康明斯柴油機的充電機的結構和分類
無刷式充電發(fā)電機主要由轉子、磁場繞組、定子、端蓋、元件板、調節(jié)器、風扇和帶盤等組成，是一種帶泵無刷交流發(fā)電機，其發(fā)電機與普通無刷交流發(fā)電機完全一樣，不同的是轉子軸很長并伸出后端蓋，利用外花鍵與真空泵的轉子內花鍵相連接。
硅整流充電機接線電路圖
一、轉子
無刷式充電發(fā)電機轉子是充電機的磁場部分，使用了一個與普通交流發(fā)電機轉子鐵心形狀相同的爪極轉子，轉子由爪極、轉子磁軛組成，但磁場繞組是固定在端蓋的磁軛上。兩組磁爪(又叫鳥嘴形磁極)中每組磁爪的爪數為6，同組磁爪極性相同，每個磁爪是一個磁極。兩個爪極中的一個爪極固定在轉子軸上，另一個爪極的后端制成中窄、外用非導磁材料與前者焊接在一起。放置勵磁繞組的圓柱形磁軛通過螺釘固定在后端蓋上，電流直接由導線引入。安裝時磁場繞組伸入轉子磁軛和爪極的空腔內，與兩者都保持有一定的間隙。工作時轉子磁軛和爪極隨電樞軸轉動而磁場繞組不動，因而不需要電刷和滑環(huán)、便可輸入勵磁電流，由于沒有電刷和集電環(huán)等導電元件，克服了接觸火花，不存在集電環(huán)表面污染和電刷磨損造成功率輸出不足等問題，減少了維護工作，提高了交流發(fā)電機工作的可靠性，延長了其壽命。
二、定子
定子由鐵心及定子繞組組成。定子鐵心由內圓槽的環(huán)狀硅鋼片疊制而成，固定在后端蓋中。定子槽內置有三相繞組，按星形接法聯結。每相繞組的尾端聯接在一起，首端分別與元件板上的硅二極管相接。
硅整流充電機定子
三、端蓋
充電機的前端蓋和后端蓋都是用鋁合金鑄成，兩個端蓋上有軸承座。后端蓋內裝有元件板和調節(jié)器，其典型線路。元件板上壓裝有11只二極管，其中6只二極管組成三相橋式整流電路(vd1、vd2、vd3、vd4、vd5、vd6)，輸出充電機直流電壓。3只小功率勵磁二極管(vd7、vd8、vd9)，與發(fā)電機的3只負二極管組成另一組三相橋式整流電路，向發(fā)電機磁場繞組提供勵磁電流和連接充電指示燈。余下2點二極管(vd10、vd11)并聯于三相整流橋一側，可用以提高發(fā)電機的輸出功率。
四、調節(jié)器
1、觸點振動式調節(jié)器
（1）雙級觸點振動式調節(jié)器
常見雙級觸點式調節(jié)器的結構如圖 4-9 所示，盡管它們的具體結構不同，但均有兩對觸點。其中常閉觸點為低速觸點，常開觸點為高 速觸點，電壓調節(jié)分兩級進行。
雙級觸點振動調節(jié)器
●結構說明
兩對觸點 k1 和 k2，調節(jié)器不工作時，上面一對觸點 k1 (即低速觸點)處于常閉狀態(tài)，下面 一對觸點 k2 (即高速觸點)處于常開 狀態(tài)。
○r1 為加速電阻，其作用是在觸ス打開時，加速鐵心退磁，使觸點 k1 迅速閉合，以加快其振動頻率，提高調節(jié)器的靈敏度和調壓質 量。
○r2 為磁場電阻(調節(jié)電阻)其作用是在觸點張開時，減少勵磁電流，以降低發(fā)電機的輸出電壓。
○r3 為溫度補償電阻令由鎳鉻絲制成，其電阻溫度系數很小(僅為銅的 1/800)，當它串入磁化線圈電路中時，可使整個磁化線圈電路中的電阻值隨溫度變化相應減小，使調節(jié)電壓不隨溫度的升高而升高。
●工作過程
① 當電機低速運轉，電壓低于蓄電池電動勢時，蓄電池向調節(jié)器磁化線圈供電，同時進行他勵發(fā)電。
磁化線圈電流的流向： 蓄電池正級→ 電表→ 點火開關→調節(jié)器“s”接線柱→加速電阻 r1→磁化線圈→溫度補償電阻 r3→搭鐵→ 蓄電池負極。
此時流過磁化線圈的電流所產生的電磁力不足以克服調壓彈簧的拉力，所以低速觸點k1仍處于閉合狀態(tài)，發(fā)電機此時在進行他勵發(fā)電。
勵磁電流的流向：蓄電池正級→ 電流表→ 點火開關→調節(jié)器“s”接線柱&固定觸點支架→低速觸點 k1→活動觸炱臂→磁軛→調節(jié)器“b”、發(fā)電機機“f”接線柱→絕緣電刷和集電環(huán)→勵爍繞組→搭鐵甕刷→雂電環(huán)→搭鐵→ 蓄電池負極。
② 發(fā)電機轉速升高，端電壓高于蓄電池電動勢而低于調節(jié)器電壓時，磁化線圈電流和勵磁電流均由發(fā)電機供給。
磁化線圈的電流流向：發(fā)電機正級(a) → 點火開關→調節(jié)器“s”接線柱→加速電阻 r1→磁化線圈→溫度補償電阻 r3→搭鐵→發(fā)電機負 極。
此時，磁化線圈中的電流所產生的電磁力仍不能克服調壓彈簧的拉力，低速觸點k1仍處于閉合狀態(tài)，
勵磁電流和流向：發(fā)電機正級→ 點火開關→調節(jié)器“s”接線柱→低速觸點 k1→活動觸點臂→磁軛→調節(jié)器“f”`、發(fā)電機機“f”接線柱→絕緣電刷和集電環(huán)→勵磁繞組→搭鐵電刷和集電環(huán)→→搭鐵→發(fā)電機負極。
③ 發(fā)電機轉速升高，輸出電壓達到調節(jié)器調節(jié)時，磁化線圈電流所產生的電磁力足以克服調壓彈簧拉力，使低速觸點k1 打開，勵磁 電流改變流向徑，其電路為：發(fā)電機正極→ 點火開關→調節(jié)器“s”接線柱→加速電阻 r1→ 附加電阻磁 r1→ 附加電阻 r2→調節(jié)器“f、發(fā)電機“f”接線柱→絕緣電刷和集電環(huán)→勵磁繞組→搭鐵電刷和集電環(huán)→搭鐵→發(fā)電機負極。
由于發(fā)電機勵磁電路中串聯了電阻 r1 和 r2，所以勵磁電流減小，發(fā)電機電壓降低。當發(fā)電機壓降至略低于調節(jié)電壓時，磁化線圈所產生的電磁力便會小于調壓彈簧拉力，于是低速觸點 k1 重又閉合，將附加電阻 r2 短路，勵磁電流增大，磁場加強，發(fā)電機輸出電壓再次升高，當升至略高于調節(jié)電壓時，低速觸點 k1 又被吸開。如此反復，使發(fā)電機輸出電壓保持在第一級脈動范圍內。其平均值就是第 一級電壓穩(wěn)定值。
④ 當發(fā)電機輸出電壓超過第一級調節(jié)電壓而未達到第二級調節(jié)電壓，磁化線圈電流所產生的電磁力遠大于調壓彈簧的拉力，將活動 觸點臂處于中間狀態(tài)，高速、低速觸點均不閉合。調節(jié)電壓進入“失控區(qū)”，這時發(fā)電機靠通過電阻 r1 和 r2 的電流勵磁，發(fā)電機電壓隨轉速升高而升高。
⑤ 當發(fā)電機高速動轉時，發(fā)電機的輸出電壓到第二級調節(jié)電壓，磁化線圈電流所產生的電磁力也將遠大于調壓彈簧的拉力，將活動 觸點臂繼續(xù)吸下，使高速觸點 e2 閉合，磁場繞組被短路。此時，發(fā)電機磁場繞組中無勵磁電流流過，發(fā)電機靠剩磁發(fā)電，端電壓迅速下 降，磁化線圈電流所生產的電磁力減小，高速觸點 k2 重又打開(低速觸點 k1 也處于打開狀態(tài))，附加電阻 r2 被串入勵磁電路，磁場 繞組中有電流流過，發(fā)電機端電壓升高，高速觸點 k1 重新閉合。如此反復， k2 不斷地振動，使發(fā)電機的輸出電壓保持在第二級脈范圍內。其平均值就是第二級電壓穩(wěn)定值。
●性能分析
雙級觸點振動式調節(jié)器能控制兩級電壓，其電壓調節(jié)曲線如圖 4- 12 所示。 14v 雙級式調節(jié)器，第一級調節(jié)電壓為 13.2~14.2，觸點工作從第一級過渡到第二級時，失控區(qū)兩級調節(jié)電壓差值應不超過 0.5v；28v 雙級式調節(jié)器，第一級調節(jié)電壓為 27v~29v，失控區(qū)兩 級調節(jié)電壓差值應不超過 1v。
第一級調節(jié)電壓高低可通過改變調壓彈張力、銜鐵與鐵心間空氣隙進行調整。調節(jié)電壓與彈簧張力及鐵心氣隙成正比。由于鐵心氣 隙對調節(jié)電壓影響較大，彈簧彈力對調節(jié)電壓的影響較小，高速時應先調彈簧張力，當調彈簧張力無法獲得正常值時再調鐵心氣隙。 ft61 調節(jié)器的鐵心氣隙為 1.05mm~1. 15mm。失控區(qū)(圖 4-38 中 n2-n3)調節(jié)電壓差值 δu 的大小可通過調節(jié)高速觸點 k2 的間隙成下比 ft61 調節(jié)器的高速觸點間隙為 0.2mm~0.3mm。
2、電子式調節(jié)器
●基本工作原理
雖然電子調節(jié)器種類繁多，但其工作原理都基本相同。電子調節(jié)器大多采用 npn型三極管制成，與外搭鐵式硅整流發(fā)電機匹配。電子調節(jié)器電壓調節(jié)值在制造時調式精確，由于普遍采用整體封裝結構，使用時已無法調整。在發(fā)電機轉速為 6000r/min輸出電流在 10%額定電流(不小于2a)時， 14v 調節(jié)器調節(jié)值為 4.20+0.25v、28v 調節(jié)器調節(jié)值為 28.00+203v。
① 接通點火開關 sw，當發(fā)電機未轉動或轉速 n 較低、電壓 u 低于充電壓時，蓄電池電壓經 sw 加在分壓電阻 r1 、r2 兩端。由于發(fā)電機電壓尚低于調節(jié)電壓上限，因此， r1 上的分壓值 ur1 小于穩(wěn)壓管 vs 的穩(wěn)定電壓 uw 與 ubel 之和，由穩(wěn)壓管工作特性可知， vs 處于截止狀態(tài)，三級管 vt1 因無基級電流處于截止狀態(tài)。此時蓄電池經點火開關 sw 和電阻 r3 向 vt2 提供基極電流，使 vt2 導通，接通勵磁電池，其路徑為：

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