故障檢查與技術(shù)維護(hù)

硅整流發(fā)電機(jī)不充電或電流小的故障檢查

 

摘要：硅整流發(fā)電機(jī)是柴油發(fā)電機(jī)組電氣系統(tǒng)的核心部件之一，它負(fù)責(zé)為柴油發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)和電氣設(shè)備提供穩(wěn)定的電力。然而，在柴油發(fā)電機(jī)組使用過(guò)程中，充電發(fā)電機(jī)也可能會(huì)出現(xiàn)各種故障，給設(shè)備的使用帶來(lái)不便。因此，了解硅整流發(fā)電機(jī)的常見故障及處理方法，對(duì)于保障用電安全和延長(zhǎng)充電發(fā)電機(jī)使用壽命具有重要意義。

 

一、無(wú)刷充電機(jī)的特點(diǎn)

 

1、工作原理

      目前使用最多的是爪極式無(wú)刷硅整流充電發(fā)電機(jī)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。其特點(diǎn)是勵(lì)磁繞組通過(guò)磁軛托架3固定在后端蓋上。兩個(gè)爪極中只有一個(gè)爪極（b）直接固定在發(fā)電機(jī)結(jié)子軸上，另一個(gè)爪極（a）常用的固定方法有兩種，一種方法是用非導(dǎo)磁材料焊接（如銅焊焊接）固定在爪極（b）上；另一種方法是用非導(dǎo)磁連接環(huán)固定在爪極（b）上。當(dāng)驅(qū)動(dòng)帶輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)爪極就帶動(dòng)另一爪極在定子內(nèi)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在爪極（b）的軸向制有一個(gè)大圓孔，磁軛托架由此圓孔伸入爪極的空腔內(nèi)。在磁軛托架與爪極以及與轉(zhuǎn)子磁軛之間均需留出附加間隙Gr、Gp，以便轉(zhuǎn)子自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

2、磁場(chǎng)

     爪極式無(wú)刷硅整流充電發(fā)電機(jī)的磁路：

      當(dāng)磁場(chǎng)繞組中有直流電流通過(guò)時(shí)，其主磁通路徑由轉(zhuǎn)子磁軛出發(fā)，經(jīng)附加間隙Gy→磁軛托架→附加間隙Gr→左邊爪極的磁極N→主氣隙G→定子鐵心→主氣隙G→右邊的磁極S→轉(zhuǎn)子磁軛形成閉合回路

      由主磁通路徑可見；爪形磁極的磁涌是單向通道，即左邊爪極的磁極全是N極，右邊的爪極的磁極全是S極，或者相反，這樣在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁力線便交替穿過(guò)定子鐵心，定子槽中的三相繞組就會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)，形成三相交流電，經(jīng)整流器整流后變?yōu)橹绷麟姽┯秒娫O(shè)備使用。

3、爪極式無(wú)刷充電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

      外形如圖2所示。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)工作量少，工作可靠性高，可在潮濕和多塵環(huán)境中工作，工作時(shí)無(wú)火花，減小了無(wú)線電干擾。其缺點(diǎn)是：兩塊爪極之間聯(lián)接的制造工藝要求高。此外，由于主磁通路徑中增加了兩個(gè)附加間隙，因此在輸出功率相同的情況下，必須增大通過(guò)磁場(chǎng)繞組的電流，這對(duì)控制磁場(chǎng)電流的調(diào)節(jié)器就提出了更高的要求。

 

圖1  爪極式發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖

圖2  硅整流發(fā)電機(jī)外形圖

 

二、充電發(fā)電機(jī)故障原因

 

1、電氣故障

      電氣故障是無(wú)刷充電發(fā)電機(jī)常見的故障之一。可能是由于電線接觸不良、線路短路、斷路或者絕緣損壞等問(wèn)題導(dǎo)致。

解決方法：檢查發(fā)電機(jī)的電氣連接是否牢固，確保電線連接良好，沒有松動(dòng)或脫落。檢查電線和連接器是否受損，并進(jìn)行修復(fù)或更換。

2、電子元件故障

      無(wú)刷充電發(fā)電機(jī)中包含了多個(gè)電子元件，如穩(wěn)壓器、整流器、電容器等。如果其中的任何一個(gè)元件出現(xiàn)故障，都可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)停止工作或性能下降。

解決方法：通過(guò)檢查電子元件的工作狀態(tài)，例如使用儀器測(cè)量電壓和電流等參數(shù)，來(lái)確定是否有故障元件。對(duì)于有問(wèn)題的元件，需要進(jìn)行更換或修復(fù)。

3、磁場(chǎng)問(wèn)題

      無(wú)刷充電發(fā)電機(jī)中的磁場(chǎng)起著關(guān)鍵的作用。如果磁場(chǎng)不穩(wěn)定或失去磁性，發(fā)電機(jī)就無(wú)法正常工作。

解決方法：檢查發(fā)電機(jī)的磁鐵是否磁化良好，并確保定子和轉(zhuǎn)子之間的間隙適當(dāng)。如果發(fā)現(xiàn)磁鐵損壞或磁性喪失，需要進(jìn)行修復(fù)或更換。

4、冷卻系統(tǒng)問(wèn)題

      無(wú)刷充電發(fā)電機(jī)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，如果冷卻系統(tǒng)故障或不足以散熱，可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)溫度過(guò)高，進(jìn)而引發(fā)故障。

解決方法：檢查發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)，包括冷卻水、散熱器、水泵等部件。確保冷卻系統(tǒng)運(yùn)行正常，并且冷卻水循環(huán)順暢。

5、軸承故障

      無(wú)刷充電發(fā)電機(jī)的軸承負(fù)責(zé)支撐轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如果軸承出現(xiàn)磨損、松動(dòng)或過(guò)熱等問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)故障。

解決方法：檢查軸承的狀態(tài)，確保軸承潤(rùn)滑良好。如有必要，進(jìn)行軸承的更換或維修。

 

三、充電發(fā)電機(jī)故障檢查方法

 

      充電機(jī)的故障一般是由于勵(lì)磁線圈開路或短路、二極管擊穿短路、發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)接線柱與調(diào)節(jié)器之間的連接線出現(xiàn)接線錯(cuò)誤或線路接觸不良所致。充電電流太小，一般是由于調(diào)節(jié)器彈簧調(diào)整不當(dāng)、個(gè)別二極管引線脫焊斷開使電樞線圈一相或兩相開路、電刷與滑環(huán)接觸不良等所造成的。其檢查方法如下。

1、檢查調(diào)節(jié)器

      查硅整流發(fā)電機(jī)的外部接線柱與調(diào)節(jié)器各接線柱間的連線是否有接錯(cuò)現(xiàn)象。如果有，則應(yīng)糾正。若接線正確，則檢查調(diào)節(jié)器附加電阻和內(nèi)部線包是否損壞。附加電阻和內(nèi)部線包在調(diào)節(jié)器中的位置。

（1）調(diào)節(jié)器原理

      充電發(fā)電機(jī)是由柴油機(jī)按固定傳動(dòng)比驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的，其轉(zhuǎn)速高低取決于柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速。由充電發(fā)電機(jī)每相繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中。

U=E=C_enΦ

式中，C——電機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)；

n——轉(zhuǎn)速（r/min）；

Φ——每極磁通（Wb）。

      由上式可知：

      每相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n和每極磁通中的乘積成正比。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速隨機(jī)發(fā)生變化，因此發(fā)電機(jī)輸出電壓必然隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化。若發(fā)電機(jī)端電壓變化無(wú)常，將使機(jī)上用電設(shè)備無(wú)法正常使用，甚至燒壞用電設(shè)備，造成故障。

（2）調(diào)節(jié)電壓方法

      可以通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)電流，使磁極磁通強(qiáng)度改變；或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速改變時(shí)，反向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)電流，從而使發(fā)電機(jī)輸出電壓保持相對(duì)恒定。

即：恒定E=Cen↓Φ↑；恒定E=Cen↑Φ↓

      當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)的電壓調(diào)節(jié)過(guò)程如圖4所示。

      當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n達(dá)到一定值（即：n=Ce=常數(shù)），其輸出電壓U達(dá)到調(diào)節(jié)電壓上限U2時(shí)，調(diào)節(jié)器開始進(jìn)行調(diào)節(jié)并使磁場(chǎng)電流Ic減小，因此磁通Φ減弱，電動(dòng)勢(shì)E下降，輸出電壓隨之下降，當(dāng)輸出電壓路到洞節(jié)電壓下限值U1時(shí)，調(diào)節(jié)器又進(jìn)行調(diào)節(jié)并使磁場(chǎng)電流，增大，因此磁通Φ增強(qiáng)電動(dòng)勢(shì)E升高，輸出電壓隨之升高；當(dāng)輸出電壓升高到調(diào)節(jié)電壓上限值U2時(shí)，調(diào)節(jié)器重復(fù)上述過(guò)程，使發(fā)電機(jī)輸出電壓U在調(diào)節(jié)電壓上下限U1、U2之間脈動(dòng)，從而保持平均電壓U相對(duì)恒定。上述電壓調(diào)節(jié)過(guò)程可簡(jiǎn)要表達(dá)為：

 

 

圖3 硅整流發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器電路原理圖

圖4 發(fā)電機(jī)調(diào)壓過(guò)程曲線圖

 

4、測(cè)量阻值

      用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量發(fā)電機(jī)各接線柱間的阻值，以此來(lái)判斷發(fā)電機(jī)內(nèi)部線路是否有開路或短路等故障。其測(cè)量方法是，先把發(fā)電機(jī)各個(gè)接線柱上的接線拆下來(lái)，再用萬(wàn)用表分別測(cè)量“+”與“-”兩個(gè)接線柱之間的阻值和“+”與“-”、“+”與“F”之間的正、反向阻值。根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷發(fā)電機(jī)內(nèi)部工作情況。

（1）用萬(wàn)用表的表筆分別搭接“F”接線柱與“-”接線柱，JF-350W28V硅整流發(fā)電機(jī)的電阻值應(yīng)在60、100Ω范圍內(nèi)。若測(cè)得的電阻值大于100則說(shuō)明碳刷與滑環(huán)接觸不良或有開路。正常情況下，碳刷與滑環(huán)的接觸面積應(yīng)在85％以上，而且彈簧要有一定壓力。若阻值、小，則可能為勵(lì)磁線圈內(nèi)部有短路或“F”接線柱搭鐵。在這種情況下，應(yīng)先檢查“F”接線柱確無(wú)搭鐵現(xiàn)象后，再檢查勵(lì)磁線圈是否損壞。

（2）測(cè)量“+”與“-”兩接線柱之間的正向阻值。

      將萬(wàn)用表的轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至電阻R×1擋（數(shù)字式萬(wàn)用表應(yīng)撥至二極管擋），測(cè)量時(shí)，用黑表筆搭在有紅色標(biāo)記引線的二極管上，紅表筆搭在金屬面板上，用普通萬(wàn)用表測(cè)試時(shí)，表針的指示應(yīng)為幾十歐；用數(shù)字式萬(wàn)用表測(cè)試時(shí)，萬(wàn)用表會(huì)發(fā)出蜂鳴聲。然后將紅表筆搭在有紅色標(biāo)記引線的二極管上，黑表筆搭在金屬面板，普通萬(wàn)用表和數(shù)字萬(wàn)用表的指示值在10以上時(shí)，說(shuō)明硅二極管工作正常。若測(cè)得的正、反向電阻值都較大時(shí)，則說(shuō)明二極管內(nèi)部開路。如果測(cè)得正、反向電阻值都很小，則可判斷二極管內(nèi)部短路。無(wú)論二極管內(nèi)部發(fā)生短路或開路都應(yīng)更換新的二極管。

 

總結(jié)：

      普通硅整流充電發(fā)電機(jī)因?yàn)橛须娝⒑突h(huán)的長(zhǎng)期接觸，磨損、燒蝕現(xiàn)象難以避免，會(huì)造成勵(lì)磁電流不穩(wěn)定或不發(fā)電等故障，增加了維修工作量。而采用無(wú)刷硅整流充電發(fā)電機(jī)，將勵(lì)磁線圈固定在定子上，避免了勵(lì)磁電流的動(dòng)態(tài)接觸，故省去了滑環(huán)和電刷，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少了故障，提高了工作可靠性。以上是充電發(fā)電機(jī)常規(guī)檢查的方法，具體檢查方法還需要根據(jù)不同發(fā)電機(jī)的型號(hào)和使用情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。為了確保充電發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命，建議定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，并委托康明斯售后工程師進(jìn)行檢查和維修。

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