電器與自動化2

1、第二章 交流發(fā)電機及其調節(jié)器 第一節(jié) 概述 一、交流發(fā)電機的優(yōu)點： o1、體積小，重量輕。 o2、結構簡單，維修方便，使用壽命長 。o3、發(fā)動機低速時，充電性能好，因為傳動比增大和開始發(fā)電時他激。 o4、只配用電壓調節(jié)器 。o5、對無線電干擾少 。o6、用銅量少 。二、交流發(fā)電機的分類： o按總體結構分：o1）普通交流發(fā)電機o2）整體式交流發(fā)電機o3）帶泵交流發(fā)電機o4）無刷交流發(fā)o5）永磁交流發(fā)電機 o按裝用的二極管數(shù)量分：o1）六管交流發(fā)電機o2）八管交流發(fā)電機o3）九管交流發(fā)電機o4）十一管交流發(fā)電機 o按磁場繞組的搭鐵方式分：o1）內搭鐵交流發(fā)電機o2）外搭鐵交流發(fā)電機 o按冷卻方式分

2、：o1）開啟式o2）封閉式 第二節(jié) 交流發(fā)電機的構造 o一、轉子：o轉子用來形成發(fā)電機的磁場。轉子一般由磁軛、激磁繞組、爪極、滑環(huán)和軸等組成。o滑環(huán)與裝在后端蓋上的炭刷相接觸，當炭刷與直流電源接通時，激磁繞組中便有電流流過，產生磁場。 二、定子o定子又稱電樞，用來產生交流電動勢，它由定子鐵心和定子繞組組成。 o定子繞組在定子鐵心中的布置應遵循如下原則：o(1)為使三相電動勢大小相等，每相繞組串聯(lián)的線圈個數(shù)及每個線圈的節(jié)距與匝數(shù)應完全相等。o節(jié)距：指每個線圈的兩組有效邊在定子鐵心上所間隔的槽距數(shù)目。o極距：指相鄰的異性磁極中心線之間的間隔所對應的定子鐵心上的槽距數(shù)目。o(2)為使相位互差1200

3、，三相繞組的起端A、B、C在定子槽內的排列應相隔2個或8個槽。1、3、5或1、9、17 三、整流器 o作用是將定子繞組產生的三相交流電整流后向外輸出 。o整流器的硅二極管根據(jù)引線的極性不同分為正極管和負極管兩種類型：o1）正極管：引線為二極管的正極，外殼為負極，在管殼底上一般有紅字標記，位于散熱板上。o2）負極管：引線為二極管的負極，外殼為正極，在管殼底上一般有紅字標記，位于后端蓋上。 o問題：o是否應該絕緣：螺栓與散熱板；螺栓與后端蓋；散熱板與后端蓋。 四、端蓋和其他部件 o在后端蓋上裝有電刷組件，電刷組件包括電刷、電刷架和電刷彈簧等。 o每只電刷都有一根引線直接與接線柱相接。兩個接線柱標記

4、分別為“”或“搭鐵” 或“D-”、或“F1”和 “F”或 “磁場”或“D+”、“F2” 等。o發(fā)電機前端蓋之前裝有皮帶輪 。 五、國產交流發(fā)電機的型號 o(1)產品代號：有JF、JFZ、JFB和JFW四種。o(2)電壓等級代號：用1位阿拉伯數(shù)字表示。o(3)電流等級代號：用1位阿拉伯數(shù)字表示。o(4)設計序號：以1-2位阿拉伯數(shù)字組成。o(5)變型代號：交流發(fā)電機以高速臂位置作為變型代號。o例如：JFl52 、JFZ1913Z 第三節(jié) 交流發(fā)電機的工作原理 o一、發(fā)電原理o交流發(fā)電機是利用電磁感應原理產生交流電動勢的。 o當激磁繞組接通直流電源時，在激磁繞組內部形成磁場，當轉子旋轉時，使三相定

5、子繞組中便產生了頻率相同，幅值相等，相位互差1200的正弦電動勢。o感應電動勢與定子繞組匝數(shù)、轉子轉速、磁極的磁通有關。 二 整流過程 o硅二極管具有單方向導電性，6只二極管組成三相橋式全波整流電路，把交流電轉變?yōu)橹绷麟?。o在某一瞬間，三個正極管子電位最高的管子導通；三個負極管子，負極電位最低的管子導通。 三、激磁方式 o當交流發(fā)電機輸出電壓低于蓄電池端電壓時，發(fā)電機的激磁電流由蓄電池供給，稱為他激；當發(fā)電機輸出電壓高于蓄電池電壓時，發(fā)電機的激磁電流由自己供給，稱為自激。 第四節(jié) 交流發(fā)電機的工作特性 o一、空載特性o空載特性是指交流發(fā)電機空載運行(輸出電流為0)時，發(fā)電機端電壓和轉速之間的關

6、系。o通過空載特性可以發(fā)現(xiàn)，交流發(fā)電機的輸出電壓隨著轉速的升高而升高 。二、輸出特性 o輸出特性是指發(fā)電機端電壓一定(一般定為額定電壓14v或28v)時，交流發(fā)電機輸出電流與轉速之間的關系 。o(1)在額定電壓下，發(fā)電機輸出電流為0時的轉速，稱為發(fā)電機的空載轉速。o(2)在額定電壓下，發(fā)電機輸出額定電流(即輸出額定功率)時的轉速，稱為滿載轉速。o(3)在中低速時，發(fā)電機輸出電流隨轉速的升高而增大，當轉速升高到一定值后，發(fā)電機輸出電流不再隨轉速的升高和負載電阻的減小而增大，這時的電流值稱為發(fā)電機的最大輸出電流或限流值。 三、外特性 o外特性是指交流發(fā)電機轉速一定時，端電壓與輸出電流的關系。o從外

7、特性曲線可知、隨著輸出電流增加，發(fā)電機的端電壓下降較大。 第五節(jié) 電磁振動式調節(jié)器 o一、概述o1、作用： U n o 由于發(fā)動機轉速是經常改變的，使發(fā)電機的轉速隨之改變，電壓變化。電壓調節(jié)器自動調節(jié)發(fā)電機輸出電壓，使之保持恒定。o2、調節(jié)原理：o轉速變化，通過改變磁通，即改變磁場電流，使電壓恒定。 3、電壓調節(jié)器的分類： o按結構特點和工作原理分：o電磁振動式調節(jié)器：按觸點對數(shù)分為單級式和雙級式o 按聯(lián)數(shù)分為單聯(lián)式和雙聯(lián)式o電子調節(jié)器：按結構型式分為晶體管式和集成電路式o 按搭鐵型式分為內搭鐵式和外搭鐵式o 按安裝方式分為外裝式和內裝式o 按功能分為單功能型和多功能型 二、單級電磁振動式電壓

8、調節(jié)器 o1、基本結構和工作原理o1）基本結構：主要由鐵心、磁化線圈、銜鐵、彈簧、觸點和附加電阻等部分組成。o2）工作原理：o要點：不工作時，觸點處于閉合狀態(tài)；正常工作時，觸點處于振動狀態(tài)；觸點與附加電阻并聯(lián)，串聯(lián)與磁場電路；磁化線圈承受發(fā)電機電壓。 o3）影響調節(jié)電壓的因素o空氣隙和彈簧的拉力 2、電磁振動式調節(jié)器性能的改善 o 1）提高觸點振動頻率： o減小機械慣性。采用薄而輕的銜鐵，并將其外形做成三角形或半圓形，縮短銜鐵重心與支點間的距離，減小銜鐵轉動慣量。o減小鐵心磁滯的影響；通過用加速電阻提高鐵心磁通的變化速率。o2)溫度補償： o 采用康銅材料進行補償，減小磁化線圈電阻隨溫度的變化

9、。 o采用磁分路。 3、調節(jié)器的工作特性： o1）nnmax,調節(jié)器失去調壓作用,觸點處于一直打開狀態(tài), u、If升高。 三、雙級式電壓調節(jié)器 o1、基本組成和工作原理o有兩對觸點，分別為為低速觸點和高速觸點，低速觸點是常閉觸點，高速觸點是常開觸點。o(1)不工作時，低速觸點閉合，高速觸點打開。o(2)低速時，低速觸點振動，高速觸點打開，稱為調節(jié)器的一級調節(jié)電壓。 o(3)高速時，低速觸點失去調壓作用，低速觸點打開，高速觸點振動。稱為調節(jié)器的二級調節(jié)電壓。 2、雙級式優(yōu)缺點： o優(yōu)點是觸點火花小，調節(jié)范圍大。 o缺點是觸點間隙小，不易維護和調整 ，必須密封良好。 四、具有滅弧系統(tǒng)的單級式調節(jié)器

10、 o1、基本組成和工作原理o在單級式的基礎上，增加了由二極管、扼流線圈、電容組成的觸點滅弧系統(tǒng) 。o1）激磁繞組中產生的自感電動勢正向加在二極管上，并通過加速線圈與激磁繞組構成放電回路，起到續(xù)流作用而保護觸點。o2）電容器通過加速線圈并聯(lián)在觸點的兩端，用以進一步吸收自感電動勢，減小觸點火花。 o2、優(yōu)點：o調節(jié)容易；電火花和無線電干擾??；觸點振動頻率高。 第六節(jié) 繼電器控制電路 o一、磁場繼電器：o1、作用：接在電源和調節(jié)器之間，用來控制磁場電路。發(fā)動機起動時，接通磁場電路；發(fā)動機熄火時，切斷磁場電路，防止蓄電池向磁場放電。o2、工作原理：o要點：1）起動線圈承受電源電壓，維持線圈承受中點電壓

11、，兩線圈繞向相同。o 2）觸點常開，控制電源和調節(jié)器之間的電路。 二、充電指示燈的控制 o指示充電狀態(tài)的方法：o1）電流表：行駛過程中，指示從大到小，最后接近于0 ；o2）充電指示燈：熄滅表示充電，發(fā)亮表示不充電。 1、通過充電指示燈繼電器控制： o要點：1）線圈承受中點電壓o2）常閉觸點與指示燈串聯(lián)，常開觸點控制電壓調節(jié)器磁化線圈o工作過程：1）接通點火開關，充電指示燈亮，指示蓄電池放電。o2）當發(fā)電機電壓達充電電壓時，指示燈熄滅。o3）如發(fā)電機有故障，指示燈一直發(fā)亮。 2、采用九管交流發(fā)電機： o增加三個小功率的磁場二極管：專門供給磁場電流；控制充電指示燈，省去了繼電器。o1）接通點火開關

12、，充電指示燈亮，表示由蓄電池供電。o2）當發(fā)電機端電壓高于蓄電池端電壓時，發(fā)電機“B”、“D+”接柱電位相等，指示燈熄滅，表示發(fā)電機已正常工作。o3）當充電系統(tǒng)發(fā)生故障時，“D+”接柱電位降低，充電指示燈兩端電位差增大，指示燈發(fā)亮，警告不充電。 第七節(jié) 晶體管調節(jié)器 o預備知識：三極管和穩(wěn)壓管 一、基本原理 o1）組成：VT2大功率管，用來切斷和接通磁場電路oVT1為小功率管，用來放大控制信號o穩(wěn)壓管VS為感受元件，與R1R2作為發(fā)電機電壓信號的檢測電路2）工作過程 o(1)接通點火開關，當發(fā)電機端電壓u低于調節(jié)電壓上限值時，穩(wěn)壓管VS處于截止態(tài)，三極管VT1處于截止狀態(tài)，VT2飽和導通，接通

13、激磁電路，此時發(fā)電機端電壓隨轉速升高而升高。o(2)當發(fā)電機端電壓升高到調節(jié)電壓上限值時，穩(wěn)壓管VS擊穿導通,VT1飽和導通，VT2截止。VT2截止，激磁電路被切斷，發(fā)電機端電壓迅速下降。 o3）調節(jié)電壓值與R1R2及VS的反向擊穿電壓值有關o如提高調節(jié)電壓值：減小R1提高R2或提高VS反向擊穿電壓 。2、外搭鐵晶體管調節(jié)器 二、優(yōu)點； o1、調節(jié)精度高；o2、結構簡單、工作可靠、故障少、壽命長；o3、體積小，重量輕；o4、沒有無線電干擾；o5、能適應大功率發(fā)電機的要求；o6、使用中無須維修。 三、實例 第八節(jié) 集成電路調節(jié)器 o一、電壓檢測法 o1、發(fā)電機電壓檢測法 o特點：采用發(fā)電機電壓檢

14、測法，發(fā)電機的引出線少，線路簡單，但是，當發(fā)電機與蓄電池之間的導線上壓降較大時，蓄電池端電壓將偏低，容易造成蓄電池充電不足。 2、蓄電池電壓檢測法 o特點：當發(fā)電機的“B”或“S”接柱與蓄電池之間的導線發(fā)生故障，發(fā)電機的端電壓就會失控。 二、優(yōu)點： o1、體積重量更小。o2、無外接線路，故障更少。o3、耐高溫性能好。o4、更加耐振，壽命更長。 第九節(jié) 交流發(fā)電機的故障檢查與測試 o一、解體前的檢測o1、測量各接線柱之間的電阻值o F與- +與- +與Fo正向 5-21 40-50 50-70o反向 1K 1K 2 性能測試 o(1)接通開關K1，斷開開關K2，使蓄電池為發(fā)電機提供他激電流；o(

15、2)起動調速電機，提高發(fā)電機轉速，當電流表指示電流趨于零時，表明發(fā)電機已經自激發(fā)電，斷開開關K1；o(3)繼續(xù)提高發(fā)電機轉速，電壓表指示達到發(fā)電機額定電壓時對應的發(fā)電機轉速就是空載轉速；o(4)將可變電阻調到最大，接通開關K2，增加負載同時提高轉速，使發(fā)電機電壓維持在額定值附近，電流表指示達到發(fā)電機額定電流時對應的發(fā)電機轉速就是滿載轉速；o(5)試驗完畢，首先使調速電機停止，然后斷開開關K2，以免發(fā)電機因失去負載電壓急劇升高而損壞。 o3、用示波器觀察輸出電壓波形 二、解體后的檢測 o1、轉子的檢查 o檢查激磁繞組短路和斷路故障時，萬用表置于“”檔的R1位置 ；o激磁繞組搭鐵故障可以用交流試燈

16、或萬用表進行檢查。萬用表置于“”檔的R10k位置 。二、定子的檢查 o定子繞組斷路故障可用萬用表檢查。萬用表置于“”檔的R1位置 。o定子繞組的絕緣情況用交流試燈和萬用表檢查。 三、整流器的檢修 o萬用表對每只二極管進行檢測。萬用表置于“”檔的R1位置或二極管檢測檔。 第十節(jié) 調節(jié)器的故障檢查與調整 o一、電磁振動式調節(jié)器的檢查 o1、檢查觸點、電阻和線圈的情況。o2、各部位間隙的檢查與調整o銜鐵與鐵心的間隙：1.05-1.15mm 移動固定觸點的支架o高速觸點間隙：0.2-0.3mm 高速觸點支架o3、性能試驗 二、電子調節(jié)器的檢查 o1、故障：發(fā)電機電壓建立不起來，大功率三極管斷路，穩(wěn)壓管

17、或小功率三極管短路；發(fā)電機電壓過高。o2、檢查o3、性能試驗 第十一節(jié) 充電系故障的診斷 o一、不充電 o診斷方法：o(1)檢杏發(fā)電機皮帶是否過松；o(2)用試燈或萬用表檢查充電電路是否有斷路；o(3)用試燈或萬用表檢查激磁電路是否有斷路；o(4)檢查發(fā)電機是否發(fā)電。 二、充電電流過小 o常見原因o(1)皮帶過松或有油污引起打滑；o(2)發(fā)電機內部故障造成輸出功率不足：如定子繞組有一相斷路或接觸不良，整流器個別二極管斷路，電刷磨損過度或滑環(huán)表面臟污或電刷彈簧彈力不足造成電刷與滑環(huán)接觸不良等。o(3)調節(jié)器調節(jié)電壓偏低。 三、充電電流過大 o常見原因o(1)調節(jié)器有故障使激磁電路無法切斷：如電磁振動式調節(jié)器因磁場線圈電路斷路或觸點燒結或調節(jié)器搭鐵不良等引起常閉觸點不能打開，電子調節(jié)器大功率三極管集電極和發(fā)射極擊穿短路或穩(wěn)壓二極管斷路等；o(2)調節(jié)器調整電壓偏高：如電磁振動式調節(jié)器彈簧彈力過大o(3)使用調節(jié)器型號與發(fā)電機不匹配；o(4)調節(jié)器的引線接錯。 四、充電電流不穩(wěn) o常見原因o(1)充電線路連接處松動，使充電電流時大時??；o(2)調節(jié)器搭鐵線接觸不良，使調節(jié)器不能正常連續(xù)工作造成發(fā)電機輸出電壓忽高忽低。o(3)發(fā)電機皮帶有油污，使發(fā)電機轉速忽高忽低，輸出電壓不穩(wěn)；o(