發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)

摘 要 本文簡(jiǎn)要介紹了無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程等。

關(guān)鍵詞 無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī);旋轉(zhuǎn)整流器;電壓調(diào)節(jié)器

中圖分類號(hào)：TM341 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0215-02

最早的交流同步發(fā)電機(jī)用專用直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，這種勵(lì)磁方式運(yùn)行管理較為麻煩，現(xiàn)在已不采用。后來(lái)出現(xiàn)了不帶勵(lì)磁機(jī)的相復(fù)勵(lì)自勵(lì)恒壓勵(lì)磁系統(tǒng)。現(xiàn)在，交流同步發(fā)電機(jī)采用帶有交流勵(lì)磁機(jī)，經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器整流的他勵(lì)交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，稱為無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。

1 概述

某型號(hào)發(fā)電機(jī)組具有完善的監(jiān)控、顯示、保護(hù)等功能，使用方便、操作簡(jiǎn)單，具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，該產(chǎn)品具有起動(dòng)時(shí)間短、控制先進(jìn)、電源穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、功率大、防護(hù)措施合理等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國(guó)防及石油勘探等領(lǐng)域。

發(fā)電機(jī)組采用帶電壓調(diào)節(jié)器的交流同步發(fā)電機(jī)組成無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)。無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)由電壓調(diào)節(jié)器、交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)整流器等組成。該無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：

1）結(jié)構(gòu)緊湊;2）提高了工作的可靠性：3）絕緣壽命延長(zhǎng);4）適合在惡劣的環(huán)境中運(yùn)行。

2 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電路

該發(fā)電機(jī)屬于中頻無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)由定子電磁繞組和旋轉(zhuǎn)電樞組成，旋轉(zhuǎn)電樞由半導(dǎo)體整流器、副勵(lì)磁繞組和主勵(lì)磁繞組組成。

發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)接通控制電源后，電壓調(diào)節(jié)器接上直流工作電源，開(kāi)始工作。啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)由燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以8000轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)，此時(shí)在直流勵(lì)磁繞組中輸入直流電源，直流電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)作用下感應(yīng)轉(zhuǎn)子隱極鐵芯內(nèi)的繞組（稱為副勵(lì)磁繞組）發(fā)出三相800 Hz交流電，通過(guò)半導(dǎo)體整流器轉(zhuǎn)（即旋轉(zhuǎn)整流器）轉(zhuǎn)換成直流電給凸極勵(lì)磁繞組（稱為主勵(lì)磁繞組）勵(lì)磁，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在定子繞組上感應(yīng)出3相～400 Hz～230 V交流電。發(fā)電機(jī)通過(guò)連接器輸出三相交流電壓供給負(fù)載，并與電壓調(diào)節(jié)器

相連。

發(fā)電機(jī)接上負(fù)載，其電樞電流增大。原動(dòng)機(jī)負(fù)載加大，轉(zhuǎn)速下降;橫軸電樞反應(yīng)，縱軸電樞反應(yīng)增大;電樞繞組和傳輸導(dǎo)線的電壓降增大，造成發(fā)電機(jī)負(fù)載端電壓下降。反饋信號(hào)送入電壓調(diào)節(jié)器，進(jìn)行調(diào)節(jié)，增加勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使交流同步發(fā)電機(jī)的輸出電壓具有上升趨勢(shì);反饋信號(hào)與整定值相比，如為負(fù)值，增加勵(lì)磁電流，發(fā)電機(jī)輸出電壓升高，直到輸出電壓達(dá)到整定值。

發(fā)電機(jī)輸出電壓是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)控制板上的整定電壓旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)。整定變阻器電阻增大相應(yīng)發(fā)電機(jī)電壓減小（反之亦然）。整定變阻器接入電壓調(diào)節(jié)器測(cè)量電橋臂上。電壓調(diào)節(jié)器在機(jī)組工作時(shí)輸入和調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的穩(wěn)壓電流保證產(chǎn)品輸出穩(wěn)定的電源。電壓調(diào)節(jié)器在電壓值和負(fù)載功率因數(shù)變化時(shí)，自動(dòng)地將輸出電源保證在允許偏差的范圍內(nèi)。

同步發(fā)電機(jī)的工作原理如圖1所示。

圖1 發(fā)電機(jī)工作原理

3 旋轉(zhuǎn)整流器

發(fā)電機(jī)經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器給無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，見(jiàn)圖2交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)電壓向量圖。

從旋轉(zhuǎn)整流器輸出電壓波形圖可以看出，六相帶中線半波整流器輸出電壓波形與三相橋式整流電路輸出電壓波形相似。

輸出電壓的平均值：Ud=1.35UL

式中UL是勵(lì)磁發(fā)電機(jī)相鄰相線電壓有效值。

輸出電壓脈動(dòng)次數(shù)為6，換相次數(shù)為6，換相整流器件為1，整流器件流過(guò)電流平均值為負(fù)載電流的六分之一，即1/6Id，脈動(dòng)系數(shù)為5.7%。整流器的換相次數(shù)越多，脈動(dòng)系數(shù)越小。

4 電壓調(diào)節(jié)器

1）組成及結(jié)構(gòu)。

電壓調(diào)節(jié)器整體為長(zhǎng)方體，外殼采用具有自然冷卻的防塵封閉裝置，放熱元件安裝到散熱器上，并將散熱器移到外表上。電壓調(diào)節(jié)器通過(guò)外殼的定位孔固定在產(chǎn)品上，并通過(guò)插塞式插頭連接到外電路上。

電壓調(diào)節(jié)器由兩個(gè)調(diào)節(jié)線路構(gòu)成，是為了提高電壓調(diào)節(jié)器的可靠性和保證調(diào)節(jié)范圍的;供電電路、限流電路、濾波電路由兩個(gè)調(diào)節(jié)線路共用，測(cè)量比較電路由兩個(gè)同樣的分組合（結(jié)構(gòu)上相連接）組成。每個(gè)調(diào)節(jié)線路是由獨(dú)立單元和通用單元組成，而且兩個(gè)單元是以串、并聯(lián)的形式連接在一起的。

電壓調(diào)節(jié)器各獨(dú)立結(jié)構(gòu)的電氣單元包括：

①限流電路：由兩組電阻器組成，保證電機(jī)所要求的電流。

②供電電路：由變壓器、整流電橋、隔離二極管、分流二極管組成，用于給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈供電。

③濾波電路：由幾組電容組成，一部分用于抑制電壓噪聲，一部分用于電壓濾波。

④測(cè)量比較電路：由變壓器、整流二極管、電阻器和測(cè)量用非線性電橋組成，用來(lái)提高電壓的調(diào)節(jié)精度;加入電流檢測(cè)器調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

⑤移相放大電路：是帶三級(jí)增益的晶體管放大器，對(duì)傳遞的信號(hào)進(jìn)行放大處理。

2）工作過(guò)程。

主調(diào)節(jié)線路的工作過(guò)程：

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈OBB同限流電路БС串聯(lián)接通并通過(guò)移相放大電路БС1—БС4與供電電路БП相連，發(fā)電機(jī)輸出電壓的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變OBB中的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。OBB中電流的變化是由БП電壓（從測(cè)量比較電路加到其輸入端）的脈沖間隙系數(shù)的變化而產(chǎn)生的。

發(fā)電機(jī)的電壓濾波后經(jīng)過(guò)測(cè)量變壓器Тр1-Тр3降壓輸送給БИ1的輸入端，再經(jīng)二極管整流，并通過(guò)電阻器輸送給控制和測(cè)量用非線形電橋（即比較整定電路），在非線性電橋輸出端發(fā)出鋸齒形電壓脈沖波形，輸出到移相放大電路的輸入級(jí)。

二極管的接入可保證測(cè)量電橋在負(fù)極特性曲線段的工作。БИ鋸齒形信號(hào)電壓和晶體管（VТ5）工作電壓電平相等時(shí)，VT5通過(guò)基準(zhǔn)電阻器R17打開(kāi)。這時(shí)VT4關(guān)閉，而VT1-VT3輸出級(jí)打開(kāi)，БП的電壓完全加在OBB上。VT5關(guān)閉時(shí)，VT4打開(kāi)，VT1-VT3關(guān)閉，БП的電壓加在其余部件上。鋸齒形電壓電平變化時(shí)，OBB上的電壓脈沖間隙系數(shù)變化，使經(jīng)過(guò)OBB的電流平均值也變化。由于OBB電感強(qiáng)度大和與其并聯(lián)的分流二極管Д2（供電電路中），使OBB的電流平滑，排除發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)制。

備用調(diào)節(jié)電路的工作與主電路類似。用備用電路調(diào)整電位器R2調(diào)整電壓等于額定（230V）+5%，也就是241V。因此主電路正常工作時(shí)，移相放大電路的VT1-VT3輸出級(jí)處于打開(kāi)狀態(tài);當(dāng)主電路里任一元件發(fā)生故障（短路或斷開(kāi)）時(shí)，電壓都會(huì)增大，備用電路便進(jìn)入調(diào)定電平（241V）下工作，并保證在此電平下自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓。備用電路的接入是瞬間進(jìn)行的，不會(huì)妨礙系統(tǒng)供電。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速勵(lì)磁調(diào)節(jié)，使發(fā)電機(jī)組滿足了用戶的需求。

作者簡(jiǎn)介

曲春普，女，遼寧大連人，工程師。endprint

摘 要 本文簡(jiǎn)要介紹了無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程等。

關(guān)鍵詞 無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī);旋轉(zhuǎn)整流器;電壓調(diào)節(jié)器

中圖分類號(hào)：TM341 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0215-02

最早的交流同步發(fā)電機(jī)用專用直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，這種勵(lì)磁方式運(yùn)行管理較為麻煩，現(xiàn)在已不采用。后來(lái)出現(xiàn)了不帶勵(lì)磁機(jī)的相復(fù)勵(lì)自勵(lì)恒壓勵(lì)磁系統(tǒng)。現(xiàn)在，交流同步發(fā)電機(jī)采用帶有交流勵(lì)磁機(jī)，經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器整流的他勵(lì)交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，稱為無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。

1 概述

某型號(hào)發(fā)電機(jī)組具有完善的監(jiān)控、顯示、保護(hù)等功能，使用方便、操作簡(jiǎn)單，具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，該產(chǎn)品具有起動(dòng)時(shí)間短、控制先進(jìn)、電源穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、功率大、防護(hù)措施合理等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國(guó)防及石油勘探等領(lǐng)域。

發(fā)電機(jī)組采用帶電壓調(diào)節(jié)器的交流同步發(fā)電機(jī)組成無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)。無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)由電壓調(diào)節(jié)器、交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)整流器等組成。該無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：

1）結(jié)構(gòu)緊湊;2）提高了工作的可靠性：3）絕緣壽命延長(zhǎng);4）適合在惡劣的環(huán)境中運(yùn)行。

2 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電路

該發(fā)電機(jī)屬于中頻無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)由定子電磁繞組和旋轉(zhuǎn)電樞組成，旋轉(zhuǎn)電樞由半導(dǎo)體整流器、副勵(lì)磁繞組和主勵(lì)磁繞組組成。

發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)接通控制電源后，電壓調(diào)節(jié)器接上直流工作電源，開(kāi)始工作。啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)由燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以8000轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)，此時(shí)在直流勵(lì)磁繞組中輸入直流電源，直流電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)作用下感應(yīng)轉(zhuǎn)子隱極鐵芯內(nèi)的繞組（稱為副勵(lì)磁繞組）發(fā)出三相800 Hz交流電，通過(guò)半導(dǎo)體整流器轉(zhuǎn)（即旋轉(zhuǎn)整流器）轉(zhuǎn)換成直流電給凸極勵(lì)磁繞組（稱為主勵(lì)磁繞組）勵(lì)磁，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在定子繞組上感應(yīng)出3相～400 Hz～230 V交流電。發(fā)電機(jī)通過(guò)連接器輸出三相交流電壓供給負(fù)載，并與電壓調(diào)節(jié)器

相連。

發(fā)電機(jī)接上負(fù)載，其電樞電流增大。原動(dòng)機(jī)負(fù)載加大，轉(zhuǎn)速下降;橫軸電樞反應(yīng)，縱軸電樞反應(yīng)增大;電樞繞組和傳輸導(dǎo)線的電壓降增大，造成發(fā)電機(jī)負(fù)載端電壓下降。反饋信號(hào)送入電壓調(diào)節(jié)器，進(jìn)行調(diào)節(jié)，增加勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使交流同步發(fā)電機(jī)的輸出電壓具有上升趨勢(shì);反饋信號(hào)與整定值相比，如為負(fù)值，增加勵(lì)磁電流，發(fā)電機(jī)輸出電壓升高，直到輸出電壓達(dá)到整定值。

發(fā)電機(jī)輸出電壓是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)控制板上的整定電壓旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)。整定變阻器電阻增大相應(yīng)發(fā)電機(jī)電壓減小（反之亦然）。整定變阻器接入電壓調(diào)節(jié)器測(cè)量電橋臂上。電壓調(diào)節(jié)器在機(jī)組工作時(shí)輸入和調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的穩(wěn)壓電流保證產(chǎn)品輸出穩(wěn)定的電源。電壓調(diào)節(jié)器在電壓值和負(fù)載功率因數(shù)變化時(shí)，自動(dòng)地將輸出電源保證在允許偏差的范圍內(nèi)。

同步發(fā)電機(jī)的工作原理如圖1所示。

圖1 發(fā)電機(jī)工作原理

3 旋轉(zhuǎn)整流器

發(fā)電機(jī)經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器給無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，見(jiàn)圖2交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)電壓向量圖。

從旋轉(zhuǎn)整流器輸出電壓波形圖可以看出，六相帶中線半波整流器輸出電壓波形與三相橋式整流電路輸出電壓波形相似。

輸出電壓的平均值：Ud=1.35UL

式中UL是勵(lì)磁發(fā)電機(jī)相鄰相線電壓有效值。

輸出電壓脈動(dòng)次數(shù)為6，換相次數(shù)為6，換相整流器件為1，整流器件流過(guò)電流平均值為負(fù)載電流的六分之一，即1/6Id，脈動(dòng)系數(shù)為5.7%。整流器的換相次數(shù)越多，脈動(dòng)系數(shù)越小。

4 電壓調(diào)節(jié)器

1）組成及結(jié)構(gòu)。

電壓調(diào)節(jié)器整體為長(zhǎng)方體，外殼采用具有自然冷卻的防塵封閉裝置，放熱元件安裝到散熱器上，并將散熱器移到外表上。電壓調(diào)節(jié)器通過(guò)外殼的定位孔固定在產(chǎn)品上，并通過(guò)插塞式插頭連接到外電路上。

電壓調(diào)節(jié)器由兩個(gè)調(diào)節(jié)線路構(gòu)成，是為了提高電壓調(diào)節(jié)器的可靠性和保證調(diào)節(jié)范圍的;供電電路、限流電路、濾波電路由兩個(gè)調(diào)節(jié)線路共用，測(cè)量比較電路由兩個(gè)同樣的分組合（結(jié)構(gòu)上相連接）組成。每個(gè)調(diào)節(jié)線路是由獨(dú)立單元和通用單元組成，而且兩個(gè)單元是以串、并聯(lián)的形式連接在一起的。

電壓調(diào)節(jié)器各獨(dú)立結(jié)構(gòu)的電氣單元包括：

①限流電路：由兩組電阻器組成，保證電機(jī)所要求的電流。

②供電電路：由變壓器、整流電橋、隔離二極管、分流二極管組成，用于給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈供電。

③濾波電路：由幾組電容組成，一部分用于抑制電壓噪聲，一部分用于電壓濾波。

④測(cè)量比較電路：由變壓器、整流二極管、電阻器和測(cè)量用非線性電橋組成，用來(lái)提高電壓的調(diào)節(jié)精度;加入電流檢測(cè)器調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

⑤移相放大電路：是帶三級(jí)增益的晶體管放大器，對(duì)傳遞的信號(hào)進(jìn)行放大處理。

2）工作過(guò)程。

主調(diào)節(jié)線路的工作過(guò)程：

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈OBB同限流電路БС串聯(lián)接通并通過(guò)移相放大電路БС1—БС4與供電電路БП相連，發(fā)電機(jī)輸出電壓的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變OBB中的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。OBB中電流的變化是由БП電壓（從測(cè)量比較電路加到其輸入端）的脈沖間隙系數(shù)的變化而產(chǎn)生的。

發(fā)電機(jī)的電壓濾波后經(jīng)過(guò)測(cè)量變壓器Тр1-Тр3降壓輸送給БИ1的輸入端，再經(jīng)二極管整流，并通過(guò)電阻器輸送給控制和測(cè)量用非線形電橋（即比較整定電路），在非線性電橋輸出端發(fā)出鋸齒形電壓脈沖波形，輸出到移相放大電路的輸入級(jí)。

二極管的接入可保證測(cè)量電橋在負(fù)極特性曲線段的工作。БИ鋸齒形信號(hào)電壓和晶體管（VТ5）工作電壓電平相等時(shí)，VT5通過(guò)基準(zhǔn)電阻器R17打開(kāi)。這時(shí)VT4關(guān)閉，而VT1-VT3輸出級(jí)打開(kāi)，БП的電壓完全加在OBB上。VT5關(guān)閉時(shí)，VT4打開(kāi)，VT1-VT3關(guān)閉，БП的電壓加在其余部件上。鋸齒形電壓電平變化時(shí)，OBB上的電壓脈沖間隙系數(shù)變化，使經(jīng)過(guò)OBB的電流平均值也變化。由于OBB電感強(qiáng)度大和與其并聯(lián)的分流二極管Д2（供電電路中），使OBB的電流平滑，排除發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)制。

備用調(diào)節(jié)電路的工作與主電路類似。用備用電路調(diào)整電位器R2調(diào)整電壓等于額定（230V）+5%，也就是241V。因此主電路正常工作時(shí)，移相放大電路的VT1-VT3輸出級(jí)處于打開(kāi)狀態(tài);當(dāng)主電路里任一元件發(fā)生故障（短路或斷開(kāi)）時(shí)，電壓都會(huì)增大，備用電路便進(jìn)入調(diào)定電平（241V）下工作，并保證在此電平下自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓。備用電路的接入是瞬間進(jìn)行的，不會(huì)妨礙系統(tǒng)供電。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速勵(lì)磁調(diào)節(jié)，使發(fā)電機(jī)組滿足了用戶的需求。

作者簡(jiǎn)介

曲春普，女，遼寧大連人，工程師。endprint

摘 要 本文簡(jiǎn)要介紹了無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程等。

關(guān)鍵詞 無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī);旋轉(zhuǎn)整流器;電壓調(diào)節(jié)器

中圖分類號(hào)：TM341 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0215-02

最早的交流同步發(fā)電機(jī)用專用直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，這種勵(lì)磁方式運(yùn)行管理較為麻煩，現(xiàn)在已不采用。后來(lái)出現(xiàn)了不帶勵(lì)磁機(jī)的相復(fù)勵(lì)自勵(lì)恒壓勵(lì)磁系統(tǒng)。現(xiàn)在，交流同步發(fā)電機(jī)采用帶有交流勵(lì)磁機(jī)，經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器整流的他勵(lì)交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，稱為無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。

1 概述

某型號(hào)發(fā)電機(jī)組具有完善的監(jiān)控、顯示、保護(hù)等功能，使用方便、操作簡(jiǎn)單，具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，該產(chǎn)品具有起動(dòng)時(shí)間短、控制先進(jìn)、電源穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、功率大、防護(hù)措施合理等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國(guó)防及石油勘探等領(lǐng)域。

發(fā)電機(jī)組采用帶電壓調(diào)節(jié)器的交流同步發(fā)電機(jī)組成無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)。無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)由電壓調(diào)節(jié)器、交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)整流器等組成。該無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：

1）結(jié)構(gòu)緊湊;2）提高了工作的可靠性：3）絕緣壽命延長(zhǎng);4）適合在惡劣的環(huán)境中運(yùn)行。

2 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電路

該發(fā)電機(jī)屬于中頻無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)由定子電磁繞組和旋轉(zhuǎn)電樞組成，旋轉(zhuǎn)電樞由半導(dǎo)體整流器、副勵(lì)磁繞組和主勵(lì)磁繞組組成。

發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)接通控制電源后，電壓調(diào)節(jié)器接上直流工作電源，開(kāi)始工作。啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)由燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以8000轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)，此時(shí)在直流勵(lì)磁繞組中輸入直流電源，直流電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)作用下感應(yīng)轉(zhuǎn)子隱極鐵芯內(nèi)的繞組（稱為副勵(lì)磁繞組）發(fā)出三相800 Hz交流電，通過(guò)半導(dǎo)體整流器轉(zhuǎn)（即旋轉(zhuǎn)整流器）轉(zhuǎn)換成直流電給凸極勵(lì)磁繞組（稱為主勵(lì)磁繞組）勵(lì)磁，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在定子繞組上感應(yīng)出3相～400 Hz～230 V交流電。發(fā)電機(jī)通過(guò)連接器輸出三相交流電壓供給負(fù)載，并與電壓調(diào)節(jié)器

相連。

發(fā)電機(jī)接上負(fù)載，其電樞電流增大。原動(dòng)機(jī)負(fù)載加大，轉(zhuǎn)速下降;橫軸電樞反應(yīng)，縱軸電樞反應(yīng)增大;電樞繞組和傳輸導(dǎo)線的電壓降增大，造成發(fā)電機(jī)負(fù)載端電壓下降。反饋信號(hào)送入電壓調(diào)節(jié)器，進(jìn)行調(diào)節(jié)，增加勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使交流同步發(fā)電機(jī)的輸出電壓具有上升趨勢(shì);反饋信號(hào)與整定值相比，如為負(fù)值，增加勵(lì)磁電流，發(fā)電機(jī)輸出電壓升高，直到輸出電壓達(dá)到整定值。

發(fā)電機(jī)輸出電壓是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)控制板上的整定電壓旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)。整定變阻器電阻增大相應(yīng)發(fā)電機(jī)電壓減小（反之亦然）。整定變阻器接入電壓調(diào)節(jié)器測(cè)量電橋臂上。電壓調(diào)節(jié)器在機(jī)組工作時(shí)輸入和調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的穩(wěn)壓電流保證產(chǎn)品輸出穩(wěn)定的電源。電壓調(diào)節(jié)器在電壓值和負(fù)載功率因數(shù)變化時(shí)，自動(dòng)地將輸出電源保證在允許偏差的范圍內(nèi)。

同步發(fā)電機(jī)的工作原理如圖1所示。

圖1 發(fā)電機(jī)工作原理

3 旋轉(zhuǎn)整流器

發(fā)電機(jī)經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器給無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，見(jiàn)圖2交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)電壓向量圖。

從旋轉(zhuǎn)整流器輸出電壓波形圖可以看出，六相帶中線半波整流器輸出電壓波形與三相橋式整流電路輸出電壓波形相似。

輸出電壓的平均值：Ud=1.35UL

式中UL是勵(lì)磁發(fā)電機(jī)相鄰相線電壓有效值。

輸出電壓脈動(dòng)次數(shù)為6，換相次數(shù)為6，換相整流器件為1，整流器件流過(guò)電流平均值為負(fù)載電流的六分之一，即1/6Id，脈動(dòng)系數(shù)為5.7%。整流器的換相次數(shù)越多，脈動(dòng)系數(shù)越小。

4 電壓調(diào)節(jié)器

1）組成及結(jié)構(gòu)。

電壓調(diào)節(jié)器整體為長(zhǎng)方體，外殼采用具有自然冷卻的防塵封閉裝置，放熱元件安裝到散熱器上，并將散熱器移到外表上。電壓調(diào)節(jié)器通過(guò)外殼的定位孔固定在產(chǎn)品上，并通過(guò)插塞式插頭連接到外電路上。

電壓調(diào)節(jié)器由兩個(gè)調(diào)節(jié)線路構(gòu)成，是為了提高電壓調(diào)節(jié)器的可靠性和保證調(diào)節(jié)范圍的;供電電路、限流電路、濾波電路由兩個(gè)調(diào)節(jié)線路共用，測(cè)量比較電路由兩個(gè)同樣的分組合（結(jié)構(gòu)上相連接）組成。每個(gè)調(diào)節(jié)線路是由獨(dú)立單元和通用單元組成，而且兩個(gè)單元是以串、并聯(lián)的形式連接在一起的。

電壓調(diào)節(jié)器各獨(dú)立結(jié)構(gòu)的電氣單元包括：

①限流電路：由兩組電阻器組成，保證電機(jī)所要求的電流。

②供電電路：由變壓器、整流電橋、隔離二極管、分流二極管組成，用于給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈供電。

③濾波電路：由幾組電容組成，一部分用于抑制電壓噪聲，一部分用于電壓濾波。

④測(cè)量比較電路：由變壓器、整流二極管、電阻器和測(cè)量用非線性電橋組成，用來(lái)提高電壓的調(diào)節(jié)精度;加入電流檢測(cè)器調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

⑤移相放大電路：是帶三級(jí)增益的晶體管放大器，對(duì)傳遞的信號(hào)進(jìn)行放大處理。

2）工作過(guò)程。

主調(diào)節(jié)線路的工作過(guò)程：

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈OBB同限流電路БС串聯(lián)接通并通過(guò)移相放大電路БС1—БС4與供電電路БП相連，發(fā)電機(jī)輸出電壓的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變OBB中的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。OBB中電流的變化是由БП電壓（從測(cè)量比較電路加到其輸入端）的脈沖間隙系數(shù)的變化而產(chǎn)生的。

發(fā)電機(jī)的電壓濾波后經(jīng)過(guò)測(cè)量變壓器Тр1-Тр3降壓輸送給БИ1的輸入端，再經(jīng)二極管整流，并通過(guò)電阻器輸送給控制和測(cè)量用非線形電橋（即比較整定電路），在非線性電橋輸出端發(fā)出鋸齒形電壓脈沖波形，輸出到移相放大電路的輸入級(jí)。

二極管的接入可保證測(cè)量電橋在負(fù)極特性曲線段的工作。БИ鋸齒形信號(hào)電壓和晶體管（VТ5）工作電壓電平相等時(shí)，VT5通過(guò)基準(zhǔn)電阻器R17打開(kāi)。這時(shí)VT4關(guān)閉，而VT1-VT3輸出級(jí)打開(kāi)，БП的電壓完全加在OBB上。VT5關(guān)閉時(shí)，VT4打開(kāi)，VT1-VT3關(guān)閉，БП的電壓加在其余部件上。鋸齒形電壓電平變化時(shí)，OBB上的電壓脈沖間隙系數(shù)變化，使經(jīng)過(guò)OBB的電流平均值也變化。由于OBB電感強(qiáng)度大和與其并聯(lián)的分流二極管Д2（供電電路中），使OBB的電流平滑，排除發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)制。

備用調(diào)節(jié)電路的工作與主電路類似。用備用電路調(diào)整電位器R2調(diào)整電壓等于額定（230V）+5%，也就是241V。因此主電路正常工作時(shí)，移相放大電路的VT1-VT3輸出級(jí)處于打開(kāi)狀態(tài);當(dāng)主電路里任一元件發(fā)生故障（短路或斷開(kāi)）時(shí)，電壓都會(huì)增大，備用電路便進(jìn)入調(diào)定電平（241V）下工作，并保證在此電平下自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓。備用電路的接入是瞬間進(jìn)行的，不會(huì)妨礙系統(tǒng)供電。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)無(wú)刷交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速勵(lì)磁調(diào)節(jié)，使發(fā)電機(jī)組滿足了用戶的需求。

作者簡(jiǎn)介

曲春普，女，遼寧大連人，工程師。endprint