新聞主題	柴油機充電發(fā)電機構造和工作原理

 

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

 

一、硅整流發(fā)電機的構造

 

硅整流發(fā)電機與并勵直流發(fā)電機相比具有體積小、重量輕、結構簡(jiǎn)單、維修方便、使用壽命長(cháng)、柴油機低速時(shí)充電性能好、相匹配的調節器結構簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。硅整流發(fā)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(fā)電機構造

 

 

① 轉子

轉子是發(fā)電機的磁場(chǎng)部分，它由勵磁線(xiàn)圈、磁極和集電環(huán)組成。磁極形狀像瓜子，故稱(chēng)為爪極。每一爪極上沿圓周均布數個(gè)（4、5、6或7個(gè)）鳥(niǎo)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(fā)電機有兩個(gè)爪極，它們相互嵌入，如圖2所示。爪極中間放入勵磁線(xiàn)圈，然后壓裝在轉子軸上，當線(xiàn)圈通電后爪極即成為磁極。

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

 

圖2 發(fā)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(xiàn)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(fā)電機與調節器線(xiàn)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(dòng)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(xiàn)柱（電樞接線(xiàn)柱）至發(fā)電機外部作為正極，而發(fā)電機外殼作為負極。直流電流從發(fā)電機的電樞接線(xiàn)柱輸出，經(jīng)用電設備后至柴油機機體，然后到發(fā)電機外殼，形成回路。

 

二、硅整流發(fā)電機的工作原理

 

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

當電源開(kāi)關(guān)接通時(shí)（如圖3所示），蓄電池電流通過(guò)上方調節器流向發(fā)電機的勵磁線(xiàn)圈，勵磁線(xiàn)圈周?chē)惝a(chǎn)生磁通，大部分磁通通過(guò)磁軛（如圖4所示）和爪形磁極形成N極，再穿過(guò)轉子與定子之間的空氣隙，經(jīng)過(guò)定子的齒部和軛部，然后再穿過(guò)空氣隙，進(jìn)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(guò)，這部分稱(chēng)為漏磁通。

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

 

圖4 硅整流發(fā)電機磁路系統示意圖

 

 

三、硅整流發(fā)電機的輸出特性（負載特性）

 

當保持硅整流發(fā)電機的輸出電壓一定時(shí)（對12V發(fā)電機規定為14V，對24V8-漏磁發(fā)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(xiàn)，當轉速n達到一定值后，發(fā)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(chēng)為限流值或最大輸出電流值。所以硅整流發(fā)電機有一種自身限制電流的性能。這是硅整流發(fā)電機最重要的特性。

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

 

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