3408E and 3412E Engines for Caterpillar Built Machines Caterpillar

发动机电气系统

电气系统具有三个不同的电路。

• 充电电路

• 起动电路

• 低强度电流电路

电气系统的一些部件可用于不只一个电路中。 以下部件在各电路中都比较常见。

• 蓄电池

• 电路断路器

• 电流表

• 电缆

• 蓄电池导线

发动机运转时充电电路即处于工作状态。 交流发电机为充电电路发出电力。 电路中的电压调节器控制电气输出以便保持蓄电池处于充满电的状态。

起动开关只在启用起动开关时才工作。

电气系统中包含诊断接头。 诊断接头用于测试充电电路。 诊断接头还用于测试起动电路。

低强度电流电路和充电电路连接电流表的同一侧。 起动电路连接在电流表另一侧。

充电系统部件

交流发电机

图 1	g00651653
(1) 交流发电机壳体接地 (2) 内部接地 (3) "I" 端子 (4) "R" 端子 (5) 输出端子

交流发电机为无刷、重载整体式充电系统。 交流发电机配有内置二极管整流器和电压调节器。 此系统为电气系统产生直流电。

内置于交流发电机中的固态集成电路电压调节器通过开关励磁线圈的接地电路限制系统电压。 通过快速完成此过程控制励磁线圈中的电流。 13.5 到 14.5 伏的名义调节电压适用于 12 伏系统。 24 伏系统的名义调节电压在 27 和 29 伏之间。

发动机起动且转速升高后，励磁电路时刻工作，且所产生的电压快速升高。 如果 "I" 端子不用，则起动时的初始励磁电压由剩磁产生。 剩磁可能会丢失。 这样会造成无输出。 长期停机或交流发电机受到剧烈撞击均可导致剩磁丢失。 随着转速和输出的增加，二极管三件一套上的可用电压足以提供正常运行所需要的励磁电流。 当 "B" 端子上的电压超过蓄电池电压时，电流流入蓄电池。

34SI 机型具有 "I" 端子。 此端子可用来提供励磁电流。 电流从配有钥匙开关的电源流过指示灯。 此指示灯在提供交流发电机励磁确认的同时还提供故障指示。 "I" 端子必须在电流源和 "I" 端子之间串联指示灯或电阻器。 这样可以保持大约 0.17 安的正常励磁电流。 交流发电机开始充电后，励磁电流由二极管三件一套供应。 电流停止流过 "I" 端子且指示灯熄灭。

电压调节器循环进行励磁电流的通断。 此循环每秒进行多次。 这样可以将交流发电机输出电压维持在预设定水平。

对于 12 伏系统来说，105 到 110 安的输出额定值为标准范围。 对于 24 伏系统来说，可用额定输出范围为 60 到 100 安培。 关于交流发电机的输出额定值，请参阅技术参数。

交流发电机的输出必须通过机器的充电电路与蓄电池的正极端子相连。 同时需要接地电路。 接地应当在交流发电机接地端子和蓄电池接地端子之间进行。

当系统电压低于电压调节器的设定值时，调节器接通励磁电流。 从而允许交流发电机产生最大输出。 达到电压设定值时，调节器切断励磁电流。 当励磁电流中断时，转子内的磁场瓦解，因此交流发电机输出电压开始下降。 电压下降导致调节器接通励磁电流且电流重新产生磁场。 此循环快速持续进行。 循环使输出和系统电压非常接近电压设定值。 除非系统的用电需求导致系统电压低于电压设定值，否则此循环将持续进行。 如果系统电压下降到电压设定值以下，调节器将允许满励磁电流流过，从而实现交流发动机的最大输出。 最大输出取决于交流发动机转速。 低转速下，交流发动机的最大输出明显降低。

调节器

图 2	g00360155

电压调节器位于交流发动机内。 电压调节器限制交流发动机在输出端子上产生的电压。 通过控制静止励磁线圈内的磁场来达到此目的。 调节器允许电流流过。 电流除满足电气系统的用电要求外还为蓄电池充电。

起动系统部件

电磁阀

电磁阀是一个电磁开关，可执行两个基本功能：

• 电磁阀使用电流强度低的起动开关电路来接通电流强度高的起动马达电路。

• 电磁阀使起动马达小齿轮与齿圈啮合。

图 3	g00292316
典型的电磁阀示意图

电磁阀有绕组（一组或两组）环绕空心壳体。 弹簧加载的柱塞组件位于电磁阀壳体内。 弹簧加载的柱塞可以前后移动。 当接通起动开关，使电力流经绕组时，就会产生一个磁场。 磁场拉动弹簧加载的柱塞在电磁阀壳体内向前移动。 这会移动拨杆，使驱动小齿轮与齿圈啮合。 芯柱前端接着使蓄电池与电磁阀的马达端子接触。 起动马达然后就开始使发动机飞轮转动。

当起动开关断开时，电流就不再流过绕组。 这时弹簧使弹簧加载的柱塞回到原位。 与此同时，弹簧把小齿轮移离飞轮。

当电磁阀内使用两副绕组时，这两副绕组被称为保持绕组和拉动绕组。 两个绕组在气缸周围缠绕相同的次数。 但是，吸引绕组使用了直径加大的导线以便产生更大的磁场。 当起动开关接通时，一部分电流从蓄电池流过保持线圈。 其余的电流经吸合绕组流向马达端子至接地。 当电磁阀完全启用时，通过拉动绕组的电流被停止。 只有较小的保持绕组在起动发动机所需的时间段里一直工作。 电磁阀此时将从蓄电池吸取少量电流。 电磁阀产生的热量将会保持在可接受的水平。

起动马达

图 4	g00292330
起动马达横截面 (1) 磁场 (2) 电磁阀 (3) 离合器 (4) 起动马达小齿轮 (5) 整流器 (6) 电刷总成 (7) 电枢

起动马达带动发动机飞轮转动直到其速度足以起动发动机。

起动马达含有电磁阀 (2) 。 触发起动开关时，电磁阀 (2) 将移动起动马达小齿轮 (4) 。 随后，此起动马达小齿轮 (4) 与发动机飞轮上的齿圈啮合。 在电磁阀 (2) 内的电触点接通蓄电池与起动马达之间的电路之前，起动马达小齿轮 (4) 与齿圈啮合。 当蓄电池与起动马达之间的电路完全接通时，起动机小齿轮 (4) 将使发动机飞轮转动。 离合器对起动马达起保护作用，使得发动机起动后无法带动起动马达转得太快。 当松开起动开关时，起动机小齿轮 (4) 将移离飞轮齿圈。

磁性开关

磁性开关（继电器）有时会用于起动机电磁阀电路。 磁性开关具有与电磁阀相同的电气特性。 磁性开关可降低起动开关上的电流负载。 另外，磁性开关还控制通向起动机电磁阀的电流。

其它部件

断路器

图 5	g00281837
断路器原理图 (1) 重置按钮 (2) 处于打开位置的金属盘 (3) 触点 (4) 金属盘 (5) 蓄电池电路端子

断路器就是一个开关，它能在电气系统中的电流高于断路器的额定电流时断开蓄电池电路。 金属盘 (2) 通过热来作用。 如果电气系统的电流过高，金属圆片将变热。 此热量会导致金属圆片变形。 当金属盘冷却下来时，断开的断路器又会重置。 按下重置按钮 (1) 以接通触点并重置断路器。