新聞主題	柴油機充電發電機構造和工作原理

 

蓄電池充電發電機有直流發電機和硅整流發電機兩種，目前柴油機上應用較廣泛的是硅整流發電機。當柴油機工作時，硅整流發電機經6只硅二極管三相全波整流后，與配套的充電發電機調節器配合使用給蓄電池充電。

 

一、硅整流發電機的構造

 

硅整流發電機與并勵直流發電機相比具有體積小、重量輕、結構簡單、維修方便、使用壽命長、柴油機低速時充電性能好、相匹配的調節器結構簡單等優點。硅整流發電機主要由定子、轉子、外殼及硅整流器等四部分組成，如圖1所示。

 

圖1 硅整流硅整流發電機構造

 

 

① 轉子

轉子是發電機的磁場部分，它由勵磁線圈、磁極和集電環組成。磁極形狀像瓜子，故稱為爪極。每一爪極上沿圓周均布數個（4、5、6或7個）鳥嘴形極爪。爪極用低碳鋼板沖制而成，或用精密鑄造鑄成。每臺發電機有兩個爪極，它們相互嵌入，如圖2所示。爪極中間放入勵磁線圈，然后壓裝在轉子軸上，當線圈通電后爪極即成為磁極。

轉子上的集電環（滑環）是由兩個彼此絕緣且與軸絕緣的銅環組成。勵磁線圈的兩個端頭分別接在兩個集電環上，兩個集電環與裝在刷架（與殼體絕緣）上的兩個電刷相接觸，以便將發電機輸出的經整流后的電流部分引入勵磁線圈中。

 

圖2 發電機轉子斷面與形狀

 

② 定子

定子由沖有凹槽的硅鋼片疊成，定子槽內嵌入三相繞組，各相線圈一端連在一起，另一端的引出分別與元件板上的硅二極管和端蓋上的硅二極管相連在一起，從而使它們之間的連接方式為星形連接（如圖3所示）。

 

圖3 硅整流發電機與調節器線路

 

③ 前后端蓋

前后端蓋均用鋁合金鑄成形以防漏磁，兩端蓋軸承座處鑲有鋼套，以增加其耐磨性，軸承座孔中裝有滾動軸承。

④ 整流裝置

整流裝置通常是由六只硅整流二極管組成的三相橋式全波整流電路。其中三只外殼為負極的二極管裝在后端蓋上，三只外殼為正極的二極管則裝在一塊整體的元件板上。元件板也用鋁合金壓鑄而成，與后端蓋絕緣。從元件板引一接線柱（電樞接線柱）至發電機外部作為正極，而發電機外殼作為負極。直流電流從發電機的電樞接線柱輸出，經用電設備后至柴油機機體，然后到發電機外殼，形成回路。

 

二、硅整流發電機的工作原理

 

硅整流發電機是三相交流同步發電機，其磁極為旋轉式。其勵磁方式是：在啟動和低轉速時，由于發電機電壓低于蓄電池電壓，發電機是他勵的（由蓄電池供電）；高轉速時，發電機電壓高于蓄電池充電電壓，發電機是自勵的。

當電源開關接通時（如圖3所示），蓄電池電流通過上方調節器流向發電機的勵磁線圈，勵磁線圈周圍便產生磁通，大部分磁通通過磁軛（如圖4所示）和爪形磁極形成N極，再穿過轉子與定子之間的空氣隙，經過定子的齒部和軛部，然后再穿過空氣隙，進入另一爪形磁極4形成S極，最后回到磁軛，形成磁回路。另有少部分磁通在定子旁邊的空氣隙中及N極與S極之間通過，這部分稱為漏磁通。

當轉子磁極在定子內旋轉時，轉子的N極和S極在定子內交替通過，使定子繞組切割磁力線而產生交流感應電動勢。三相繞組所產生的交流電動勢相位差為120°，所發出的三相交流電經六只二極管三相全波整流后，即可在發電機正負接線柱之間獲得直流電。

 

圖4 硅整流發電機磁路系統示意圖

 

 

三、硅整流發電機的輸出特性（負載特性）

 

當保持硅整流發電機的輸出電壓一定時（對12V發電機規定為14V，對24V8-漏磁發電機規定為28V），調整其輸出電流與轉速，就可得到輸出特性曲線，當轉速n達到一定值后，發電機的輸出電流I不再繼續上升，而趨于某一固定值，此值稱為限流值或最大輸出電流值。所以硅整流發電機有一種自身限制電流的性能。這是硅整流發電機最重要的特性。

硅整流發電機磁場繞組的勵磁方式有兩種，一種是由蓄電池供電，稱為他勵；另一種是由發電機自身所發電能供電，稱為自勵。當發電機轉速很低時，須采用他勵方式。這是因為轉子上的剩磁場很弱，在低轉速下產生的電動勢低于二極管導通電壓，發電機不能自勵發電，此時必須由蓄電池供給發電機磁場繞組電流，使發電機具有較強的磁場，迅速提高發電機的電動勢。當發電機的轉速達到一定值后，發電機端電壓大于蓄電池電壓時，發電機能夠向蓄電池充電的同時向自己的磁場繞組提供勵磁電流。發電機由他勵發電轉為自勵發電的過程，是硅整流發電機低速充電性能好的根本原因。

 

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