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新闻主题	柴油机充电发电机构造和工作原理

 

蓄电池充电发电机有直流发电机和硅整流发电机两种，目前柴油机上应用较广泛的是硅整流发电机。当柴油机工作时，硅整流发电机经6只硅二极管三相全波整流后，与配套的充电发电机调节器配合使用给蓄电池充电。

 

一、硅整流发电机的构造

 

硅整流发电机与并励直流发电机相比具有体积小、重量轻、结构简单、维修方便、使用寿命长、柴油机低速时充电性能好、相匹配的调节器结构简单等优点。硅整流发电机主要由定子、转子、外壳及硅整流器等四部分组成，如图1所示。

 

图1 硅整流硅整流发电机构造

 

 

① 转子

转子是发电机的磁场部分，它由励磁线圈、磁极和集电环组成。磁极形状像瓜子，故称为爪极。每一爪极上沿圆周均布数个（4、5、6或7个）鸟嘴形极爪。爪极用低碳钢板冲制而成，或用精密铸造铸成。每台发电机有两个爪极，它们相互嵌入，如图2所示。爪极中间放入励磁线圈，然后压装在转子轴上，当线圈通电后爪极即成为磁极。

转子上的集电环（滑环）是由两个彼此绝缘且与轴绝缘的铜环组成。励磁线圈的两个端头分别接在两个集电环上，两个集电环与装在刷架（与壳体绝缘）上的两个电刷相接触，以便将发电机输出的经整流后的电流部分引入励磁线圈中。

 

图2 发电机转子断面与形状

 

② 定子

定子由冲有凹槽的硅钢片叠成，定子槽内嵌入三相绕组，各相线圈一端连在一起，另一端的引出分别与元件板上的硅二极管和端盖上的硅二极管相连在一起，从而使它们之间的连接方式为星形连接（如图3所示）。

 

图3 硅整流发电机与调节器线路

 

③ 前后端盖

前后端盖均用铝合金铸成形以防漏磁，两端盖轴承座处镶有钢套，以增加其耐磨性，轴承座孔中装有滚动轴承。

④ 整流装置

整流装置通常是由六只硅整流二极管组成的三相桥式全波整流电路。其中三只外壳为负极的二极管装在后端盖上，三只外壳为正极的二极管则装在一块整体的元件板上。元件板也用铝合金压铸而成，与后端盖绝缘。从元件板引一接线柱（电枢接线柱）至发电机外部作为正极，而发电机外壳作为负极。直流电流从发电机的电枢接线柱输出，经用电设备后至柴油机机体，然后到发电机外壳，形成回路。

 

二、硅整流发电机的工作原理

 

硅整流发电机是三相交流同步发电机，其磁极为旋转式。其励磁方式是：在启动和低转速时，由于发电机电压低于蓄电池电压，发电机是他励的（由蓄电池供电）；高转速时，发电机电压高于蓄电池充电电压，发电机是自励的。

当电源开关接通时（如图3所示），蓄电池电流通过上方调节器流向发电机的励磁线圈，励磁线圈周围便产生磁通，大部分磁通通过磁轭（如图4所示）和爪形磁极形成N极，再穿过转子与定子之间的空气隙，经过定子的齿部和轭部，然后再穿过空气隙，进入另一爪形磁极4形成S极，最后回到磁轭，形成磁回路。另有少部分磁通在定子旁边的空气隙中及N极与S极之间通过，这部分称为漏磁通。

当转子磁极在定子内旋转时，转子的N极和S极在定子内交替通过，使定子绕组切割磁力线而产生交流感应电动势。三相绕组所产生的交流电动势相位差为120°，所发出的三相交流电经六只二极管三相全波整流后，即可在发电机正负接线柱之间获得直流电。

 

图4 硅整流发电机磁路系统示意图

 

 

三、硅整流发电机的输出特性（负载特性）

 

当保持硅整流发电机的输出电压一定时（对12V发电机规定为14V，对24V8-漏磁发电机规定为28V），调整其输出电流与转速，就可得到输出特性曲线，当转速n达到一定值后，发电机的输出电流I不再继续上升，而趋于某一固定值，此值称为限流值或最大输出电流值。所以硅整流发电机有一种自身限制电流的性能。这是硅整流发电机最重要的特性。

硅整流发电机磁场绕组的励磁方式有两种，一种是由蓄电池供电，称为他励；另一种是由发电机自身所发电能供电，称为自励。当发电机转速很低时，须采用他励方式。这是因为转子上的剩磁场很弱，在低转速下产生的电动势低于二极管导通电压，发电机不能自励发电，此时必须由蓄电池供给发电机磁场绕组电流，使发电机具有较强的磁场，迅速提高发电机的电动势。当发电机的转速达到一定值后，发电机端电压大于蓄电池电压时，发电机能够向蓄电池充电的同时向自己的磁场绕组提供励磁电流。发电机由他励发电转为自励发电的过程，是硅整流发电机低速充电性能好的根本原因。

 

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