电器与自动化

第二章交流发电机及其调节器第一节概述一、交流发电机的优点：1、体积小，重量轻。2、结构简单，维修方便，使用寿命长。3、发动机低速时，充电性能好，因为传动比增大和开始发电时他激。4、只配用电压调节器。5、对无线电干扰少。6、用铜量少。二、交流发电机的分类：按总体结构分：1）普通交流发电机2）整体式交流发电机3）带泵交流发电机4）无刷交流发5）永磁交流发电机按装用的二极管数量分：1）六管交流发电机2）八管交流发电机3）九管交流发电机4）十一管交流发电机按磁场绕组的搭铁方式分：1）内搭铁交流发电机2）外搭铁交流发电机按冷却方式分：1）开启式2）封闭式第二节交流发电机的构造一、转子：转子用来形成发电机的磁场。转子一般由磁轭、激磁绕组、爪极、滑环和轴等组成。滑环与装在后端盖上的炭刷相接触，当炭刷与直流电源接通时，激磁绕组中便有电流流过，产生磁场。二、定子定子又称电枢，用来产生交流电动势，它由定子铁心和定子绕组组成。定子绕组在定子铁心中的布置应遵循如下原则：(1)为使三相电动势大小相等，每相绕组串联的线圈个数及每个线圈的节距与匝数应完全相等。节距：指每个线圈的两组有效边在定子铁心上所间隔的槽距数目。极距：指相邻的异性磁极中心线之间的间隔所对应的定子铁心上的槽距数目。(2)为使相位互差1200，三相绕组的起端A、B、C在定子槽内的排列应相隔2个或8个槽。1、3、5或1、9、17三、整流器作用是将定子绕组产生的三相交流电整流后向外输出。整流器的硅二极管根据引线的极性不同分为正极管和负极管两种类型：1）正极管：引线为二极管的正极，外壳为负极，在管壳底上一般有红字标记，位于散热板上。2）负极管：引线为二极管的负极，外壳为正极，在管壳底上一般有红字标记，位于后端盖上。问题：是否应该绝缘：螺栓与散热板；螺栓与后端盖；散热板与后端盖。四、端盖和其他部件在后端盖上装有电刷组件，电刷组件包括电刷、电刷架和电刷弹簧等。每只电刷都有一根引线直接与接线柱相接。两个接线柱标记分别为“—”或“搭铁”或“D-”、或“F1”和“F”或“磁场”或“D+”、“F2”等。发电机前端盖之前装有皮带轮。五、国产产交流发发电机的的型号(1)产产品代号号：有JF、JFZ、、JFB和JFW四种种。(2)电电压等级级代号：：用1位位阿拉伯伯数字表表示。(3)电电流等级级代号：：用1位位阿拉伯伯数字表表示。(4)设设计序号号：以1-2位位阿拉伯伯数字组组成。(5)变变型代号号：交流流发电机机以高速速臂位置置作为变变型代号号。例如：JFl52、、JFZ1913Z第三节交交流发发电机的的工作原原理一、发电电原理交流发电电机是利利用电磁磁感应原原理产生生交流电电动势的的。当激磁绕绕组接通通直流电电源时，，在激磁磁绕组内内部形成成磁场，，当转子子旋转时时，使三三相定子子绕组中中便产生生了频率率相同，，幅值相相等，相相位互差差1200的正正弦电动动势。感应电动动势与定定子绕组组匝数、、转子转转速、磁磁极的磁磁通有关关。二整流流过程硅二极管管具有单单方向导导电性，，6只二二极管组组成三相相桥式全全波整流流电路，，把交流流电转变变为直流流电。在某一瞬瞬间，三三个正极极管子电电位最高高的管子子导通；；三个负负极管子子，负极极电位最最低的管管子导通通。三、激磁磁方式当交流发发电机输输出电压压低于蓄蓄电池端端电压时时，发电电机的激激磁电流流由蓄电电池供给给，称为为他激；；当发电电机输出出电压高高于蓄电电池电压压时，发发电机的的激磁电电流由自自己供给给，称为为自激。。第四节交交流发发电机的的工作特特性一、空载载特性空载特性性是指交交流发电电机空载载运行(输出电电流为0)时，，发电机机端电压压和转速速之间的的关系。。通过空载载特性可可以发现现，交流流发电机机的输出出电压随随着转速速的升高高而升高高。二、输出出特性输出特性性是指发发电机端端电压一一定(一一般定为为额定电电压14v或28v)时，交交流发电电机输出出电流与与转速之之间的关关系。。(1)在在额定电电压下，，发电机机输出电电流为0时的转转速，称称为发电电机的空空载转速速。(2)在在额定电电压下，，发电机机输出额额定电流流(即输输出额定定功率)时的转转速，称称为满载载转速。。(3)在在中低速速时，发发电机输输出电流流随转速速的升高高而增大大，当转转速升高高到一定定值后，，发电机机输出电电流不再再随转速速的升高高和负载载电阻的的减小而而增大，，这时的的电流值值称为发发电机的的最大输输出电流流或限流流值。三、外特特性外特性是是指交流流发电机机转速一一定时，，端电压压与输出出电流的的关系。。从外特性性曲线可可知、随随着输出出电流增增加，发发电机的的端电压压下降较较大。第五节电电磁振振动式调调节器一、概述述1、作用用：U∝∝nØØ由于发动动机转速速是经常常改变的的，使发发电机的的转速随随之改变变，电压压变化。。电压调调节器自自动调节节发电机机输出电电压，使使之保持持恒定。。2、调节节原理：：转速变化化，通过过改变磁磁通，即即改变磁磁场电流流，使电电压恒定定。3、电压调调节器的分分类：按结构特点点和工作原原理分：电磁振动式式调节器：：按触点对对数分为单单级式和双双级式按联数分为为单联式和和双联式电子调节器器：按结构构型式分为为晶体管式式和集成电电路式按搭铁型式式分为内搭搭铁式和外外搭铁式按安装方式式分为外装装式和内装装式按功能分为为单功能型型和多功能能型二、单级电电磁振动式式电压调节节器1、基本结结构和工作作原理1）基本结结构：主要要由铁心、、磁化线圈圈、衔铁、、弹簧、触触点和附加加电阻等部部分组成。。2）工作原原理：要点：不工工作时，触触点处于闭闭合状态；；正常工作作时，触点点处于振动动状态；触触点与附加加电阻并联联，串联与与磁场电路路；磁化线线圈承受发发电机电压压。3）影响调调节电压的的因素空气隙和弹弹簧的拉力力2、电磁振振动式调节节器性能的的改善1）提高触触点振动频频率：①减小机械械惯性。采采用薄而轻轻的衔铁，，并将其外外形做成三三角形或半半圆形，缩缩短衔铁重重心与支点点间的距离离，减小衔衔铁转动惯惯量。②减小铁心心磁滞的影影响；通过过用加速电电阻提高铁铁心磁通的的变化速率率。2)温度补补偿：①采用康铜铜材料进行行补偿，减减小磁化线线圈电阻随随温度的变变化。②采用磁分分路。3、调节器器的工作特特性：1）n<n1，触点点处于闭合合状态，u、If升升高；2）n1———nmax，触点点处于振动动状态，u不变，If下降；；3）n1>nmax,调节器器失去调压压作用,触触点处于一一直打开状状态,u、If升升高。三、双级式式电压调节节器1、基本组组成和工作作原理有两对触点点，分别为为为低速触触点和高速速触点，低低速触点是是常闭触点点，高速触触点是常开开触点。(1)不工工作时，低低速触点闭闭合，高速速触点打开开。(2)低速速时，低速速触点振动动，高速触触点打开，，称为调节节器的一级级调节电压压。(3)高速速时，低速速触点失去去调压作用用，低速触触点打开，，高速触点点振动。称称为调节器器的二级调调节电压。。2、双级式式优缺点：：优点是触点点火花小，，调节范围围大。缺点是触点点间隙小，，不易维护护和调整，，必须密密封良好。。四、具有灭灭弧系统的的单级式调调节器1、基本组组成和工作作原理在单级式的的基础上，，增加了由由二极管、、扼流线圈圈、电容组组成的触点点灭弧系统统。1）激磁绕绕组中产生生的自感电电动势正向向加在二极极管上，并并通过加速速线圈与激激磁绕组构构成放电回回路，起到到续流作用用而保护触触点。2）电容器器通过加速速线圈并联联在触点的的两端，用用以进一步步吸收自感感电动势，，减小触点点火花。2、优点：：调节容易；；电火花和和无线电干干扰小；触触点振动频频率高。第六节继继电器控制制电路一、磁场继继电器：1、作用：：接在电源源和调节器器之间，用用来控制磁磁场电路。。发动机起起动时，接接通磁场电电路；发动动机熄火时时，切断磁磁场电路，，防止蓄电电池向磁场场放电。2、工作原原理：要点：1））起动线圈圈承受电源源电压，维维持线圈承承受中点电电压，两线线圈绕向相相同。2）触点常常开，控制制电源和调调节器之间间的电路。。二、充电指指示灯的控控制指示充电状状态的方法法：1）电流表表：行驶过过程中，指指示从大到到小，最后后接近于0；2）充电指指示灯：熄熄灭表示充充电，发亮亮表示不充充电。1、通过充充电指示灯灯继电器控控制：要点：1））线圈承受受中点电压压2）常闭触触点与指示示灯串联，，常开触点点控制电压压调节器磁磁化线圈工作过程：：1）接通通点火开关关，充电指指示灯亮，，指示蓄电电池放电。。2）当发电电机电压达达充电电压压时，指示示灯熄灭。。3）如发电电机有故障障，指示灯灯一直发亮亮。2、采用九九管交流发发电机：增加三个小小功率的磁磁场二极管管：专门供供给磁场电电流；控制制充电指示示灯，省去去了继电器器。1）接通点点火开关，，充电指示示灯亮，表表示由蓄电电池供电。。2）当发电电机端电压压高于蓄电电池端电压压时，发电电机“B””、“D+”接柱电电位相等，，指示灯熄熄灭，表示示发电机已已正常工作作。3）当充电电系统发生生故障时，，“D+””接柱电位位降低，充充电指示灯灯两端电位位差增大，，指示灯发发亮，警告告不充电。。第七节晶晶体管调节节器预备知识：：三极管和和稳压管一、基本原原理1）组成：：VT2大大功率管，，用来切断断和接通磁磁场电路VT1为小小功率管，，用来放大大控制信号号稳压管VS为感受元元件，与R1R2作作为发电机机电压信号号的检测电电路2）工作过过程(1)接通通点火开关关，当发电电机端电压压u低于调调节电压上上限值时，，稳压管VS处于截截止态，三三极管VT1处于截截止状态，，VT2饱饱和导通，，接通激磁磁电路，此此时发电机机端电压随随转速升高高而升高。。(2)当发发电机端电电压升高到到调节电压压上限值时时，稳压管管VS击穿穿导通,VT1饱和和导通，VT2截止止。VT2截止，激激磁电路被被切断，发发电机端电电压迅速下下降。3）调节电电压值与R1R2及及VS的反反向击穿电电压值有关关如提高调节节电压值：：减小R1提高R2或提高VS反向击击穿电压。。2、外搭铁铁晶体管调调节器二、优点；；1、调节精精度高；2、结构简简单、工作作可靠、故故障少、寿寿命长；3、体积小小，重量轻轻；4、没有无无线电干扰扰；5、能适应应大功率发发电机的要要求；6、使用中中无须维修修。三、实例第八节集集成电路调调节器一、电压检检测法1、发电机机电压检测测法特点：采用用发电机电电压检测法法，发电机机的引出线线少，线路路简单，但但是，当发发电机与蓄蓄电池之间间的导线上上压降较大大时，蓄电电池端电压压将偏低，，容易造成成蓄电池充充电不足。。2、蓄电池池电压检测测法特点：当发发电机的““B”或““S”接柱柱与蓄电池池之间的导导线发生故故障，发电电机的端电电压就会失失控。二、优点：：1、体积重重量更小。。2、无外接接线路，故故障更少。。3、耐高温温性能好。。4、更加耐耐振，寿命命更长。第九节交交流发电机机的故障检检查与测试试一、解体前前的检测1、测量各各接线柱之之间的电阻阻值F与-+与-+与与F正向5-21Ω40-50Ω50-70ΩΩ反向>1KΩ>1KΩ2性能测测试(1)接通通开关K1，断开开开关K2，，使蓄电池池为发电机机提供他激激电流；(2)起动动调速电机机，提高发发电机转速速，当电流流表指示电电流趋于零零时，表明明发电机已已经自激发发电，断开开开关K1；(3)继续续提高发电电机转速，，电压表指指示达到发发电机额定定电压时对对应的发电电机转速就就是空载转转速；(4)将可可变电阻调调到最大，，接通开关关K2，增增加负载同同时提高转转速，使发发电机电压压维持在额额定值附近近，电流表表指示达到到发电机额额定电流时时对应的发发电机转速速就是满载载转速；(5)试验验完毕，首首先使调速速电机停止止，然后断断开开关K2，以免免发电机因因失去负载载电压急剧剧升高而损损坏。3、用示示波器观观察输出出电压波波形二、解体体后的检检测1、转子子的检查查检查激磁磁绕组短短路和断断路故障障时，万万用表置置于“ΩΩ”档的的R×1位置；；激磁绕组组搭铁故故障可以以用交流流试灯或或万用表表进行检检查。万万用表置置于“ΩΩ”档的的R×10kΩΩ位置。。二、定子子的检查查定子绕组组断路故故障可用用万用表表检查。。万用表表置于““Ω”档档的R××1位置置。定子绕组组的绝缘缘情况用用交流试试灯和万万用表检检查。三、整流流器的检检修万用表对对每只二二极管进进行检测测。万用用表置于于“Ω””档的R×1位位置或二二极管检检测档。。第十节调调节器器的故障障检查与与调整一、电磁磁振动式式调节器器的检查查1、检查查触点、、电阻和和线圈的的情况。。2、各部部位间隙隙的检查查与调整整衔铁与铁铁心的间移移动固定定触点的的支架高速触点点间隙：：0.2-0.3mm高速速触点支支架3、性能能试验二、电子子调节器器的检查查1、故障障：发电电机电压压建立不不起来，，大功率率三极管管断路，，稳压管管或小功功率三极极管短路路；发电电机电压压过高。。2、检查查3、性能能试验第十一节节充电电系故障障的诊断断一、不充充电诊断方法法：(1)检检杏发电电机皮带带是否过过松；(2)用用试灯或或万用表表检查充充电电路路是否有有断路；；(3)用用试灯或或万用表表检查激激磁电路路是否有有断路；；(4)检检查发电电机是否否发电。。二、充电电电流过过小常见原因因(1)皮皮带过松松或有油油污引起起打滑；；(2)发发电机内内部故障障造成输输出功率率不足：：如定子子绕组有有一相断断路或接接触不良良，整流流器个别别二极管管断路，，电刷磨磨损过度度或滑环环表面脏脏污或电电刷弹簧簧弹力不不足造成成电刷与与滑环接接触不良良等。(3)调调节器调调节电压压偏低。。三、充电电电流过过大常见原因因(1)调调节器有有故障使使激磁电电路无法法切断：：如电磁磁振动式式调节器器因磁场场线圈电电路断路路或触点点烧结或或调节器器搭铁不不良等引引起常闭闭触点不不能打开开，电子子调节器器大功率率三极管管集电极极和发射射极击穿