维修手册(发电机)

发电机维修

将机械能转换为电能的电机称为发电机。发电机又分为异步发电机与同步发电机。同步发电机的特点是其转速与输出电压的频率满足以下关系：

60f

n= （r/min） （1-1）

ρ 式中： n— 发电机转速

f— 发电机输出频率 ρ—发电机磁极对数

同步发电机又分为单相发电机、三相发电机。

第一章：发电机的结构

同步发电机的结构主要是由定子、转子、端盖、集电环、碳刷等组成。 一、 定子部份

定子由定子铁芯、定子绕组组成。

定子铁芯：定子铁芯是用0.35～0.5毫米厚的硅钢片迭成空园柱体。每张硅钢片的内园周上冲有24个半开口槽，以放置定子绕组；每张硅钢片都涂有绝缘漆，以减小涡流损耗。

定子绕组：定子绕组内有电枢绕组和励磁电源绕组，每个绕组是由数个线圈按一定规律联接而成，每个线圈都采用高强度漆包线绕制而成。 二、 转子部份

转子由转子铁芯、励磁绕组、电机轴、集电环组成。

转子铁芯采用中炭钢制成，励磁绕组采用高强度漆包线绕成同心式线圈。 三、 端盖部份

端盖分为前端盖、后端盖。后端盖固定在汽油机上，定子又嵌进后端

盖内，故后端盖是支撑定子的。转子的轴通过联轴器与汽油机的轴相接，转子轴另一端安装轴承后再安装集电环，轴承支撑在前端盖上。碳刷架固定在轴承盖上，碳刷放在碳刷架内，碳刷表面与集电环表面接触，使励磁绕组与励磁电源接通。

第二章:发电机的基本工作原理

同步发电机定子上有UX、VY、WZ三相绕组，它们在空间互差120°电角度，每相绕组匝数相等。转子磁极上装有励磁绕组，在励磁绕组中通以直流电流，其磁通从转子N极出发，经过气隙、定子铁芯、气隙进入转子S极构成回路，如图

（2-1）所示。

xnyNzS 图（2-1） 若汽油机带动发电机转子以反时针方向旋转，则转子磁极的磁力线将切割定子的电枢绕组，由电磁感应定律可知，在电枢绕组中，将感应出交流电势。设气隙的磁感应强度βδ按正弦规律变化，则交流电势e为：

e=βδιV =βmιV sinωt=Emsinωt （2-1）

由于三相绕组在空间互差120°电角度，在图（2-1）所示逆时针方向旋转时，磁力线先切割U相绕组，再切割V、W相绕组，因此定子三相绕组电势大小相等，相位彼此相差120°。设相电势的最大值为Em，U相 电势的初相为零，则三相电势的瞬时值为：

eu=Emsinωt

ev=Emsin（ωt-120°）

ew=Emsin（ωt-240°） （2-2）

三相电势的波形和向量图如图2-2所示。

e

eu ev ew

0

T

T

t

T

图2-2 三相电势波形图和向量图

当转子磁极为一对极时，转子旋转一周绕组中感应电势正好变化一次，当电机为p对极时，则转子旋转一周时，感应电势变化P次。设转子每分钟旋转数为n，则转子每pn

秒钟旋转 转。因此感应电势每秒钟变化pn 次，即电势的频率为：

60

n

f= （赫）

60

由此可见，感应电势的频率f等于电机的极对数p与转子每秒种的转速 n

60 的乘积。我国国家标准规定，工业交流电的频率为50周/秒，因此，同步发电机的转速n与电频率f之间，有严格不变的关系。即当电网频率一定时，同步电机的转速n= n

60

为一恒值，亦即要求带动发电机的汽油机转速不变。如果发电机的转速很不稳定，那么就不能获得恒定频率的交流电，所以在汽油机上都附有调速器来实现稳定转速的目的。

在图（2-1）中，把三相绕组的出线端接上三相负载，便有电能输出，也就是发电机把机械能转变为电能输出。

第三章：发电机电压建立过程

我们生产的发电机，它的励磁电流都是来自发电机本身，而不是由别的电源供给的，这种励磁方式称自励式发电机。发电机之所以能做成自励式，是基于铁磁性材料（如钢材）具有两个特点：一是铁磁性材料一旦被磁化，去掉励磁电流后磁通不再变为零，而是还残留一点剩磁；第二是铁磁性材料在被磁化过程中，磁通和励磁电流，在磁感应强度不大的时候磁通Φ与励磁电流If成正比。但磁感应强度大到一定程度后，磁通Φ与励磁电流If不再成正比，而是励磁电流增加快，磁通Φ增加得慢，甚至不再增加，这种现象叫磁饱和。如图3-1所示，图3-1称为铁芯的磁化曲线。

发电机装配完毕后需要试机，先用

12V蓄电池给转子充磁，即把电池“+”极接在正电刷上（靠外的一 个Ф 电刷）；电池“-”极接在负电刷上（靠里边的一个电刷）使转子绕

图3-1剩磁曲线

组中通入直流电流，铁芯中产生磁场，待几秒种把电池去掉，这时，转子绕组虽然没有励磁电流，但铁芯中有剩磁。

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