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發(fā)電機無觸點點火系統(tǒng)之所以應(yīng)用較廣是因為這個原因
無觸點磁電機點火系統(tǒng)
無觸點磁電機點火系統(tǒng)是通過觸發(fā)線圈(傳感器)獲取觸發(fā)電流的,通過控制晶體管或晶閘管來控制點火線圈初級電流的通斷,使次級線圈產(chǎn)生高電壓。無觸點磁電機點火系統(tǒng)又稱為磁電機半導(dǎo)體點火系統(tǒng),簡稱PEI。無觸點點火系統(tǒng)無需保養(yǎng),成本不高,技術(shù)上也不復(fù)雜,所以應(yīng)用較廣。現(xiàn)在的小型柴油機幾乎全部都使用這種無觸點磁電機點火系統(tǒng)。
無觸點磁電機點火系統(tǒng)按照點火能量儲存方式的不同,可分為電感式和電容式兩種。目前,在小型柴油機(摩托車和柴油發(fā)電機組)上廣泛使用的是電容式。電容式點火系統(tǒng)是以磁電機為電源,將點火能量儲存在電容器中的點火系統(tǒng),簡稱CDT點火系統(tǒng)。根據(jù)觸發(fā)線圈結(jié)構(gòu)形式的不同,CDT點火系統(tǒng)又分為帶觸發(fā)線圈的CDI點火系統(tǒng)和不帶觸發(fā)線圈的CDI點火系統(tǒng)。下面以帶觸發(fā)線圈的CDT點火系統(tǒng)為例講解無觸點磁電機點火系統(tǒng)的工作原理。
電容放電無觸點磁電機點火系統(tǒng)主要由磁電機、山東濟寧當?shù)仉娮狱c火器、山東濟寧當?shù)攸c火線圈和火花塞等組成。
(1)電機
磁電機是永磁交流發(fā)電機的簡稱,它是點火系統(tǒng)和其他用電設(shè)備的電源。磁電機是借 磁鐵轉(zhuǎn)子繞定子旋轉(zhuǎn)時,使固定在定子上的線圈切割磁力線而發(fā)電。根據(jù)轉(zhuǎn)子和定子的相互位置,磁電機可分為如下兩種類型:內(nèi)轉(zhuǎn)子式磁電機和外轉(zhuǎn)子電機。
摩托車和機組等用的磁電機轉(zhuǎn)子常與飛輪做成一體。常用的四極外轉(zhuǎn)子裝在飛輪內(nèi),在飛輪上固定四塊尺寸、山東濟寧當?shù)匦螤钕嗤描F氧體材料制成的磁鐵,并沿徑向充磁,相鄰磁鐵的極性相反。飛輪體為導(dǎo)磁良好的低碳鋼,是磁路的組成部分。
在作為定子的底板上固定著充電線圈、山東濟寧當?shù)赜|發(fā)線圈和信號、山東濟寧當?shù)卣彰骶€圈等。充電線圈向點火系統(tǒng)電子點火器中儲能電容器充電。觸發(fā)線圈輸出觸發(fā)脈沖送出點火信號。信號、山東濟寧當?shù)卣彰骶€圈分別向摩托車信號系統(tǒng)和照明系統(tǒng)供電。
四極外轉(zhuǎn)子磁電機,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)180°,穿過定子線圈鐵芯的磁通和產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變化一個周期。也就是說,轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周,線圈上的磁通和感應(yīng)電動勢變化兩個周期。
(2)電子點火器
電子點火器的全部電子元件通常都封裝在一起。其工作過程可分三個階段:充電、山東濟寧當?shù)赜|發(fā)和放電。
①充電 充電線圈的感應(yīng)電動勢是正、山東濟寧當?shù)刎摻蛔兊摹.斊潆妱觿菰趫D示的上端為正時,經(jīng)二極管向儲能電容器充電到所需的點火電能。在充電回路中,點火線圈的匝數(shù)少,電感不大,它對電容器充電沒有明顯的影響。
磁電機在低速段,隨著轉(zhuǎn)速的升高,充電線圈的電動勢增大,電容器上的端電壓迅速上升。在高速段,雖充電線圈電動勢繼續(xù)增大,但由于充電時間縮短和充電線圈中的自感電動勢增加,電容器上的端電壓反而下降,這對點火系統(tǒng)的高速性能不利。
采用小容量的電容器可提高點火系統(tǒng)的高速性能。因為電容器的充電時間常數(shù)與電容器的容量成正比。減小電容量,可以減小充電時間常數(shù),加快電容器的充電,電容器端電壓得以。當點火開關(guān)閉合時,則充電線圈搭鐵,電容器不能充電,點火系統(tǒng)停止工作。
②觸發(fā) 來自觸發(fā)線圈上的電子點火器的觸發(fā)信號通過由觸發(fā)線圈電動勢的正端一二極管VD2一限流電阻R1—R2、山東濟寧當?shù)谻2組成的高通濾波器(使觸發(fā)電流更陡一些)一曰日日閘管SCR控制極(和R3)一觸發(fā)線圈電動勢的負端的觸發(fā)電流,使晶閘管SCR導(dǎo)通。限流電阻R1的作用是限制觸發(fā)電流,使其不超過晶閘管的允許值。分流電阻R3用以調(diào)整并穩(wěn)定觸發(fā)電流。二極管VD2阻止觸發(fā)線圈L4的負脈沖加于晶閘管SCR控制極上。為滿足柴油機在啟動等低速時的點火要求,觸發(fā)線圈L4的匝數(shù)較多。
③放電 晶閘管SCR觸發(fā)導(dǎo)通時,電容器上的電能經(jīng)晶閘管SCR陽極、山東濟寧當?shù)仃帢O向點火線圈初級繞組Ll迅速放電,點火線圈鐵芯磁通迅速變化,在次級繞組上感應(yīng)出使火花塞產(chǎn)生電火花的高壓。
點火提前角由飛輪、山東濟寧當?shù)厍S及充電線圈、山東濟寧當?shù)赜|發(fā)線圈的相互安裝位置決定。對四極外轉(zhuǎn)子式磁電機而言,飛輪旋轉(zhuǎn)一周,充電線圈、山東濟寧當?shù)赜|發(fā)線圈產(chǎn)生兩次正脈沖,電容完成充、山東濟寧當?shù)胤烹妰蓚€循環(huán),晶閘管導(dǎo)通兩次,火花塞跳火兩次。對于二沖程柴油機來說,有一次是多余的,但沒有壞處,因為它是發(fā)生在排氣沖程。但對四沖程柴油機來說,則產(chǎn)生4次點火,有3次是多余的,這些多余的跳火會影響柴油機的正常工作。為此,常在飛輪外邊緣安裝單獨的觸發(fā)線圈的磁鐵,使觸發(fā)線圈在飛輪旋轉(zhuǎn)一圈中產(chǎn)生一個脈沖,火花塞只跳火一次。
電容放電式點火系統(tǒng)能產(chǎn)生快速上升的高電壓;能有效地抑制高壓點火電路中諸如火花塞積炭污染出現(xiàn)的電氣故障;在高轉(zhuǎn)速,觸發(fā)脈沖電壓升高,晶閘管控制極觸發(fā)電壓提前到達,晶閘管提前導(dǎo)通,點火可自動提前,這使電容放電式點火系統(tǒng)在高速范圍能產(chǎn)生一個穩(wěn)儲能量,增大點火電壓和點火能量。其主要缺點是電壓上升快產(chǎn)生過大的無線電干擾;放電時間短,火花持續(xù)僅0.1~0.3ms,不能保證混合氣特別是稀混合氣的完全燃燒,不但增加了有害氣體的排放量,而且惡化了燃油經(jīng)濟性,所以其使用范圍受到較大限制。



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發(fā)電機發(fā)電時,如沒有電器在用電,發(fā)出來的電都去哪里了?
發(fā)電機發(fā)電,假如沒有電器在用電,相當于負載這邊是開路的,也就是發(fā)電機線圈的并沒有形成回路,沒有回路是沒有電流的,根據(jù)電功率的定義,電功率P=電壓U*電流I,因為回路沒有電流,所以電功率P=0,也就是沒有電功率輸出,相當于本質(zhì)上并沒有發(fā)電,當然談不上損失了。
電動勢只是一種能力
根據(jù)電磁定律,導(dǎo)體運動切割磁力線的時候,會在導(dǎo)體兩端形成感生電動勢。電動勢在物理學上是這樣定義的,單位正電荷被電場力從電源的負極,經(jīng)過電源內(nèi)部,達到電源正極時所做的功的大小。
光看定義,電動勢是比較抽象的,不太好理解。可以顧名思義把電動勢理解成讓電子產(chǎn)生運動趨勢的一種本領(lǐng),一種能力。好比處于高處水池里邊的水,老想流出去,流到下游去這樣一種趨勢。又好比說一個人很會賺錢,口袋老是裝了滿滿的,這種也是一種能力。發(fā)電過程,電動勢也反應(yīng)發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)換成電能的一種能力本領(lǐng)。
有本領(lǐng)有能力,不做事,相當于能力體現(xiàn)不出來,也等同于沒有能力,好比上邊說到有賺錢能力的人,并沒有把錢花掉,和窮人沒有兩樣一個道理。當沒有任何負載接入發(fā)電機的回路里邊,回來沒有電流,并沒有產(chǎn)生電功率。但是導(dǎo)體切割磁力線是存在的,所以有電動勢,展現(xiàn)了發(fā)動機能發(fā)電的一種本領(lǐng)而已。再次回到水池裝滿水了,但是水閥是關(guān)閉著的,并沒有水漏出去一樣的道理,并沒有什么損失,水還在水池里邊。
導(dǎo)體沒有切割磁力線時候,正負極兩端都是中性的,因為金屬正電荷和電子是完全一致的,導(dǎo)體沒有對外顯示出任何帶電狀態(tài)。當切割磁力線的時候,正電荷從負極移動到正極,可以理解成電磁力讓正電荷和電子實現(xiàn)了在這一段導(dǎo)體上分離了一些出來,正極聚焦了正電荷,而負極聚集了電子,這樣分別在導(dǎo)體兩頭呈現(xiàn)出不同的帶電狀態(tài)來。正負電荷分離出來的數(shù)量越多,代表發(fā)電機的電動勢越強,發(fā)電能力也越強。因為沒有負載接入,而發(fā)電機的發(fā)電能力是有限的,導(dǎo)體的能分離出來的數(shù)量也是有限的,到了一定程度,正負電荷不再繼續(xù)分離增加了,發(fā)電機怎么轉(zhuǎn),都不會再有新的正電荷從負極移動到正極了。好比水池里邊的水已經(jīng)滿了,水泵再往里邊送水,也送不進去這個道理。
電能的轉(zhuǎn)化看電流
燈泡發(fā)光,是因為電流流過鎢絲等東西,轉(zhuǎn)換成熱能或者光能,而風扇在轉(zhuǎn),也是電流流過電機內(nèi)部,讓電能轉(zhuǎn)換成動能。要讓負載工作同時消耗電能,必須要有電流流過負載本身,這樣電能才可以轉(zhuǎn)換成其他形式的能。
發(fā)電機帶動負載發(fā)電時候,機械能會因為切割磁力線存在,發(fā)電機線圈內(nèi)部會分離出來正負電荷,讓正電荷跑到正極,負電荷保留在負極,轉(zhuǎn)換成電能,而電能因為有回路,讓正電荷從正極,經(jīng)過負載,流回負極,這樣相當于正電荷做了一個封閉的循環(huán),回到了初的位置了,讓正負電荷中和,這樣機械能再次在發(fā)電機線圈內(nèi)部分離正負電荷,重復(fù)這個流程,這樣一個流程就是有源源不斷電流產(chǎn)生的過程。
發(fā)電機可以看成一個電壓源,電動勢代表這個電壓源的能力,電壓是穩(wěn)定的,發(fā)電機輸出的電功率大小,取決于負載這邊的電流大小,電流越大,發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)換成電能的數(shù)量會越多。反過來,如果負載沒有電流,發(fā)電機實際上是在空轉(zhuǎn),除了一些摩擦力在消耗能量外,并不會有機械能轉(zhuǎn)換成電能,不存在白白損失的問題

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