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直流发电机及其调节器

发布者:发电机组信息部     TAG标签: 潍坊发电机 潍柴配件 直流发电机  发布时间:2012-02-20 15:25   阅读:次

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直流发电机及其调节器

三、直流发电机及其调节器
(一)直流发电机
内燃机上装用的发电机有直流发电机、硅整流发电机和永磁式交流发电机。其中,直流发电机大多采用并励式,其构造如图2-175示。它主要由以下几部分组成。
 
1)外壳及端盖 外壳10为铸铁或钢制的长形圆筒,两端则有端盖,端盖中央有滚珠轴承用以支承转子轴。
(2)定子 包括磁极铁芯6和励磁线圈3。磁极共有两块,用软钢制成,固定在外壳的
内壁上,是产生磁场的主要零件。励磁线圈绕在磁极上,当励磁线圈通入电流时,两块磁极
即成为电磁铁。
(3)转子 包括电枢5及整流子8两部分。
电枢包括电枢轴、电枢铁芯和电枢线圏。电枢铁芯用硅钢片叠成圆柱形,硅钢片之间用
漆或氧化物绝缘,电枢轴则穿过圆柱体中心的孔。电枢线圈则绕在铁芯四周的槽内。电枢线
圈由高强度漆包线绕成,并浸以绝缘漆。该线圏分为若干组,每组导线的两端按一定次序分
别焊在整流子上。
整流子的作用是将电枢线圈产生的交流电转换为直流电,并通过电刷将旋转的电枢线圈
与外电路接通,整流子由楔形铜片和绝缘的云母片交错叠成圆柱形,并且安装在电枢轴的一
端。电刷在电刷架上的弹簧作用下,压在整流子的外圆表面上,在整流子随同电枢轴一道旋
转时,电刷不动而始终保持与其表面相接触。
励磁线圈的连接方法是:一端与磁场接线柱相连,另一端则与电枢线圈并联(故称并励
式),然后搭铁。这种连接方法称为"内搭铁"法(如图2-176所示〉。
 

 
直流发电机通常由内燃机曲轴通过^带驱动。发电机刚幵始旋转时,励磁线圈中尚无电流通过,这时主要靠磁极中少量剩磁的磁场作用,当电枢线圈切割剩磁的磁力线时,将产生较小的感应电动势和电流,此电流大部分通过励磁线圈使磁场增强,于是电枢线圈中的感应电动势相应增大。如此不断反复作用,电机中的端电压和输出电流不断增大,直至一定数值为止。
发电机的电流和输出电压与发电机的转速〈内燃机曲轴的转速)成正比。发电机的转速转速愈高,电枢线圈在磁场中切割的磁力线愈多。因此在内燃机启动和怠速时,曲轴转速较低,发电机的电流较小,需要借助蓄电池进行供电。当内燃机转速增高后,发电机的电压和电流达到正常数值,即可向各用电设备供电,同时还可向蓄电池进行补充充电。
(二)直流发电机调节器
当采用直流发电机和蓄电池相配合组成电源向各用电设备供电时,在它们之间必须设置
调节器方能进行工作,否则将不能保证正常供电,甚至损坏用电设备和直流发电机。直流发
 
电机调节器通常由电压调节器、电流限制器和截流器三部分组成,其作用分述如下。
1.调节器的功用
(1)调压作用内燃机工作时,曲轴转速可能发生变化。因直流发电机的电压随转速的
增减而升降,因此,发电机电压,在工作时也将随曲轴转速的变化而波动。电压的波动超过
规定的数值,不但使用电设备工作不正常,甚至会损坏用电设备。为了避免上述情况的出现
必须设置电压调节器(以下简称节压器、它可以随着发电机转速的变化而自动调节励磁电
流的大小,使发电机的电压保持在一定数值的范围内。
(2)限流作用在发电机工作时,有时由于用电设备的增加、蓄电池放电过度或电气设备发生故障等原因,使发电机电流超过允许限度,导致发电机超载,使电枢线圈过热甚至烧坏。为了保护发电机,必须设置电流限制器(简称限流器〉,以限制发电机电流不超过允许值。
(3)截流作用发电机和蓄电池是并联向用电设备供电的,当发电机电压高于蓄电池电压时,发电机与蓄电池之间的电路应当接通,以便于发电机除向用电设备供电外,并向蓄电池充电。当发电机低速运转或内燃机停车时,蓄电池电压高于发电机电压,蓄电池将向发电机放电。由于发电机电枢线圈电阻很小,流过其中的电流可达很大数值,使电枢线圈发热而损坏。这时应将它们之间的电路断开,为此需装置截流继电器(简称截流器〉。截流器的功能是自动接通(发电机压高于蓄电池电压时〉,或切断(蓄电池电压高于发电机电压时)蓄电池与发电机的电路,以保护发电机。
2.调节器的构造和工作原理
不同型号直流发电机调节器的构造大体相同,现以T-81型调节器为例,说明其构造和工作原理。调节器的外形如图2-177所示。三种调节器都装在同一底座上,平时用罩盖盖住以防灰尘。为了说明各装置的工作情况,现将各装置的电路单独绘出。
(1)截流器 截流器的结构由铁芯、绕在铁芯上的串联线圈、并联线圈、活动触点、固
定触点、触点臀及触点弹黄等组成,其电路原理如图2-178所示。
 

 
当发电机转速很低,其输出电压低于蓄电池电压时,串联线圈和并联线圈内流过的电流很小,铁芯磁化强度微弱,其吸力不足以克服弹簧的张力,故触点张开。发电机与蓄电池的电路不通,发动机和所有电气设备用电均由蓄电池供给。
当发电机转速增高时,其输出电压高于蓄电池电压时,此时主要由并联线圈产生磁性吸力增强(并联线圈组径细,圈数多),超过弹簧拉力,将触点臂吸下,使触点闭合,接通发
 

 
 
电机与蓄电池的电路,于是发电机便向蓄电池充电,并向用电设备供电。串联线圈内所产生
的吸力与并联线圈所产生的吸力方向一致,使触点接触更为牢靠。
当发电机转速降低或停止工作时,其输出电压又低于蓄电池电压,电流即从蓄电池按相
反流入串联线圈,它产生的吸力与并联线圈相反,互相抵消,触点臂被弹簧向上拉开,发电
机与蓄电池电路被切断,从而有效地防止蓄电池向发电机放电。
(2)节压器 节压器是用来控制发电机的电压在11.814.8V限额范围以内。它由铁芯、线圏(此线圈用细导线绕制与发电机电枢绕组并联〉、触点、触点臂弹簧及限流电阻等组成,其电路原理图,如图2-179所示。
由于节压器线圈与发电机电枢绕组并联,两者的电压相等,因此,当发电机的转速升高时,电压上升,流过线圈的电流增大,铁芯的电磁吸力增强,克服触点臂弹簧的张力将触点臂吸下,触点断开,此时,电阻被自动串入发电机励磁回路中,减小发电机的励磁电流,降低磁感应强度,使发电机电压下降。当发电机电压降低后,节压器线圏吸力减小,触点靠弹簧拉力重新闭合,发电机电压又上升。如此往复,触点臂不断上下振动,其振动频率可达以上,因而使发电机的电压保持在一定的平均值。
(3)限流器限流器的作用是控制发电机电枢电流不超过其额定值。由铁芯、限流线
圈、触点、触点臂、弹簧和电阻等组成。限流线圈与发电机电枢绕组串联,其电路原理如图
2-180所示。
当发电机输出电流增大时,电枢电流和限流线圈电流也增大,铁芯电磁吸力增强,将触点吸开,此时电阻自动串入发电机励磁回路,使发电机磁场减弱,电压下降,因而发电机输出电流减小。然而,由于电流减小,电磁吸力减弱,靠弹簧的拉力又使触点又闭合,如此往复,触点不断振动,使电流保持在一定的平均值,从而防止发电机过载而烧坏。
(4)直流发电机及其调节器的联合工作图2-181所示为JT-81型调节器的内部和外部
接线图。
当发电机电压达到一定值时,截流器触点4闭合,发电机开始向用电设备供电,同时向蓄电池充电。此时发电机电枢回路和磁场回路都有电流,其电流的流向分别如下。
电枢电流流向是:从发电机电枢正极限流器线圈6^截流器串联线圈截流器闭合触点4一铁架电流表蓄电池负极地。
 

 

 
    
励磁电流流向是:从发电机电枢正极限流器线圈6截流器串联线圈23电阻
限流器铁芯及铁架限流器闭合触点5 节压器闭合触点10 节压器铁架发电机"磁场"
接线柱12 励磁线圈地。
①发电机电压过高时的控制当发电机电压过高时,节压器触点张开,此时磁场线圏
中的电流回路是:从发电机电枢正极限流器线圈截流器串联线圈限流器铁芯及
 

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