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| 图 1 | g01321353 |
SR5 发电机示例 - 图示 1600 和 1800 机架系列及其控件和附件 (1) 发电机中心柱母线 (2) 主定子 (3) 主转子 (4) 转子轴 (5) 永久磁铁副励磁机（PMPE））组件 (6) 励磁机组件 (7) 轴承 (8) 风扇 (9) 断路器 | |
发动机供电，驱动转子轴 (4) 转动。 励磁机转子 (6) 和主转子 (3) 连接到转子轴。 电压调节器向励磁机磁场（定子）供直流电。 转子轴转动时，励磁机转子产生交流电。 整流器部件将励磁机交流电转化为直流电。
该直流电传输到主转子绕组。 主转子绕组电极周围产生磁场。 主转子随转子轴转动时，磁场也跟着旋转。
磁场诱发静态主定子 (2) 中产生交流电压。 主定子是一个缠绕多匝导线的线圈。 通过主定子的电流流向负载。
整流器组件向主定子 (3) 供应直流电。 通过改变流向励磁机磁场（或定子）的电流来控制负载电压。 SR5 发电机采用两种励磁方式：
- 永久磁铁副励磁（PMPE）
- 内部励磁（IE）
永久磁铁副励磁式（PMPE）发电机
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| 图 2 | g01321364 |
仅适用于 SR5 1800 的发电机接线图 (CR1 - CR6) 二极管 (CR7) 变阻器 (L1) 励磁机定子 (L2) 励磁机转子 (L3) 主转子 (L4) 主定子 (L5) PMG（永磁体）定子 (PM) 永久磁铁 (R5) 电阻器 (RFA) 旋转绕组总成 (TR1) STD 电压降变压器 (T0, T1, T2, T3) 发电机接线端和/或发电机引线 | |
永久磁铁副励磁式（PMPE）发电机从副励磁机获取电压调节器工作用电。 内部励磁发电机从嵌在定子槽中的辅助绕组获取电压调节器工作用电。 PMG 部件参见如下清单：
- 永久磁铁（PM）
- PMG（永磁体）定子 (L5)
请参阅插图 2。
副励磁机独立运行，与发电机输出电压无关。 大负载应用期间可能会产生恒定励磁，这是因为发电机输出电压的不规则性不会影响励磁机。
发电机输出电压的不规则性由负载条件造成。 独立的励磁机运行也可以让发电机短时间维持过电流。
发动机开始旋转"旋转绕组总成"（RFA）时，永久磁铁（PM）诱发 PMG（永磁体）定子 (L5) 产生交流电压。
PMG（永磁体）定子有三个导线圈。 PMG（永磁体）定子生成三相交流电（AC）。 生成的交流电供给电压调节器。
电压调节器内，三相交流电整流成直流电（DC）。 部分直流电通过接线端 F1 和 F2 流向励磁机定子 (L1) 。
直流电流向励磁机定子 (L1) 后产生磁场。 励磁机转子 (L2) 在磁场中旋转。 励磁机定子和励磁机转子生成 1800 机架发电机用三相交流电。 励磁机定子和励磁机转子生成 1400 和 1600 机架发电机用六相交流电。
交流电然后经三相全波桥式整流电路整流。 1800 机架发电机的整流器组件由嵌在两个整流器单元中的二极管组成。 该整流器电路由以下二极管组成：CR1, CR2, CR3, CR4, CR5 和 CR6。
1400 和 1600 机架发电机的整流器电路包含 12 个二极管。 该整流器电路由以下二极管组成：CR1, CR2, CR3, CR4, CR5, CR6, CR7, CR8, CR9, CR10, CR11 和 CR12。
桥式整流器的直流电输出至主转子 (L3) 。 直流电通过路由发电机轴中凹槽的导体输出。 流经主转子绕组的电流产生发电机的磁场。
主转子绕组旋转时，主磁场诱发主定子 (L4) 产生三相交流电压。 电压在如下接线端上形成并存在：T0, T1, T2 和 T3。 这些接线端是负载的接线。
必须控制励磁机电流，从而在负载变化时维持输出电压恒定。 励磁机电流控制是电压调节器发挥的功能。
电压调节器直接在 T1、T2、 T3 和 T0 接线端上感知发电机输出电压，或在传感变压器上感知发电机上 600V 以上的输出电压。
调节器将电流通过导线 F1 和 F2 传输至励磁机。 电流量取决于感知的电压。
无论发电机属于何种类型（PMPE 发电机或内部励磁式发电机），更改励磁机电流对发电机运行起到相同作用。
注: 有关电压调节的更多信息，请参见相应的电压调节器使用手册。
PMPE 发电机提供启动时的磁力。 永久磁铁 (PM) 提供启动时所需的初步磁力。 启动发电机无须建立励磁。
内部励磁（IE）发电机
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| 图 3 | g01321489 |
1800 发电机的内部励磁发电机接线图示例 (CR1 - CR6) 二极管 (CR7) 变阻器 (L1) 励磁机定子 (L2) 励磁机转子 (L3) 主转子 (L4) 主定子 (R5) 电阻器 (RFA) 旋转绕组总成 (TR1) STD 电压降变压器 (T0, T1, T2, T3) 发电机接线端和/或发电机引线 (辅助绕组) 内部励磁绕组 | |
内部励磁发电机是标准配置。 PMPE 发电机是选配。
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| 图 4 | g01321903 |
(10) 主定子绕组 (11) 辅助绕组 (12) 磁心体 | |
"内部励磁"（IE）发电机由两组专用线圈组成，该线圈与主定子所选狭槽连接完好。 导线圈实现与定子主绕组彻底分开和隔离。 线圈仅在主定子缠绕时与其连接。
设计有两个辅助绕组以便为电压调节器供电。 两个线圈串联，连接至电压调节器的三相电源输入端。
一个辅助绕组产生的电压与发电机的输出电压成比例。 另一个辅助绕组则相当于变流器，产生的电压与发电机的输出电流成比例。
两个线圈的输出电流在电压调节器内部合并，形成恒定的电源。
励磁机转子 (L2) 中的三个部件生成少部分的交流电压：
- 发电机组发动机开始旋转"旋转绕组总成"（RFA）
- 励磁机定子 (L1) 中的残余磁力
- 励磁机中的嵌入式永久磁铁
感应电压产生电流。 感应电压产生的电流存在于励磁机电枢内。
AC 然后经三相全波电桥式整流电路整流。 与 PMPE 发电机一样，启动发电机时无需建立励磁。
系列 1400 和 系列 1600 发电机的整流器电路由 12 个整流器组成。 系列 1400 和 系列 1600 发电机的整流器如下：CR1, CR2, CR3, CR4, CR5, CR6, CR7, CR8, CR9, CR10, CR11 和 CR12。
整流的直流电流经主转子绕组 (L3) 。 流经主转子绕组的直流电产生磁场。 该磁场添加到主转子绕组的现有残余磁力中。
主转子绕组旋转时，主定子 (L4) 中诱发产生交流电压。 诱发的电压为三相交流电压，位于如下输出接线端上：T0, T1, T2 和 T3。
电压调节器将此输出电压认为是低压输出条件。 因此，励磁机定子的电压调节器输出增加，发电机输出继续增加到额定电压。
流经励磁机的电流量直接影响发电机的输出电压。 尽管负载一直在变化，电压调节器仍维持发电机输出电压不变。
电压调节器控制直流电压和直流电流。 供给励磁机的直流电压和直流电流产生发电机的输出电压。
电压调节器感知导线上的发电机输出电压，该导线连接到发电机相位引线。
电压调节器通过导线 F1 和 F2 向励磁机供应受控的直流电压和直流电流。
注: 关于电压调节的更多信息，请参见使用手册, "电压调节器"。
电压调节器感知输出电压降低时，将增加供给励磁机的直流电压和电流。
直流电压和电流通过导线 F1 和 F2发送到励磁机。
励磁机定子磁场增加。 随着励磁机定子中的磁场增加，励磁机转子中诱发的交流电压增加。 励磁机转子 (L2) 中增加的交流电压导致交流电增加。
直流电流向励磁机定子 (L1) ，产生磁场。 励磁机转子 (L2) 在磁场中旋转。 励磁机定子和励磁机转子生成 系列 1800 机架发电机用三相交流电。 励磁机定子和励磁机转子生成 系列 1400 和 系列 1600 机架发电机用六相交流电。
交流电经 系列 1800 机架发电机的三相全波桥式整流器电路整流。 交流电经 系列 1400 和 系列 1600 机架发电机的六相全波桥式整流器电路整流。 系列 1800 机架发电机的整流器组件由嵌在两个整流器单元中的二极管组成。 该整流器电路由以下二极管组成：CR1, CR2, CR3, CR4, CR5 和 CR6。
桥式整流器的直流电输出至主转子绕组 (L3) 。 直流电通过路由发电机轴中凹槽的导体输出。 流经主转子绕组的电流产生发电机的磁场。
流经主转子绕组的增加电流增加发电机的磁场。 增加的磁场诱发主定子 (L4) 的交流电压增加。 三相交流电压增加，直至电压调节器不再感知输出电压降低。
电压调节器感知到输出电压增加时，将降低供给励磁机的直流电压和电流。 发电机输出电压的降低将导致电压调节器降低供给励磁机的直流电压。
IE 功率曲线
如下曲线补充说明辅助绕组输出电压与发电机上应用负载之间的关系。
并励绕组提供发电机所需的大部分正常负载励磁电流。 并励绕组输出恒定，即使负载为额定值的 150% - 200%。
如果增加的负载高出显示的水平，则调节器所获的电源将不足以维持发电机的额定输出电压。 电压将崩溃。
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| 图 5 | g01321904 |
串联升压辅助绕组在空载时提供很少的励磁（如有）。 但串联升压辅助绕组输出随着负载增加，在 300% 的额定电流下达到饱和。 串联升压辅助绕组的输出电压足以让调节器提供 300% 的短路电流。
如下曲线显示两个辅助绕组的组合，该组合为电压调节器提供恒定的电源。 曲线显示发电机在过载时崩溃的输出电压，同时两个辅助绕组的合并输出为电压调节器提供电源，维持短路电流。
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| 图 6 | g01321906 |
IE 发电机可以在各种负载下运行，包括重 SCR、UPS、VFD 和非线性负载。 在非线性负载下运行的固有能力源自与 Caterpillar CDVR 调节器的兼容性。
CDVR 使用"脉冲宽度调制" PWM 的频率不同于同步频率。 因此，CDVR PWM 阻止负载 SCR 跟踪。
IE 发电机在非线性负载下工作的能力不取代确定发电机尺寸的标准考虑因素。
IE 发电机在非线性负载下工作的能力不取代电压谐波对负载稳定性或性能影响的标准考虑因素。
辅助绕组提供的恒定电源也为发电机在负载波动时提供了卓越的瞬态性能。
抗非线性负载、电机启动和短路电流的能力是标准的 IE 功能。 自励磁发电机不具备抗非线性负载、电机启动和短路电流的功能。 IE 发电机无需额外部件即具备这些功能。 IE 发电机实现的功能位于自励磁发电机所用的相同实际包络线内。
整流器电路
1800 机架整流器电路
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| 图 7 | g01614194 |
1800 系列发电机的整流器电路 (CR1 - CR6) 二极管 (CR7) 变阻器 (L2) 励磁机转子 (L3) 主转子 (R5) 电阻器 | |
以下二极管构成桥式整流器电路：CR1, CR2, CR3, CR4, CR5 和 CR6。 桥式整流器电路从励磁机转子 (L2) 获取三相交流电。 桥式整流器电路将交流电整流成直流电。 直流电源传输至主定子绕组 (L3) 。
二极管 CR1 - CR6 包含在旋转整流器单元中。
SR5 1800 机架发电机使用三个二极管的整流器单元。
需要两个不同的单元。 一个单元是正极，另一个是负极。
整流电流会产生热量。 旋转整流器单元固定连接到散热片。 这些散热片散热，使旋转整流器单元在较低温度下运行。
三个二极管的整流器单元
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| 图 8 | g01757734 |
(13) 正极整流器单元 (14) 负极整流器单元 | |
三个二极管的整流器单元仅用于 SR5 1800 机架发电机
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| 图 9 | g01322040 |
(15) 变阻器 (16) 三个二极管的整流器单元 | |
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| 图 10 | g01613997 |
三个二极管的整流器单元接线 (17) 正极整流器单元 (18) 负极整流器单元 (19) 主转子导线穿越装置 (20) 散热片组件 (21) 电阻器 (22) 励磁机转子导线穿越装置 (23) 变阻器 | |
为了形成桥式整流器电路，必须将两个类似的三个二极管整流器单元相连。 每个三个二极管整流器单元均包含三个二极管。 正极整流器单元 (13) 包含二极管 CR1、CR2 和 CR3。 负极整流器单元 (14) 包含二极管 CR4、CR5 和 CR6。
两个三个二极管半波整流器必须正确接线。 请参阅插图 10。 每个"交流"电接线端连接到励磁机转子引出的"L2" 导线。 "正极"二极管接线端内部相互连接。 "正极"接线端连接到主转子绕组的一个 "L3" 导线。 "负极"接线端内部相互连接。 "负极"接线端连接到主转子绕组的另一个 "L3" 导线。
正极整流器单元 (13) 和负极整流器单元 (14) 安装到散热片组件 (20) 。 散热片组件位于发电机轴端。 散热片组件 (20) 也包含变阻器 (23) 和电阻器 (21) 。 变阻器和电阻器用于保护发电机电路。 请参考发电机运行, "- 发电机电路保护"。
1400 和 1600 机架整流器电路
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| 图 11 | g01321584 |
RFA 12 二极管配置（仅 1400 和 1600 机架整流器） (L2) 励磁机转子 (L3) 主转子 | |
1400 和 1600 机架发电机使用 12 个分立式二极管。
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| 图 12 | g01325335 |
(25) 励磁机定子 (26) 励磁机转子 (27) 正极二极管（蓝色引线） (28) 负极二极管（红色引线） | |
发电机电路保护
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| 图 13 | g01325190 |
PMPE 发电机配线图 (CR1 - CR6) 二极管 (CR7) 变阻器 (L1) 励磁机定子 (L2) 励磁机转子 (L3) 主转子 (L4) 主定子 (L5) PMG（永磁体）定子 (PM) 永久磁铁 (R5) 电阻器 (RFA) 旋转绕组总成 (TR1) 可选的电压降变压器 (T0, T1, T2, T3, T7, T8, T9) 发电机接线端和/或发电机引线 | |
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| 图 14 | g01322001 |
(30) 1400 和 1600 机架发电机的变阻器 | |
变阻器抑制异常瞬态峰值电压，保护二极管。 变阻器是安装在散热片组件上的单独部件。 在使用 12 个分立式二极管的发电机上，变阻器 (30) 安装在负极和正极散热片板之间。
变阻器是恶劣运行条件下第一个出故障的部件。 不利的运行条件如：相位差、并联和负载不平衡导致的电压尖脉冲。 必须定期检查变阻器。
电阻器是安装在散热片组件上的单独部件。 电阻器仅用于某些较大的 1800 机架发电机。 电阻器提供从绝缘绕组到 RFA轴端的低电阻电路。
电阻器的电阻值为 27000 欧姆。 绕组上的空气摩擦可能造成静电荷。 如果未安装电阻器，这些电荷可能造成电压升高，从而损坏绕组绝缘层。 电阻器可以让电荷在产生的同时消散。 此电阻器还防止电压升高。
由于存在电阻器电阻值和功率额定值，因此 RFA上任意一点的接地故障均不会导致发电机运行故障。 接地故障不会损坏电阻器。
电压调节器和相关部件也同样保护发电机。 PMPE 和IE 励磁机使用保险丝阻止电流流向电压调节器。 保险丝可迅速断开。 如果励磁机未加电，发电机输出电压会降低到低电位。
保险丝还防止其他部件故障造成二次损坏。 如果要更换保险丝，务必使用型号和电流额定值相同的保险丝。 如果使用额定值较大或不能迅速断开的保险丝，则保险丝不会起到防止其他部件损坏的作用。
所有电压调节器均有内置的过电流保护电路，也可以断开励磁回路。
注: 有关电压调节的更多信息，请参见相应的电压调节器使用手册。
空间加热器
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| 图 15 | g01325450 |
空间加热器的位置 (31) PMG（永磁体）定子 (32) 二极管组件 (33) 励磁机定子 (34) 加热器芯 | |
空间加热器安装在后轴承支架上。 空间加热器位于发电机的励磁机端。
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| 图 16 | g01516042 |
空间加热器接线图 | |
SR5 发电机可以实现在高湿度环境条件下无故障运行。 湿度可以高达 100% 非冷凝湿度。 但是当发电机怠速和在周围空气温度比发电机高时就会产生问题。 湿气会凝结在绕组上。 湿气将导致性能降低乃至损坏绕组。 发电机不工作时，应运转选装的空间加热器。
空间加热器的工作需要使用外部电源。 电源必须是 230 VAC。 两种电源都必须是单相的。 当外部电源为 50 hz 时，必须使用 200 VAC。 请参阅插图 16。
1400 机架空间加热器
1400 机架发电机空间加热器的接线不同于其他 SR4B 或 SR5 发电机上的空间加热器。 1400 机架空间加热器使用两个并联 230 VAC 岸电电源的加热元件。
拆除端子板上 H2 和 H3 之间的跨接线 (40) 。 安装一个 16 AWG 跨接线 (41) ，将封装端子板上的 H1 连接到 H3。 安装一个 16 AWG 跨接线 (42) ，将封装端子板上的 H2 连接到 H4。
请参阅插图 17。
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| 图 17 | g02145994 |
电气连接 (40) H2 至 H3 连接 (41) H1 至 H3 连接 (42) H2 至 H4 连接 | |
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| 图 18 | g02146147 |
安装和连接 1400 机架空间加热器 | |