整流器的原理和維修技巧.doc

在采用交流發(fā)電機的電源系統(tǒng)中，整流器是該系統(tǒng)的重要組成部分。整流器實際上是一個硅二極管或由幾個硅二極管組成，它的外形、結(jié)構(gòu)和符號如圖 1所示。硅二極管則由一個 PN 結(jié)加上電極引線和外殼所構(gòu)成，它的兩個電極，正極接 P 型區(qū)，負極接 N 型區(qū)。一、整流器的作用 整流器用在交流發(fā)電機電源系統(tǒng)中，其作用一是將交流發(fā)電機產(chǎn)生的交流電變?yōu)橹绷麟姡詫崿F(xiàn)向用電設(shè)備供電和向蓄電池充電；二是限制蓄電池電流倒流回發(fā)電機，保護發(fā)電機不被逆電流燒壞。硅二極管具有單向?qū)щ姷奶匦裕丛诠瓒O管兩端加上一定的電壓（電源正極接二極管正極，電源負極接二極管的負極）時，二極管就導(dǎo)通，有電流流過，反之，二極管不導(dǎo)通，無電流通過。這樣，電流只能從一個方向通過。人們利用二極管的這個特性，制成整流器。當給整流器加上交流電壓時，只允許交流電的正半周通過，而負半周不通過，因此在整流器的負端便輸出脈動直流電。二、整流器的種類及結(jié)構(gòu) 1. 單相半波整流器 圖2所示是單相半波整流電路圖，它由磁電機、整流器、用電設(shè)備和蓄電池組成。當永久磁鐵旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，定子繞組切割磁力線后便產(chǎn)生交流電壓，由一個硅二極管完成半波整流，整流后的直流（脈動）電供給用電設(shè)備和向蓄電池充電。鈴木 A100 、 AX100 、 TR125 及雅馬哈 DX100 等型號的摩托車均采用這種電路。這是最簡單的整流電路。 2. 單相全波橋式整流器 幸福 XF250C 、 D 型摩托車采用的電源電路為單相橋式整流電路，如圖3所示。封裝在散熱片內(nèi)的四只硅二極管組合成單相全波橋式整流器。當發(fā)電機輸出交流電時，在交流電的正半周（ A 正 B 負），電流從 A 端、二極管 VD3 、蓄電池正極、負極、二極管 VD2 到 B 端；在負半周時（ A 負 B 正），電流從 B 端、二極管 VD1 、蓄電池正極、負極、二極管 VD4 到 A 端。幸福 XF250 系列摩托車用電設(shè)備均使用直流電，因此供電電流、電壓要相應(yīng)地提高一些，利用全波橋式整流器完全可以勝任這一點。 3. 三相全波橋式整流器 三相交流發(fā)電機配用的整流器是三相全波橋式整流器，電路如圖4所示。整流器由六只大功率硅二極管（ VD1 VD6 ）組成，其中三個正極管（ VD1 VD3 ），三只負極管（ VD4 VD6 ），分別用不同色點區(qū)分或管殼上有“ + ”、“ - ”標記。 VD7 、 VD8 、 VD9 為三只小功率硅二極管，專用于向發(fā)電機激磁繞組提供激磁電流，因此稱為激磁二極管。 VD10 、 VD11 與發(fā)電機中性點相接，用以提高發(fā)電機輸出功率。有些整流器未使用這兩只小功率二極管。 整流器的工作過程如圖5所示。相位依次相差 120 的三相交流電，在 0 1 時刻， C 相電動勢為正， B 相為負， A 相為零到正，但很小，二極管 VD3 、 VD5 工作，電流從 C 相繞組流出，經(jīng)過 VD3 、用電設(shè)備、 VD5 流回 B 相；在 1 2 時刻， A 相電動勢為正， B 相為負， VD1 、 VD5 工作，電流從 A 相繞組流出，經(jīng) VD1 、用電設(shè)備、 VD5 流回 B 相；在 2 3 時刻， A 相電動勢為正， C 相為負， VD1 、 VD6 工作，電流從 A 相繞組流出，經(jīng) VD1 、用電設(shè)備、 VD6 流回 C 相繞組。依此類推，可得出后幾個時刻中整流器的工作情況。 由以上分析可知，電路中的六只二極管（ VD1 VD6 ）是成對輪流導(dǎo)通的，而且在某一時刻，只有兩只二極管在工作，即一只正管，一只負管。三相交流電經(jīng)過整流，變?yōu)槊}動直流電，波形見圖 6。但它的脈動很小，完全能夠滿足用電設(shè)備的要求。各種整流器所用的硅二極管，根據(jù)電路要求其型號各不相同，其額定整流電流、反向工作電壓也不相同。單相半波整流器硅二極管的額定整流電流為 5A 以上，反向工作電壓不得低于 100V 。單相全波橋式整流器中每個硅二極管的額定整流電流應(yīng)大于 5A ，反向工作電壓不得低于 200V 。三相全波橋式整流器的六只大功率硅二極管的型號為 ZQ15 ，其額定整流電流為 15A ，反向工作電壓大于 200V ；其余五只小功率硅二極管的額定整流電流不應(yīng)低于 1A ，反向工作電壓應(yīng)大于 400V ，如 2CZ85F 、 IN4007 等均可使用。硅整流二極管根據(jù)電路要求需嚴格選用，如果參數(shù)達不到要求，在使用中極易損壞，從而影響整個整流器以及電源電路的正常工作。6三、整流器的常見故障 整流器在使用過程中容易出現(xiàn)故障，即硅二極管短路、漏電或斷路等。這些故障的產(chǎn)生，都會引起整流器工作不正常，甚至不能工作。 1. 二極管短路二極管內(nèi)部擊穿短路，變?yōu)閷?dǎo)體，磁電機工作時整流器沒有直流輸出，從而不能向用電設(shè)備供電和向蓄電池充電，同時會使蓄電池電流倒流回發(fā)電機，造成發(fā)電機繞組燒壞。 2. 二極管漏電二極管正、反向電阻相差太小，會產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，使整流輸出的直流電壓降低，因此達不到滿意的整流效果。 3. 二極管斷路二極管內(nèi)部斷路，交流電正半周不能通過，從而起不到整流作用，整流器輸出端無電壓，致使蓄電池電壓逐漸下降，用電設(shè)備不能正常工作。四、整流器的故障檢查方法 如果發(fā)現(xiàn)整流器出現(xiàn)故障，應(yīng)對其進行檢查。 整流器的主要故障是二極管損壞。在檢查二極管時，常用如下方法。 1. 直觀檢查法用眼直接觀察二極管外殼是否有燒焦、裂縫等現(xiàn)象。如有上述現(xiàn)象說明二極管損壞。 2. 手摸檢查法對可疑二極管用手指觸摸其外殼，如果感覺管殼溫度過高，甚至發(fā)燙，說明此二極管已擊穿或嚴重漏電。 3. 試燈檢查法 用蓄電池作電源，取一只儀表燈泡（燈泡額定電壓應(yīng)與蓄電池電壓相等），對硅二極管進行單向?qū)щ娦阅軝z查。方法見圖 7所示：在蓄電池正負極上各接一根導(dǎo)線，使其通過試燈交替地接在硅二極管的兩電極上，這樣測試兩次。如果試燈一次亮一次不亮，說明這只硅二極管是良好的；如果兩次都亮，說明硅二極管已擊穿短路不能使用；如果兩次測試試燈全不亮，說明硅二極管內(nèi)部斷路而損壞。 4. 萬用表檢查法 將萬用表置于歐姆擋，測硅二極管的電阻值，然后將正負表筆對調(diào)一下再測一次。若兩次測得的電阻一大一小，且大的那一次趨于無窮大，而小的那一次幾乎接近零，那么這只二極管是好的，見圖8 。在測量的同時還可以知道二極管兩端的正負。當指針指示小阻值時負表筆接的那一端為二極管的正極。 兩次測量可能出現(xiàn)下面幾種情況： （ 1 ）一次接近無窮大（ 10k 以上），而一次較小（ 10 以下），說明這只二極管是良好的。 （ 2 ）兩次都為無窮大（表針不動），說明這只二極管已斷路。 （ 3 ）兩次都很小（表針指示近似零），說明這只二極管已短路。 （ 4 ）兩次阻值都一樣（或大或小），說明這只二極管無整流作用。 （ 5 ）兩次測量的電阻值相差不太大，即為反向漏電，說明這只二極管整流性能不好。 （ 6 ）測量時電阻值不穩(wěn)定，說明這只二極管內(nèi)部接觸不良。在用萬用表測量整流器二極管時，應(yīng)拆開整流器與定子繞組及其他電氣設(shè)備的連接線（尤其是蓄電池火線），以免測量時有誤或?qū)⑷f用表燒壞。 五、整流器的使用整流器結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。 若能正確使用，不但故障少且壽命長。如果使用不當，則會很快損壞。 因此，在日常使用時應(yīng)注意以下幾點。（ 1 ）使用硅整流器的電源電路，均為負極搭鐵。蓄電池搭鐵極性必須與此相同，否則，蓄電池將通過二極管放電，使二極管立即燒壞。（ 2 ）發(fā)電機工作時，不要用試火的方法檢查硅整流器，否則容易損壞硅二極管。（ 3 ）發(fā)電機不充電或充電電流很小時，應(yīng)及時排除故障，否則會因一個二極管損壞而造成其他二極管或發(fā)電機繞組損壞。（ 4 ）在檢查整流器故障時，不允許用兆歐表或 220V 交流電，否則會燒壞硅二極管。（ 5 ）不允許在長時間拆除蓄電池或蓄電池接觸不良的情況下讓整流器工作。因為蓄電池拆除后，當斷電器觸點斷開時，低壓線圈會產(chǎn)生 300V 左右的自感電動勢，這個電動勢很容易擊穿整流器。（ 6 ）整流器必須在通風(fēng)良好的條件下使用，并按規(guī)定裝好散熱片；經(jīng)常保持整流器表面干凈，不允許有油污、泥土等。（ 7 ）在更換已損壞的硅二極管時，電烙鐵功率不應(yīng)大于 45W ，且焊接時間不宜太長，必要時需用鑷子將二極管（引線）夾住以便散熱，否則會損壞二極管。（ 8 ）用其他型號的硅二極管代替損壞的硅二極管時，其額定整流電流、反向工作電壓均不能低于原二極管的各項參數(shù)。（ 9 ）更換三相全波橋式整流器的大功率硅二極管時，必須使所換硅二極管與原來的硅二極管極性相同。硅二極管裝入座孔后，必須是緊配合，不應(yīng)松動，以免與座孔接觸不良影響散熱而燒壞硅二極管。如果座孔太松，可用適當厚度的紫銅皮墊在硅二極管底座周圍。如果太緊可用鉸刀將座孔適當鉸大一些。（ 10 ）更換其他小功率硅二極管時要注意極性，應(yīng)將二極管的正極接交流電，這時負極將輸出直流電。六、整流器故障排除實例 實例一：一輛鈴木 AX100 型摩托車，前大燈亮度嚴重不足，且喇叭聲音沙啞。根據(jù)現(xiàn)象分析：發(fā)電機發(fā)電不足、照明線路有故障及未使用規(guī)定規(guī)格的燈泡等，都會造成前大燈亮度不足。打開前大燈，檢查燈泡正常，用萬用表交流電壓擋測燈泡底座電壓，不足 4V 。從發(fā)電機照明線圈輸出端（黃色導(dǎo)線）測電壓，仍在 4V 以下，懷疑照明線圈有匝間短路現(xiàn)象，但經(jīng)檢查正常。結(jié)合喇叭聲音沙啞現(xiàn)象繼續(xù)分析檢查，懷疑是發(fā)電機對蓄電池不充電。斷開整流器的一條引線，這時發(fā)現(xiàn)大燈亮度增加，斷定是整流器有問題。將整流器取下，測正、反向電阻值，發(fā)現(xiàn)硅二極管正向電阻值和反向電阻值均接近零，說明硅二極管短路。更換一新的整流器，故障排除。 實例二：一輛幸福 XF250C 型摩托車不能啟動，按電喇叭按鈕無聲音。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)蓄電池電量嚴重不足。更換一新蓄電池后，啟動發(fā)動機，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速在 2000r/min 左右（粗略估計）時，瞬間斷開蓄電池一引線，發(fā)動機立即熄火。由此懷疑是發(fā)電機沒有輸出交流電或整流器有故障。將整流器各引線斷開，測量整流器各二極管，發(fā)現(xiàn)有兩個二極管已擊穿。更換一新的整流器后，故障排除。 實例三：一輛湘江 750 型邊三輪摩托車，無論發(fā)電機轉(zhuǎn)速高低，充電指示燈均不熄滅。湘江 750 型摩托車采用的是激磁式交流發(fā)電機，發(fā)動機剛啟動時