芻議硅整流發(fā)電機與電壓調節(jié)器
論文導讀：硅整流發(fā)電機是工程建筑運輸?shù)刃凶邫C械的主要電源，它以內燃機為動力源，在結構上是交流同步發(fā)電機與整流裝置的組合。硅整流發(fā)電機的整流器除了常用的六管整流器外，還有八管、九管、十一管整流器，與六管相比，較多二極管的整流器可以提高發(fā)電機的輸出的功率。所以，硅整流發(fā)電機必須配有具有穩(wěn)壓性質的電壓調節(jié)器。
關鍵詞：發(fā)電機，整流器，電壓調節(jié)器
1引言
硅整流發(fā)電機是工程建筑運輸?shù)刃凶邫C械的主要電源，它以內燃機為動力源，在結構上是交流同步發(fā)電機與整流裝置的組合。與直流發(fā)電機相比，交流發(fā)電機具有體積小、質量輕、易維修、壽命長、產生的無線電干擾少等優(yōu)點，所以在包括汽車在內的行走機械中一般使用硅整流發(fā)電機，而不是直流發(fā)電機。硅整流發(fā)電機在內內燃機在正常轉速范圍內時，向機械上除啟動機外的所有用電設備供電。
2硅整流發(fā)電機工作原理
交流發(fā)電機是基于電磁感應的基本理論而工作的，結構上包括定子（電樞）、轉子、前后端蓋、電刷及傳動帶輪等部分，將機械能轉變成電能。三相定子繞組在結構、匝數(shù)及線圈個數(shù)上完全相等，排列上分別相差120度的電角度，轉子與傳動帶輪同軸安裝，產生旋轉的磁場，使定子繞組切合磁力線，從而產生三相感應電動勢，這三個電動勢的頻率、幅值相等，相位互差120度。
硅整流發(fā)電機的另一部分是整流器，整流器一般由6只硅二極管組成，作用是將電樞繞組產生的交流電整流成直流電，如圖1所示�，F(xiàn)代汽車常采用壓裝式整流器，將VD1、VD3、VD5安裝在正整流板上，組成共陰極二極管組，在某一瞬間，只有正極具有最高電位的二極管導通，連接在一起的陰極作為硅整流發(fā)電機對外輸出的正極；VD2、VD4、VD6安裝在在負整流板上，組成共陽極二極管組，在某一瞬間，負極具有最低電壓的那個二極管導通，連接在一起的陽極作為硅整流發(fā)電機的負極搭鐵。同一時刻，六個二極管中只有兩個二極管導通，于是輸出一個比較平穩(wěn)的直流電壓。
硅整流發(fā)電機的整流器除了常用的六管整流器外，還有八管、九管、十一管整流器，與六管相比，較多二極管的整流器可以提高發(fā)電機的輸出的功率。
圖1 六管硅整流發(fā)電機原理圖
3 電壓調節(jié)器的重要性
3.1 交流發(fā)電機的工作特性
3.1.1 空載特性
發(fā)電機的空載特性是發(fā)電機空載時輸出電壓與轉速之間的關系，從特性曲線上可以看出，隨著轉速的升高，端電壓上升很快，在較低轉速就可以從他勵轉入自勵。
3.1.2 外特性
發(fā)電機的外特性是發(fā)電機轉速一定時，其輸出電壓與輸出電流的變化關系，由外特性曲線可知：發(fā)電機的轉速越高，輸出電壓也越高，輸出電流越大，當轉速保持一定時，輸出電壓隨輸出電流的增大而下降[1]。
3.2 電壓調節(jié)器的重要性
由發(fā)電機的空載特性可知，在發(fā)電機的輸出電壓與發(fā)電機的轉速及負載的電流均有關，由于硅整流發(fā)電機是由內燃機驅動，其轉速由內燃機決定，機械工作時內燃機的轉速變化范圍很大，所以其輸出電壓也會在很大范圍內變化；而由外特性可知，在發(fā)電機運轉時，如負載突然變化，電壓也會隨著突然變化，可能會擊穿電子元件或燒毀用電設備。所以，硅整流發(fā)電機必須配有具有穩(wěn)壓性質的電壓調節(jié)器。
4 電壓調節(jié)器的工作原理
由于發(fā)電機的輸出電壓與發(fā)電機的轉速及磁通成正比，由轉速變化而影響的端電壓，可以通過改變磁通的大小來調節(jié)。因此，電壓調節(jié)器的基本工作原理是通過測量電路檢測發(fā)電機的端電壓，根據(jù)端電壓的具體情況，通過改變勵磁電流的大小，保持發(fā)電機的輸出電壓不變。電壓調節(jié)器分為觸點式、電子式和集成式三類。其中觸點式調節(jié)器利用電磁鐵的原理，控制觸點振動，控制勵磁電路，實現(xiàn)電壓調節(jié)。電子式調節(jié)器是通過電子元件實現(xiàn)對勵磁電流的控制，由于電子式調節(jié)器無觸點，在工作時無機械慣性和磁慣性，且經久耐用、無無線電干擾，已經廣泛應用于汽車及其他機械用交流發(fā)電機中。免費論文網(wǎng)。
4.1 晶體管調節(jié)器的基本組成及工作原理
電子式調節(jié)器可分為晶體管式和集成式兩大類，國內外晶體管調節(jié)器的電路設計原理大致相同，一般由1-2個穩(wěn)壓管、1-3個二極管、2-3個晶體管、若干個電阻、電容等元件組成。由印制電路板連成電路，外有三個接線柱，“+”（或火線）與發(fā)電機正極相連，“-”（或搭鐵）與發(fā)電機負極相連，“F”（或磁場）與勵磁繞組相連接。免費論文網(wǎng)。常用的晶體管調節(jié)器有JET126、JFT106A、JTF246等型號。免費論文網(wǎng)。圖2為晶體管調節(jié)器的基本電路圖，其內部電路可分為控制電路（Ⅰ）和電子開關電路（Ⅱ）。
當發(fā)電機轉速較低，輸出電壓較低時，蓄電池電壓加在晶體管調節(jié)器的正負兩端，由于R2兩端電壓較低，小于穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓，穩(wěn)壓管截止，VT1截止，VT2導通，蓄電池向勵磁電路供電，即勵磁電流一定，于是發(fā)動機的電壓隨轉速的升高而升高。當發(fā)電機輸出電壓超過蓄電池電壓后，發(fā)電機為包括勵磁繞組在內的用電器供電，由他勵轉為自勵。如發(fā)電機電壓超過規(guī)定值后，穩(wěn)壓管兩端電壓超過反向擊穿電壓而擊穿，VT1導通，VT2截止，截斷勵磁電流，使發(fā)電機輸出電壓快速下降，降到規(guī)定值以下后穩(wěn)壓管再次截止，如此循環(huán)，保持發(fā)電機輸出電壓恒定。
圖2 晶體管調節(jié)器基本原理圖
4.2 集成電路調節(jié)器
集成電路調節(jié)器將電壓調節(jié)電路中的元件集成一塊芯片上，基本工作原理與晶體管調節(jié)器一樣，都是根據(jù)發(fā)電機的電壓信號，利用三極管的開關特性控制勵磁電流以達到控制電壓的目的，集成電路調節(jié)器除了具有晶體管調節(jié)器的優(yōu)點外，還具有精度高、耐振、體積小、可安裝在發(fā)電機內部與發(fā)電機組成整體式交流發(fā)電機等優(yōu)點。
按檢測電源電壓的方式不同，集成電路調節(jié)器可分為硅整流發(fā)電機電壓檢測式和蓄電池檢測式兩種，一般大功率發(fā)電機多采用改進的蓄電池電壓檢測法，使蓄電池的端電壓得以保證，如圖3所示。
圖3 實用型蓄電池電壓檢測改進電路
4.3 電腦控制調節(jié)器
電腦控制調節(jié)器是一種新型調節(jié)器，由電負載監(jiān)測儀測量系統(tǒng)總負載后，向發(fā)電機電腦發(fā)送信號，控制發(fā)電機電壓調節(jié)器，適時地接通或斷開勵磁電路。在調節(jié)電壓之外又能減輕發(fā)動機負荷，提高燃料經濟性。
5 結束語
作為行走機械的主要電源，硅整流發(fā)電機完成了將交流電整流成直流電，并保持穩(wěn)定輸出電壓的任務，關鍵部分即整流器和電壓調節(jié)器在其工作中任務非常重要，提高發(fā)電機的輸出功率，并輸出高精度的、不受干擾的穩(wěn)定電壓是用電器正常工作及蓄電池良好充電的前提。
參考文獻
[1]張能武，陶榮偉汽車電工快速入門廣東科技出版社2009年1月
[2]高樹德汽車電工電子技術基礎機械工業(yè)出版社2008年9月北京
[3]顧永杰電工電子技術基礎高等教育出版社2005年1月北京
