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      拖拉機(jī)上發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與常見故障分析

      2020-11-02 13:22:28于鳳閣
      農(nóng)機(jī)使用與維修 2020年10期
      關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)特點(diǎn)故障分析拖拉機(jī)

      于鳳閣

      摘 要: 發(fā)電機(jī)是拖拉機(jī)上的主要電源設(shè)備之一,通過對(duì)拖拉機(jī)上常用的兩種發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行介紹,提高人們對(duì)拖拉機(jī)上發(fā)電機(jī)的認(rèn)知,通過對(duì)發(fā)電機(jī)常見故障產(chǎn)生原因及診斷排除方法的分析與總結(jié),為拖拉機(jī)電氣維修人員工作提供參考。

      關(guān)鍵詞: 拖拉機(jī);發(fā)電機(jī);結(jié)構(gòu)特點(diǎn);故障分析

      中圖分類號(hào): S219.07? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

      doi:10.14031/j.cnki.njwx.2020.10.050

      0 引言

      拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械上裝有蓄電池,供電氣設(shè)備運(yùn)行使用,但蓄電池存儲(chǔ)的電能非常有限。例如啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),起動(dòng)機(jī)要消耗蓄電池大量電能,若不及時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充充電,就不能滿足不斷增多的用電設(shè)備的需求,也就很難保證拖拉機(jī)的正常運(yùn)行。為此在拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械上裝備了發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)的作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能,向除起動(dòng)機(jī)以外的所有用電設(shè)備供電,并及時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電,可以說發(fā)電機(jī)是拖拉機(jī)電氣系統(tǒng)的主要電源。拖拉機(jī)上使用的發(fā)電機(jī)常見的有永磁交流發(fā)電機(jī)和硅整流發(fā)電機(jī)。本文將對(duì)這兩種發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及常見故障做重點(diǎn)講述,提高人們對(duì)拖拉機(jī)上發(fā)電機(jī)的認(rèn)知。

      1 永磁交流發(fā)電機(jī)

      1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

      永磁交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用可靠,維修方便。缺點(diǎn)是永久磁鐵易退磁,并且發(fā)電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),燈光不亮,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停熄時(shí),即隨之熄滅。

      永磁交流發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子兩大部分組成,轉(zhuǎn)子用螺釘連同罩板直接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上,工作時(shí)隨飛輪一起旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的骨架上固定著六塊永久磁鐵,南、北極相向排列。為了加強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度,在磁鐵表面粘貼有導(dǎo)磁片。

      定子用螺栓固定在曲軸主軸承蓋側(cè)壁上,它由三組硅鋼片疊成的月牙形鐵芯和繞在鐵芯上的感應(yīng)線圈組成,三組線圈是同相位的,互相獨(dú)立的繞組,每個(gè)繞組的首端分別與發(fā)電機(jī)殼體上的三個(gè)火線接線柱相連接,各繞組的尾端共同接到發(fā)電機(jī)殼體上的搭鐵接線柱上。定子繞組密封良好,在柴油機(jī)熱狀態(tài)和油水污泥侵蝕后仍能正常工作。

      定子和轉(zhuǎn)子的徑向單邊間隙為0.50~0.75 mm,在柴油機(jī)曲軸主軸承所允許的最大磨損情況下,不會(huì)發(fā)生定子和轉(zhuǎn)子相摩擦的“掃膛”現(xiàn)象。當(dāng)使用中發(fā)現(xiàn)主軸承磨損嚴(yán)重、影響發(fā)電機(jī)電壓時(shí),可通過改變?cè)卵佬味ㄗ予F芯和轉(zhuǎn)子之間的間隙加以調(diào)整。加大間隙,電壓降低,減小間隙,電壓增高。

      1.2 常見故障原因分析

      (1)發(fā)電機(jī)不發(fā)電或輸出電壓過低的原因。①發(fā)電機(jī)傳動(dòng)皮帶打滑或張緊彈簧過松,致使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速過低。②引線接頭松脫或火線引出線碰鐵短路。③定子繞組斷路、匝間短路或碰鐵。④永磁轉(zhuǎn)子表面吸有鐵屑等導(dǎo)磁物質(zhì),磁路局部短路,致使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)降低。⑤永磁轉(zhuǎn)子由于受熱、振動(dòng)或磁在空隙中的消耗而退磁造成磁通量減少。

      (2)發(fā)電機(jī)過熱的原因。①軸承缺油潤(rùn)滑不良或軸承間隙過小,致使軸承因劇烈磨損產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。②軸承嚴(yán)重偏磨或損壞以及轉(zhuǎn)子軸彎曲而引起轉(zhuǎn)子與定子鐵芯碰擦(俗稱“掃膛”),致使摩擦生熱。③定子繞組匝間短路或引出線碰鐵短路以及接線錯(cuò)誤,使發(fā)電機(jī)內(nèi)部因產(chǎn)生短路電流而發(fā)熱。

      1.3 故障診斷排除

      發(fā)動(dòng)機(jī)以正常轉(zhuǎn)速帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),如果火線與機(jī)體劃擦?xí)r,無火花出現(xiàn),表明發(fā)電機(jī)不發(fā)電,如火花微弱,則表明輸出電壓過低。

      當(dāng)發(fā)電機(jī)不發(fā)電或電壓過低時(shí),首先檢查調(diào)整皮帶張緊度,當(dāng)調(diào)整無效時(shí),才能拆開發(fā)電機(jī)清除雜質(zhì),檢查轉(zhuǎn)子的磁性和發(fā)電機(jī)線圈有否短路(或碰鐵)。

      當(dāng)發(fā)電機(jī)由于軸承發(fā)熱而過熱時(shí),應(yīng)檢查發(fā)電機(jī)的軸承潤(rùn)滑脂,必要時(shí)更換新潤(rùn)滑脂;另一方面應(yīng)檢查軸承間隙。如固定前后端蓋的長(zhǎng)螺栓擰得過緊,應(yīng)重新調(diào)整,直到用手轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子感到靈活為止。

      當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子碰擦發(fā)熱時(shí),如由于軸承摩損所致,應(yīng)更換軸承并修圓轉(zhuǎn)子才能消除。但不能使氣隙增大,且在安裝時(shí)要保證氣隙一致。

      2 硅整流發(fā)電機(jī)

      2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

      目前,大中型拖拉機(jī)普便采用硅整流發(fā)電機(jī)。硅整流發(fā)電機(jī)是一種三相交流發(fā)電機(jī)經(jīng)三相橋式全波整流后形成的直流發(fā)電機(jī)。它與過去的直流發(fā)電機(jī)相比,具有體積小、故障率低、維修方便以及低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)蓄電池的充電性能好等特點(diǎn),所以被眾多的汽車和拖拉機(jī)所采用。

      硅整流發(fā)電機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、定子及硅整流器組成。當(dāng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),由蓄電池向硅整流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組供電(在硅整流發(fā)電機(jī)建立正常的14 V電壓后,轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組電流改由發(fā)電機(jī)自己供給,由他勵(lì)轉(zhuǎn)為自勵(lì)),并產(chǎn)生磁場(chǎng),由于轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組有電流通過,便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),相當(dāng)于電樞(定子)不斷切割磁力線,這樣便在電樞繞組中產(chǎn)生對(duì)稱三相交流電。之后,交流電被輸入硅整流調(diào)節(jié)器,經(jīng)整流后成為直流電向外輸出,供給各用電設(shè)備。同時(shí),當(dāng)發(fā)電機(jī)的輸出電壓高于蓄電池的電壓時(shí),發(fā)電機(jī)向蓄電池充電。

      硅整流發(fā)電機(jī)工作時(shí),發(fā)電機(jī)電樞繞組具有一定的電感,對(duì)其中通過的交流電呈現(xiàn)感抗,因而能限制其電流過大輸出,不需要另加限制電流裝置。由于硅二極管具有單向?qū)щ娞匦?,能防止蓄電池向發(fā)電機(jī)電樞繞組倒放電,因此無需安裝逆流切斷器。但硅整流發(fā)電機(jī)的電壓隨著轉(zhuǎn)速變化而變化,為了得到恒定的電流,需安裝電壓調(diào)節(jié)器,簡(jiǎn)稱調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器使發(fā)電機(jī)的輸出電壓限制在工作電壓范圍內(nèi),而不會(huì)隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而升高。

      2.2 常見故障原因分析

      (1)不充電。柴油機(jī)在高于怠速以上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),電流表指示不充電,故障原因:①發(fā)電機(jī)電樞和磁場(chǎng)接線柱絕緣損壞或接觸不良。②滑環(huán)絕緣損壞。③電刷在其架內(nèi)卡滯,造成與滑環(huán)接觸不良。④硅二極管擊穿、短路或斷路。⑤定子或轉(zhuǎn)子線圈斷路、短路或搭鐵。⑥轉(zhuǎn)子爪極松動(dòng)。⑦電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電壓過低,或第一對(duì)觸點(diǎn)燒蝕(接不通),第二對(duì)觸點(diǎn)燒結(jié)(斷不開)。

      (2)輸出電壓過高,故障原因:①調(diào)節(jié)電壓過高,需用電壓表檢查。如果調(diào)節(jié)電壓超過規(guī)定值,則必須重新調(diào)整至規(guī)定范圍內(nèi)。電壓的測(cè)量可以在發(fā)動(dòng)機(jī)中等轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)行,將電壓表的正表筆搭在調(diào)節(jié)器“火線”接線柱上,負(fù)表筆搭在調(diào)節(jié)器的底座上,測(cè)出的電壓值即調(diào)節(jié)器起作用時(shí)發(fā)電機(jī)“+”、“-”極之間的電壓值。②調(diào)節(jié)器線圈末端脫落,不起調(diào)節(jié)作用,可重新焊牢。

      (3)輸出電壓過低,故障原因:①二極管損壞一個(gè)或兩個(gè)。②定子繞組有一相連接不良或脫開。③滑環(huán)積污,炭刷與滑環(huán)接觸不良。④調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電壓過低。⑤傳動(dòng)皮帶打滑。

      2.3 故障診斷排除

      發(fā)電機(jī)在使用中出現(xiàn)的故障主要有:不充電、輸出電壓過低和輸出電壓過高。

      發(fā)電機(jī)的工作情況除可在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試外,也可用萬用表或燈泡在拖拉機(jī)上進(jìn)行檢查。用萬用表檢查時(shí),先拆除發(fā)電機(jī)上的原有導(dǎo)線,將萬用表與發(fā)電機(jī)的正、負(fù)極接線柱連接。將萬用表撥至直流電壓為0~50 V的擋位。

      啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),合上蓄電池與發(fā)電機(jī)間的開關(guān),此時(shí)發(fā)電機(jī)以他勵(lì)方式工作,電流表指示放電。逐漸提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速,正常時(shí),發(fā)電機(jī)電壓應(yīng)逐漸上升。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓與蓄電池電壓相等時(shí),電流表指針指在“0”位。斷開開關(guān),發(fā)電機(jī)開始自勵(lì)。繼續(xù)提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,并觀察電壓表的指示情況,若電壓隨轉(zhuǎn)速增加而繼續(xù)升高,表明發(fā)電機(jī)正常,否則,表明發(fā)電機(jī)有故障。

      用燈泡檢查時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)以較低的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。將拖拉機(jī)上聯(lián)接到發(fā)電機(jī)“電樞”接線柱的導(dǎo)線拆掉,使發(fā)電機(jī)電樞與蓄電池脫開,然后將燈泡的一端引線搭發(fā)電機(jī)“電樞”接線柱,另一端引線搭發(fā)電機(jī)外殼,如果燈泡發(fā)亮,則表示發(fā)電機(jī)是正常的,否則說明發(fā)電機(jī)不發(fā)電。

      必須注意,拖拉機(jī)在行駛過程中,電流表指示的充電電流很小或接近于零,往往是正常的。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),由于蓄電池供起動(dòng)機(jī)用電,使發(fā)電機(jī)的端電壓與蓄電池的端電壓出現(xiàn)差值,所以開始時(shí)充電電流大。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作一段時(shí)間后,蓄電池逐漸充足,它的端電壓逐漸上升,發(fā)電機(jī)的端電壓與蓄電池的端電壓差值逐漸減小。這時(shí),電流表指示的充電電流也就逐漸減小。當(dāng)蓄電池充足電時(shí),發(fā)電機(jī)的端電壓與蓄電池的端電壓已很接近,電流表指示的充電電流很小或接近于零,所以如果在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后一段時(shí)間內(nèi)充電電流大,而后逐漸減小,這說明充電系統(tǒng)是正常的。

      嚴(yán)禁用短接打火的方法來檢查發(fā)電機(jī)是否發(fā)電。使用中當(dāng)出現(xiàn)不充電的故障時(shí),不少駕駛員常采用直流發(fā)電機(jī)的檢查經(jīng)驗(yàn),以短接打火的方法來檢查硅整流發(fā)電機(jī)是否發(fā)電,即:用一根導(dǎo)線將發(fā)電機(jī)上的“+”接柱與“F”接柱短接起來,再?gòu)摹?”接柱上引線(或直接用改錐),使線端在發(fā)電機(jī)殼體上作打火試驗(yàn)。這種方法不但檢查不出故障,而且還會(huì)導(dǎo)致事故性損壞,應(yīng)嚴(yán)禁采用。

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