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硅整流发电机和调节器接线方法 |
摘要：硅整流发电机由柴油发动机带动，其转速随柴油机的转速在一个很大的范围内变动。发电机的转速高，其发出的电压高；转速低，其发出的电压也低，为了保持发电机的端电压的基本稳定，必须设置电压调节器。硅整流发电机电压调节器可分为电磁振动触点式电压调节器、晶体管电压调节器和集成电路电压调节器三种。其中，电磁振动触点式调节器按触点对数分，有一对触点振动工作的单级式和两对触点交替振动工作的双级式两种。目前，双级电磁振动式电压调节器和晶体管电压调节器应用最为广泛。
一、双级电磁振动式电压调节器
如图1所示为双级电磁振动式电压调节器。它具有两对触点，中间触点是固定的，下动触点K1常闭，称为低速触点，上动触点K2常开，称为高速触点。调节器设有三个电阻：附加电阻R1、助振电阻R2和温度补偿电阻R3。电压调节器的固定触点通过支架1和磁场接线柱与发电机转子中的励磁线圈相连。下动触点臂3则通过支架1和电枢接线柱及发电机正极接线柱相通。绕在铁芯上的线圈一端搭铁，另一端则通过电阻与电枢接线柱相连。现按照发电机不同情况说明其工作原理。
1、电压调节器线圈的电路
闭合电源开关，当发电机转速较低，发电机电压低于蓄电池电压时，蓄电池的电流同时流经电压调节器线圈和励磁线圈。
流经电压调节器线圈的电路为：蓄电池正极→电流表→电源开关→电压调节器电枢接线柱→R2→电压调节器线圈→R3→搭铁→蓄电池负极。
2、励磁线圈电流的电路
电流流入电压调节器线圈产生一定的电磁吸力，但不能克服弹簧张力，故低速触点K1仍闭合。
流经励磁线圈电流的电路为：蓄电池正极→电流表→电源开关→调节器电枢接线柱→框架→下动触点K1→固定触点支架1→电压调节器磁场接线柱→发电机F接线柱→电刷和滑环→励磁线圈→滑环和电刷→发电机负极→搭铁→蓄电池负极。
3、发电机供电电路
当硅整流发电机转速升高，发电机电压高于蓄电池电压时，发电机向用电设备和蓄电池供电。同时向励磁线圈和调节器线圈供电，其电路有三条。
① 发电机定子线圈→硅二极管及元件板→电源开关→电压调节器电枢接线柱→下动触点K2及支架1→电压调节器磁场接线柱→发电机F接线柱→电刷和滑环→励磁线圈→滑环和电刷→整流端盖和硅二极管→定子线圈。
② 发电机定子线圈→硅二极管及元件板→电源开关→电压调节器电枢接线柱→电阻R2→电压调节器线圈和电阻R3→搭铁→整流端盖和硅二极管→定子线圈。
③ 充电电路和用电设备电路：定子线圈→硅二极管与元件板→“＋”接线柱→用电设备或电流表与蓄电池（充电）→搭铁→整流端盖和硅二极管→定子线圈。
4、励磁线路
当硅整流发电机转速继续升高，发电机电压达到额定值时，调节器线圈的电压增高，电流增大，电磁吸力加强，铁芯的磁力将下动触点吸下，使触点K1打开，磁场线圈电路不经框架，而经电阻R2与R1，由于电路中串入R2和R1，励磁电流减小，磁场减弱，发电机输出电压随之下降。
励磁线路为：发电机正极→电源开关→电枢接线柱→电阻R2→电阻R3→磁场接线柱→励磁线圈→发电机负极。
5、电压调节
（1）发电机电压降低后，通过调压器线圈的电流减小，铁芯吸力减弱，触点K1在弹簧6作用下重新闭合。励磁电流增加，电压又升高，使触点K1再次打开。如此反复开闭，从而使发电机的电压维持在规定范围内。
（2）发电机转速再增高使电压超过允许值时，由于铁芯吸力继续增大，将下动触点臂吸得更低，并带动上动触点臂4下移与固定触点相碰，触点K2闭合，这时励磁电路被短路，励磁电流直接通过触点K2和上动触点臂而搭铁，励磁线圈中电流剧降，发电机靠剩磁发电。因此电压也迅速下降。同时由于电压下降，铁芯吸力随之减小，触点K2又分开，电压又回升，如此不断反复，高速触点K2振动，使发电机电压保持稳定。
由于触点式电压调节器在触点分开时触点之间会产生电火花，以及其机械装置的固有缺点，目前已逐渐被带附加磁场继电器的电压调节器所代替，电路如图2所示。
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图1 发电机电磁振动式电压调节器. |
图2 FT61A型双级电压调节器电路 |
二、晶体管电压调节器
晶体管电压调节压器的工作原理主要是利用晶体管的开关特性，并用稳压管使三极管导通和截止，即利用晶体管的开关电路来控制充电发电机的励磁电流，以达到稳定充电发电机的输出电压。图3是JFT207A型柴油机上使用的与交流发电机相匹配的晶体管调节器的电路原理图，图4 是JFT106型原理图。其工作过程如下所述。
当发电机因转速升高其输出电压超过规定值时，电压敏感电路中的稳压管VZ击穿，开关电路前级晶体管VT1导通而将后级以复合形成的晶体管VT2、VT3截止，隔断了作为VT3负载的发电机磁场电流，使发电机输出电压随之下降。输出电压下降又使已处于击穿状态的VZ截止，同时VT1也会因失去基极电流而截止，VT2、VT3重新导通，接通发电机的磁场电流，使发电机的输出电压再次上升。如此反复使调节器起到控制和稳定发电机输出电压的作用。线路中的其他元件分别起稳定、补偿和保护的作用，以提高调节器性能与可靠性。
电压调节器一般作为柴油机的随机附件由用户自行安装，安装时必须垂直，其接线柱向下，以达到防滴作用。使用时应注意，要与相应型号的充电发电机配合使用。接线应正确可拿，绝缘应完好，否则将导致电压调节器烧坏。一般情况下，不要随便打开调节器盖，如有故障应由专业人员检查和修理。
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图3 JFT207A型晶体管调节器的电路原理图 |
图4 JFT106型晶体管调节器原理图 |
三、集成电路式电压调节器
集成电路式电压调节器（IC voltage regulator）也称IC电压调节器，它具有体积小、质量轻、调压精度高（为±0.3V，而电磁振动式电压调节器为±0.5Ⅴ）、耐振动、耐高温、寿命长，可以直接装在交流发电机内，接线简单等优点，所以被广泛用于现代柴发机组交流发电机上。
1、类型
集成电路调节器有两种类型，即全集成电路电压调节器和混合集成电路电压调节器，全集成电路是把晶体管、二极管、电阻、电容等同时印制在一块硅基片上。混合集成电路是指由厚膜或薄膜电阻与集成的单片芯片或分立元件组装而成，目前使用最广泛的是厚膜混合集成电路电压调节器。
2、工作原理
集成电路电压调节器的基本工作原理与晶体管电压调节器完全一样，都是根据发电机的电压信号（输入信号），利用晶体管的开关特性控制发电机的励磁电流，进而实现稳定发电机输出电压的目的。集成电路电压调节器也有内、外搭铁之分，而且以外搭铁形式居多。
3、输入电压信号的检测
集成电路电压调节器输入电压信号的检测方法根据检测点不同可分为发电机电压检测法和蓄电池电压检测法两种，如图5所示。
4、安装实例
JFT152型混合集成电路电压调节器体积很小，通过安装板可直接安装在交流发电机的电刷架上。它由外壳、安装板和电路板三部分组成，电路如图6所示。
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图5 发电机电压调节器输入电压信号检测 |
图6 JFT152型混合集成电路电压调节器电路图 |
四、硅整流发电机的接线方法
主要包括输出端的接线和输入电源的接线。
1、输出端接线方法
硅整流发电机的输出端一般有两种接线方法：
（1）单相接线方法：将发电机的输出端分别接到单相负载的两个端子上。其中一个端子连接到发电机的一个输出线圈，另一个端子连接到另一个输出线圈。这种接线方法适用于单相负载较小的情况。
（2）三相接线方法：将发电机的输出端分别接到三相负载的三个端子上。其中一个端子连接到发电机的一个输出线圈，另外两个端子分别连接到另外两个输出线圈。这种接线方法适用于三相负载的情况。
2、输入电源的接线方法
硅整流发电机的输入电源一般为交流电源，接线方法主要分为两种：
（1）单相接线方法：将输入电源的一个相线连接到发电机的一个端子上，另外一个相线连接到发电机的另一个端子上，接地线连接到发电机的接地端子上。
（2）三相接线方法：将输入电源的三个相线分别连接到发电机的三个端子上，接地线连接到发电机的接地端子上。
需要注意的是，在接线时要确保接线牢固，接触良好，避免因接线不良造成电流过大导致安全事故。
总结：
综上所述，我们了解了硅整流发电机调节器的类型与构造，学习了它们的工作原理，知道了使用和接线的注意事项几个方面的问题。在柴油发电机组日常工作中中，大家应注意对硅整流发电机与调节器做到正确使用、及时保养，以延长其使用寿命。
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