jī)整流器
十一管硅整流發(fā)電機(jī)的整流器總成由六只整流二極、三只磁場(chǎng)二極管和兩只中性點(diǎn)二極管組成。十一管硅整流發(fā)電機(jī)兼有整流二極管、磁場(chǎng)二極管以及中性點(diǎn)二極管的特點(diǎn)和功能。
十一管硅整流發(fā)電機(jī)電路圖
三、輸出特性
硅整流發(fā)電機(jī)輸出特性是指硅整流發(fā)電機(jī)端電壓維持在試驗(yàn)電壓時(shí),輸出電流隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。
①當(dāng)硅整流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低,其端電壓低于蓄電池電壓時(shí),硅整流發(fā)電機(jī)不能向外供電,只能他勵(lì)發(fā)電,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到空載轉(zhuǎn)速(充電指示燈指示充電開始時(shí)的硅整流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速)時(shí),硅整流發(fā)電機(jī)開始自勵(lì)發(fā)電。
②當(dāng)硅整流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于零電流轉(zhuǎn)速(硅整流發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到規(guī)定的試臉電壓而尚無(wú)電流輸出時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為零電流轉(zhuǎn)速)時(shí),硅整流發(fā)電機(jī)才有能力在試驗(yàn)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(shí),硅整流發(fā)電機(jī)輸出額定電流。
額定電流值是由硅整流發(fā)電機(jī)制造廠規(guī)定的,并標(biāo)示在硅整流發(fā)電機(jī)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(jī)性能好壞的重要指標(biāo),在使用過程中,應(yīng)定期對(duì)硅整流發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢測(cè),若硅整流發(fā)電機(jī)在試驗(yàn)電壓和額定轉(zhuǎn)速時(shí),其輸出電流達(dá)不到額定電流值,則說明硅整流發(fā)電機(jī)有故障。
③硅整流發(fā)電機(jī)在試驗(yàn)電壓和最高連續(xù)轉(zhuǎn)速時(shí)的輸出電流稱為最大電流。硅整流發(fā)電機(jī)的輸出電流達(dá)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(jī)具有自身最大輸出電流的能力。

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