上柴柴油发电机组直流发电机及其调节器

上柴柴油发电机组直流发电机及其调节器


上柴柴油发电机组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所示。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。  
  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11.8〜14.8V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。  
 
华全推广部：杜杜