新聞主題	硅整流發電機和調節器接線方法

 

摘要：硅整流發電機由柴油發動機帶動，其轉速隨柴油機的轉速在一個很大的范圍內變動。發電機的轉速高，其發出的電壓高；轉速低，其發出的電壓也低，為了保持發電機的端電壓的基本穩定，必須設置電壓調節器。硅整流發電機電壓調節器可分為電磁振動觸點式電壓調節器、晶體管電壓調節器和集成電路電壓調節器三種。其中，電磁振動觸點式調節器按觸點對數分，有一對觸點振動工作的單級式和兩對觸點交替振動工作的雙級式兩種。目前，雙級電磁振動式電壓調節器和晶體管電壓調節器應用最為廣泛。

 

一、雙級電磁振動式電壓調節器

 

      如圖1所示為雙級電磁振動式電壓調節器。它具有兩對觸點，中間觸點是固定的，下動觸點K₁常閉，稱為低速觸點，上動觸點K₂常開，稱為高速觸點。調節器設有三個電阻：附加電阻R₁、助振電阻R₂和溫度補償電阻R₃。電壓調節器的固定觸點通過支架1和磁場接線柱與發電機轉子中的勵磁線圈相連。下動觸點臂3則通過支架1和電樞接線柱及發電機正極接線柱相通。繞在鐵芯上的線圈一端搭鐵，另一端則通過電阻與電樞接線柱相連。現按照發電機不同情況說明其工作原理。

1、電壓調節器線圈的電路

      閉合電源開關，當發電機轉速較低，發電機電壓低于蓄電池電壓時，蓄電池的電流同時流經電壓調節器線圈和勵磁線圈。

      流經電壓調節器線圈的電路為：蓄電池正極→電流表→電源開關→電壓調節器電樞接線柱→R2→電壓調節器線圈→R₃→搭鐵→蓄電池負極。

2、勵磁線圈電流的電路

      電流流入電壓調節器線圈產生一定的電磁吸力，但不能克服彈簧張力，故低速觸點K₁仍閉合。

      流經勵磁線圈電流的電路為：蓄電池正極→電流表→電源開關→調節器電樞接線柱→框架→下動觸點K1→固定觸點支架1→電壓調節器磁場接線柱→發電機F接線柱→電刷和滑環→勵磁線圈→滑環和電刷→發電機負極→搭鐵→蓄電池負極。

3、發電機供電電路

      當硅整流發電機轉速升高，發電機電壓高于蓄電池電壓時，發電機向用電設備和蓄電池供電。同時向勵磁線圈和調節器線圈供電，其電路有三條。

① 發電機定子線圈→硅二極管及元件板→電源開關→電壓調節器電樞接線柱→下動觸點K₂及支架1→電壓調節器磁場接線柱→發電機F接線柱→電刷和滑環→勵磁線圈→滑環和電刷→整流端蓋和硅二極管→定子線圈。

② 發電機定子線圈→硅二極管及元件板→電源開關→電壓調節器電樞接線柱→電阻R₂→電壓調節器線圈和電阻R₃→搭鐵→整流端蓋和硅二極管→定子線圈。

③ 充電電路和用電設備電路：定子線圈→硅二極管與元件板→“＋”接線柱→用電設備或電流表與蓄電池（充電）→搭鐵→整流端蓋和硅二極管→定子線圈。

4、勵磁線路

      當硅整流發電機轉速繼續升高，發電機電壓達到額定值時，調節器線圈的電壓增高，電流增大，電磁吸力加強，鐵芯的磁力將下動觸點吸下，使觸點K₁打開，磁場線圈電路不經框架，而經電阻R₂與R₁，由于電路中串入R₂和R₁，勵磁電流減小，磁場減弱，發電機輸出電壓隨之下降。

      勵磁線路為：發電機正極→電源開關→電樞接線柱→電阻R₂→電阻R₃→磁場接線柱→勵磁線圈→發電機負極。

5、電壓調節

（1）發電機電壓降低后，通過調壓器線圈的電流減小，鐵芯吸力減弱，觸點K1在彈簧6作用下重新閉合。勵磁電流增加，電壓又升高，使觸點K₁再次打開。如此反復開閉，從而使發電機的電壓維持在規定范圍內。

（2）發電機轉速再增高使電壓超過允許值時，由于鐵芯吸力繼續增大，將下動觸點臂吸得更低，并帶動上動觸點臂4下移與固定觸點相碰，觸點K₂閉合，這時勵磁電路被短路，勵磁電流直接通過觸點K₂和上動觸點臂而搭鐵，勵磁線圈中電流劇降，發電機靠剩磁發電。因此電壓也迅速下降。同時由于電壓下降，鐵芯吸力隨之減小，觸點K₂又分開，電壓又回升，如此不斷反復，高速觸點K₂振動，使發電機電壓保持穩定。

      由于觸點式電壓調節器在觸點分開時觸點之間會產生電火花，以及其機械裝置的固有缺點，目前已逐漸被帶附加磁場繼電器的電壓調節器所代替，電路如圖2所示。

 

圖1  發電機電磁振動式電壓調節器.

圖2  FT61A型雙級電壓調節器電路

 

二、晶體管電壓調節器

 

      晶體管電壓調節壓器的工作原理主要是利用晶體管的開關特性，并用穩壓管使三極管導通和截止，即利用晶體管的開關電路來控制充電發電機的勵磁電流，以達到穩定充電發電機的輸出電壓。圖3是JFT207A型柴油機上使用的與交流發電機相匹配的晶體管調節器的電路原理圖，圖4 是JFT106型原理圖。其工作過程如下所述。

      當發電機因轉速升高其輸出電壓超過規定值時，電壓敏感電路中的穩壓管VZ擊穿，開關電路前級晶體管VT1導通而將后級以復合形成的晶體管VT2、VT3截止，隔斷了作為VT3負載的發電機磁場電流，使發電機輸出電壓隨之下降。輸出電壓下降又使已處于擊穿狀態的VZ截止，同時VT1也會因失去基極電流而截止，VT2、VT3重新導通，接通發電機的磁場電流，使發電機的輸出電壓再次上升。如此反復使調節器起到控制和穩定發電機輸出電壓的作用。線路中的其他元件分別起穩定、補償和保護的作用，以提高調節器性能與可靠性。

      電壓調節器一般作為柴油機的隨機附件由用戶自行安裝，安裝時必須垂直，其接線柱向下，以達到防滴作用。使用時應注意，要與相應型號的充電發電機配合使用。接線應正確可拿，絕緣應完好，否則將導致電壓調節器燒壞。一般情況下，不要隨便打開調節器蓋，如有故障應由專業人員檢查和修理。

 

圖3  JFT207A型晶體管調節器的電路原理圖

圖4  JFT106型晶體管調節器原理圖

 

三、集成電路式電壓調節器

 

      集成電路式電壓調節器（IC voltage regulator）也稱IC電壓調節器，它具有體積小、質量輕、調壓精度高（為±0.3V，而電磁振動式電壓調節器為±0.5Ⅴ）、耐振動、耐高溫、壽命長，可以直接裝在交流發電機內，接線簡單等優點，所以被廣泛用于現代柴發機組交流發電機上。

1、類型

      集成電路調節器有兩種類型，即全集成電路電壓調節器和混合集成電路電壓調節器，全集成電路是把晶體管、二極管、電阻、電容等同時印制在一塊硅基片上。混合集成電路是指由厚膜或薄膜電阻與集成的單片芯片或分立元件組裝而成，目前使用最廣泛的是厚膜混合集成電路電壓調節器。

2、工作原理

      集成電路電壓調節器的基本工作原理與晶體管電壓調節器完全一樣，都是根據發電機的電壓信號（輸入信號），利用晶體管的開關特性控制發電機的勵磁電流，進而實現穩定發電機輸出電壓的目的。集成電路電壓調節器也有內、外搭鐵之分，而且以外搭鐵形式居多。

3、輸入電壓信號的檢測

      集成電路電壓調節器輸入電壓信號的檢測方法根據檢測點不同可分為發電機電壓檢測法和蓄電池電壓檢測法兩種，如圖5所示。

4、安裝實例

      JFT152型混合集成電路電壓調節器體積很小，通過安裝板可直接安裝在交流發電機的電刷架上。它由外殼、安裝板和電路板三部分組成，電路如圖6所示。

 

圖5  發電機電壓調節器輸入電壓信號檢測

圖6  JFT152型混合集成電路電壓調節器電路圖

 

四、硅整流發電機的接線方法

 

      主要包括輸出端的接線和輸入電源的接線。

1、輸出端接線方法

       硅整流發電機的輸出端一般有兩種接線方法：

（1）單相接線方法：將發電機的輸出端分別接到單相負載的兩個端子上。其中一個端子連接到發電機的一個輸出線圈，另一個端子連接到另一個輸出線圈。這種接線方法適用于單相負載較小的情況。

（2）三相接線方法：將發電機的輸出端分別接到三相負載的三個端子上。其中一個端子連接到發電機的一個輸出線圈，另外兩個端子分別連接到另外兩個輸出線圈。這種接線方法適用于三相負載的情況。

2、輸入電源的接線方法

      硅整流發電機的輸入電源一般為交流電源，接線方法主要分為兩種：

（1）單相接線方法：將輸入電源的一個相線連接到發電機的一個端子上，另外一個相線連接到發電機的另一個端子上，接地線連接到發電機的接地端子上。

（2）三相接線方法：將輸入電源的三個相線分別連接到發電機的三個端子上，接地線連接到發電機的接地端子上。

      需要注意的是，在接線時要確保接線牢固，接觸良好，避免因接線不良造成電流過大導致安全事故。

 

總結：

      綜上所述，我們了解了硅整流發電機調節器的類型與構造，學習了它們的工作原理，知道了使用和接線的注意事項幾個方面的問題。在柴油發電機組日常工作中中，大家應注意對硅整流發電機與調節器做到正確使用、及時保養，以延長其使用壽命。

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