摘要：充電發電機是柴油機啟動系統的關鍵部件，具有高發電效率、緊湊結構和維護方便的特點。其結構主要包括交流發電機、電壓調節器和整流器，它的作用是整流器將交流電轉換為直流電，經過濾波后供給用電設備使用。同時，還具有自動調節電壓和為蓄電池充電的功能。康明斯公司在本文先介紹集成電壓調節器工作原理，同時對充電發電機常見故障情況進行原因分析，總結出充電發電機故障常規檢測方法，給柴油發電機維修者提供借鑒作用。

一、概述

      充電發電機是柴油機電氣系統的電源，通常采用28VZ55A的交流發電機供電，柴油機啟動后充電發電機處于發電狀態。由電壓調節器控制勵磁電流大小來穩定其輸出電壓，向所有用電設備供電，同時還對蓄電池充電。目前柴油機上使用的電壓調節器多為集成電路式，主要由開關管和電壓比較器構成，電壓調節器與碳刷架制成一個整體，具有小型化特點，外部接線少，故障率較低。部分充電發電機在使用過程中會出現故障，可能引起蓄電池虧電或過充，使柴油機上的用電設備不能正常工作，給設備帶來麻煩。維修人員將根據充電發電機的各種故障現象進行有針對性的檢測判斷，最后排除故障，保證柴油機的正常使用。

      本文重點分析集成電路式電壓調節器的工作原理，對充電發電機故障原因進行分析判斷，最后通過常規檢測流程，判斷出充電發電機的故障部位，給維修者提供方便。

二、充電發電機的工作原理

      充電發電機主要由轉子、定子、整流器、電壓調節器、端蓋、風扇和皮帶輪等部件組成。當柴油機啟動時，蓄電池經點火開關和電壓調節器給勵磁繞組供電，蓄電池處于放電狀態；柴油機啟動后，充電發電機的輸出電壓高于蓄電池電壓，由充電發電機向負載供電，同時還為蓄電池充電。

      當點火開關S接通后，充電指示燈亮，蓄電池提供電源，此時電壓調節器取樣電路中R6上電壓低于基準值，即同相輸入大于反向輸入，則比較器輸出高電平，驅動開關管使其導通，使得充電發電機的勵磁回路接通，勵磁回路為：蓄電池正極→充電指示燈→點火開關→L→D+→勵磁繞組→調節器磁場端子F→開關管→蓄電池負極。

      當啟動柴油機后，充電發電機開始發電，充電指示燈熄滅。由于充電發電機定子內感應電動勢隨轉速升高而增大，當充電發電機輸出電壓大于蓄電池電壓時，充電發電機向用電設備供電并向蓄電池充電。若充電發電機輸出電壓小于調節上限電壓，比較器繼續輸出高電平，開關管仍導通，充電發電機提供勵磁電流，其勵磁回路為：充電發電機電壓D+→勵磁繞組→調節器磁場端子F→開關管→充電發電機負極E。若充電發電機輸出電壓高于調節上限電壓時.R6上的電壓高于基準電壓，比較器輸出低電平，使開關管截止，充電發電機的勵磁電源被切斷，磁通減小，勵磁電流下降。直到充電發電機輸出電壓小于調節下限電壓時.R6上的電壓低于基準電壓，比較器又輸出高電平，開關管導通，勵磁回路接通，勵磁電流增大。如此循環工作，通過控制開關管的導通與關斷，實現充電發電機的勵磁回路接通與斷開，充電發電機輸出電壓始終穩定在28V左右。

      集成電路式電壓調節器起到穩定充電發電機輸出電壓和保護柴油機用電設備的作用。該電路主要由開關管、電壓比較器、穩壓器和取樣電路等器件組成。開關管采用IRF54系列的MOSFET管，具有導通電阻低、負載電流大的優點；電壓比較器采用低功耗LM29系列，由兩個比較器構成，聯動使用，減小電壓調節器的故障率。

      通過在勵磁回路中串聯一個小電阻，測試出勵磁回路的電壓和電流波形。

柴油機充電發電機結構示意圖

三、充電發電機故障檢測

1、充電發電機的故障現象

      柴油機正常工作時，通過皮帶驅動充電發電機的轉子產生旋轉磁場，定子繞組做切割磁力線運動，產生三相交流電壓；當充電發電機轉速或負載變化時，電壓調節器通過改變勵磁電流大小穩定充電發電機的輸出電壓，滿足柴油機用電設備要求。若充電發電機工作不正常，必須對它進行動態性能測試，確定是充電發電機的電路還是機械裝置出現問題。通過檢測電壓、電流及充電指示燈可以判斷充電發電機不發電、發電不足或發電過高等故障。

2、充電發電機故障的常規檢測方法

      以常見的充電發電機出現不發電或發電量不足故障為例，故障檢測時，應首先檢查皮帶輪及傳動是否正常，線路連接、充電發電機的輸出端子的接線是否松動；然后再用萬用表測量充電發電機B+與外殼之間的電壓是否為蓄電池正常電壓；最后啟動柴油機，測量充電發電機輸出電壓是否正常值。

      若檢測到充電發電機不發電，先拆下電壓調節器，用數字萬用表的二極管檔檢測B+與地之間的值，判斷是否為定子線圈搭鐵或整流二極管故障，然后再檢測判斷勵磁二極管是否燒壞，最后測量轉子線圈的阻值，判斷轉子線圈是斷路還是與外殼搭鐵。

      若檢測到電壓調節器損壞時，拆開充電發電機與電壓調節器連接點，將可調直流穩壓電源與電壓調節器、小燈泡接成回路，測試電路及檢測。將直流穩壓電源輸出調至低于28V接入測試電路，相當于充電發電機兩端電壓低，使電壓調節器的輸出管導通，接通勵磁回路，試燈發亮。當輸出電壓調至超過29V時，相當于充電發電機輸出電壓高，超過電壓調節器限壓范圍，電壓調節器的輸出管截止，切斷勵磁回路，此時試燈熄滅。因此通過試燈的亮滅，判斷電壓調節器是否損壞。

總結：

      基于集成電路式電壓調節器的充電發電機滿足各種重卡和工程機械車用電設備對功率和動態性能的要求，該電路結構簡單，體積小，控制精度高。針對充電發電機不發電或發電不足等故障現象，采用充電發電機電路故障常規檢測流程，并參考故障現象和原因對應表格，使維修者更快找到問題，從而排除故障。此外，通過對充電發電機的各種故障進行歸類分析.采取針對性的有效措施，進行持續改進，將進一步提高充電發電機的產品性能和使用穩定性。