论文导读：硅整流发电机是工程建筑运输等行走机械的主要电源，它以内燃机为动力源，在结构上是交流同步发电机与整流装置的组合。硅整流发电机的整流器除了常用的六管整流器外，还有八管、九管、十一管整流器，与六管相比，较多二极管的整流器可以提高发电机的输出的功率。所以，硅整流发电机必须配有具有稳压性质的电压调节器。
关键词：发电机，整流器，电压调节器
1引言
硅整流发电机是工程建筑运输等行走机械的主要电源，它以内燃机为动力源，在结构上是交流同步发电机与整流装置的组合。与直流发电机相比，交流发电机具有体积小、质量轻、易维修、寿命长、产生的无线电干扰少等优点，所以在包括汽车在内的行走机械中一般使用硅整流发电机，而不是直流发电机。硅整流发电机在内内燃机在正常转速范围内时，向机械上除启动机外的所有用电设备供电。
2硅整流发电机工作原理
交流发电机是基于电磁感应的基本理论而工作的，结构上包括定子（电枢）、转子、前后端盖、电刷及传动带轮等部分，将机械能转变成电能。三相定子绕组在结构、匝数及线圈个数上完全相等，排列上分别相差120度的电角度，转子与传动带轮同轴安装，产生旋转的磁场，使定子绕组切合磁力线，从而产生三相感应电动势，这三个电动势的频率、幅值相等，相位互差120度。
硅整流发电机的另一部分是整流器，整流器一般由6只硅二极管组成，作用是将电枢绕组产生的交流电整流成直流电，如图1所示。现代汽车常采用压装式整流器，将VD1、VD3、VD5安装在正整流板上，组成共阴极二极管组，在某一瞬间，只有正极具有最高电位的二极管导通，连接在一起的阴极作为硅整流发电机对外输出的正极；VD2、VD4、VD6安装在在负整流板上，组成共阳极二极管组，在某一瞬间，负极具有最低电压的那个二极管导通，连接在一起的阳极作为硅整流发电机的负极搭铁。同一时刻，六个二极管中只有两个二极管导通，于是输出一个比较平稳的直流电压。
硅整流发电机的整流器除了常用的六管整流器外，还有八管、九管、十一管整流器，与六管相比，较多二极管的整流器可以提高发电机的输出的功率。
图1 六管硅整流发电机原理图
3 电压调节器的重要性
3.1 交流发电机的工作特性
3.1.1 空载特性
发电机的空载特性是发电机空载时输出电压与转速之间的关系，从特性曲线上可以看出，随着转速的升高，端电压上升很快，在较低转速就可以从他励转入自励。
3.1.2 外特性
发电机的外特性是发电机转速一定时，其输出电压与输出电流的变化关系，由外特性曲线可知：发电机的转速越高，输出电压也越高，输出电流越大，当转速保持一定时，输出电压随输出电流的增大而下降[1]。
3.2 电压调节器的重要性
由发电机的空载特性可知，在发电机的输出电压与发电机的转速及负载的电流均有关，由于硅整流发电机是由内燃机驱动，其转速由内燃机决定，机械工作时内燃机的转速变化范围很大，所以其输出电压也会在很大范围内变化；而由外特性可知，在发电机运转时，如负载突然变化，电压也会随着突然变化，可能会击穿电子元件或烧毁用电设备。所以，硅整流发电机必须配有具有稳压性质的电压调节器。
4 电压调节器的工作原理
由于发电机的输出电压与发电机的转速及磁通成正比，由转速变化而影响的端电压，可以通过改变磁通的大小来调节。因此，电压调节器的基本工作原理是通过测量电路检测发电机的端电压，根据端电压的具体情况，通过改变励磁电流的大小，保持发电机的输出电压不变。电压调节器分为触点式、电子式和集成式三类。其中触点式调节器利用电磁铁的原理，控制触点振动，控制励磁电路，实现电压调节。电子式调节器是通过电子元件实现对励磁电流的控制，由于电子式调节器无触点，在工作时无机械惯性和磁惯性，且经久耐用、无无线电干扰，已经广泛应用于汽车及其他机械用交流发电机中。免费论文网。
4.1 晶体管调节器的基本组成及工作原理
电子式调节器可分为晶体管式和集成式两大类，国内外晶体管调节器的电路设计原理大致相同，一般由1-2个稳压管、1-3个二极管、2-3个晶体管、若干个电阻、电容等元件组成。由印制电路板连成电路，外有三个接线柱，“+”（或火线）与发电机正极相连，“-”（或搭铁）与发电机负极相连，“F”（或磁场）与励磁绕组相连接。免费论文网。常用的晶体管调节器有JET126、JFT106A、JTF246等型号。免费论文网。图2为晶体管调节器的基本电路图，其内部电路可分为控制电路（Ⅰ）和电子开关电路（Ⅱ）。
当发电机转速较低，输出电压较低时，蓄电池电压加在晶体管调节器的正负两端，由于R2两端电压较低，小于稳压管的反向击穿电压，稳压管截止，VT1截止，VT2导通，蓄电池向励磁电路供电，即励磁电流一定，于是发动机的电压随转速的升高而升高。当发电机输出电压超过蓄电池电压后，发电机为包括励磁绕组在内的用电器供电，由他励转为自励。如发电机电压超过规定值后，稳压管两端电压超过反向击穿电压而击穿，VT1导通，VT2截止，截断励磁电流，使发电机输出电压快速下降，降到规定值以下后稳压管再次截止，如此循环，保持发电机输出电压恒定。
图2 晶体管调节器基本原理图
4.2 集成电路调节器
集成电路调节器将电压调节电路中的元件集成一块芯片上，基本工作原理与晶体管调节器一样，都是根据发电机的电压信号，利用三极管的开关特性控制励磁电流以达到控制电压的目的，集成电路调节器除了具有晶体管调节器的优点外，还具有精度高、耐振、体积小、可安装在发电机内部与发电机组成整体式交流发电机等优点。
按检测电源电压的方式不同，集成电路调节器可分为硅整流发电机电压检测式和蓄电池检测式两种，一般大功率发电机多采用改进的蓄电池电压检测法，使蓄电池的端电压得以保证，如图3所示。
图3 实用型蓄电池电压检测改进电路
4.3 电脑控制调节器
电脑控制调节器是一种新型调节器，由电负载监测仪测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，控制发电机电压调节器，适时地接通或断开励磁电路。在调节电压之外又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性。
5 结束语
作为行走机械的主要电源，硅整流发电机完成了将交流电整流成直流电，并保持稳定输出电压的任务，关键部分即整流器和电压调节器在其工作中任务非常重要，提高发电机的输出功率，并输出高精度的、不受干扰的稳定电压是用电器正常工作及蓄电池良好充电的前提。
参考文献
[1]张能武，陶荣伟汽车电工快速入门广东科技出版社2009年1月
[2]高树德汽车电工电子技术基础机械工业出版社2008年9月北京
[3]顾永杰电工电子技术基础高等教育出版社2005年1月北京
|
