第一讲车用交流发电机基础知识介绍 车用交流发电机（以下简称发电机）是我公司的主导产品之一，今天我有幸在这里同大家交流一下有关该产品的一些相关知识，希望有助于大家更加了解发电机，从而更好地发展发电机。 一、发电机的作用及特点 1、发电机是汽车电气系统的两个主要电源之一，与蓄电池并联工作。在发电机发出的电能多于汽车电器所消耗的电能时，它将多余的电能通过充电的方式储存在蓄电池中；当汽车电器用电超过发电机所输出电能时，由蓄电池补充不足的电能（发动机启动时起动机消耗的电能也由蓄电池提供）。充电和放电的过程由发电机与蓄电池两端的电势自动调节。 图一发电机接线示意图
2、发电机的特点与汽车电系特点密切相关。它采用单线制，负极搭铁（少数用于某些特定场合的发电机采用双线制）；输出三相直流电，因此需要整流；因汽车电器的需要，输出稳定的电压，因此需与调节器搭配使用；输出电动势与转速成正比，在调节器作用下，输出实际电流取决于车上实际使用的负载大小（包括蓄电池状况），同时自身有限流功能，每个发电机都有一个最大输出电流。 二、发电机的种类 汽车上最早使用的发电机是直流发电机，它采用换向器换向，输出直流电。从1960年开始，汽车上逐步开始采用交流发电机，它采用硅二极管整流，输出直流电，故也称硅整流发电机。由于交流发电机与直流发电机相比，具有体积小、重量轻、结构简单、维修方便、使用寿命长、配用的调节器简单、产生的无线电干扰信号弱等诸多优点，因此汽车上采用交流发电机后，直流发电机被迅速淘汰，现在所讲的汽车用发电机均指交流发电机。 汽车用交流发电机可按总体结构、整流器结构、搭铁型式、散热型式等多方面进行分类。按总体结构可分为： 1）普通交流发电机：无特殊装置和特殊功能的发电机，如JF1521； 2）整体式交流发电机：内装电子调节器的交流发电机，如JFZ1521； 3）无刷交流发电机：无电刷和集电环结构的交流发电机，如康明斯发电机JFW2621； 4）带泵交流发电机：带真空制动助力泵的交流发电机，如供朝柴的JFB2729；
交流动机分析流发出特 流发 系列系交流 流发电机机来说，析汽车用发电机的特性最为1．输输出特发电机规列的交流，即U=常流发电机由特性（1 ）机的工作其转速用交流发的特性有为重要。输出特性 特性是指规定为14流发电机常数时，机的输出性曲线I= 空载转速 作特点是转速变化约为发电机的特有输出特性 指在发电机4V ，对2机规定为I ＝f （n 出特性曲线=f （n ）可速n1 转速变化为1：8特性必须性。空载机端电压24V 28V ）， 其） 的函 线。 可以看出化范围大，柴油机须以转速载特性和压U 不变其输出电函数关系出： 大，对于一机约为1速的变化为外特性，变（对12V 流与转速。图2－一般汽油：5，因为基础。，其中以V 系列的速之间的26所示油发因此交以输的交的关示为
发电机转速小于一定值n1时，对外输出电流为零。当发电机达到额定电压并能对外输出电流时的最小转速为n1，称n1为空载转速。空载转速常用来作为测试发电机性能的参数之一。 （2）最大电流Imax 发电机输出电流能力随转速的升高而增大，但曲越来越平坦，当转速达到一定值时，无论转速增加多少电流都不再增加，即一定结构的发电机输出最大电流Imax有一定限制。由此可见，交流发电机自身具有限制输出电流防止过载的能力，又称为自我保护能力。 交流发电机自我限流的原理如下： 交流发电机定子绕组具有一定的阻抗Z，它由绕组的电阻r及感抗XL两部分组成，即 式中 R——一相绕组的电阻； XL——一相绕组的感抗; XL＝2лfL 式中 L——一相定子绕组的电感； f——感应电动势的频率； P——磁极对数。 由于XL 与n成正比，故发电机定子绕组的阻抗Z随发电机的车速升高而增加。高速时，由于R与XL相比可忽略
3、三相交流同步发电机 3.1同步发电机概况 同步发电机按其运行方式和功率转换方向可分为同步发电机、同步电动机和同步补偿机三大类型。 同步发电机是把机械能转换为交流电能的设备；同步电动机是把交流电转换为机械能的设备；同步补偿机则是专门用于调节电网的无功功率的装置，以改善电网的功率因数。 同步发电机的基本型式分为旋转电枢式和旋转磁极式两种类型。这两类同步发电机虽然结构上有所不同，但基本原理是相同的，即磁场与导线相对运动，切割磁力线，导线产生感应电势。 旋转电枢式发电机的磁场是固定的，而电极则由原动机拖动旋转，三相交流电流通过**和电刷的连接输送到负载，这类发电机的优点是铁芯硅钢片的利用率高，而且定子的机座可作磁轭，以节约钢材，其缺点是输出的容量受到限制，电压也不能太高，因此，用这类发电机供电已很少采用，通常采用无刷发电机作交流励磁机用。 旋转磁极式发电机的电枢是固定的，而磁极是旋转的，电枢绕组均匀分布在整个铁心槽内，按磁极的形状，又可分为凸极式和隐极式两种。 凸极式发电机有明显的磁极，在磁极铁芯上套有集中磁极绕组，电的气隙是不均匀的，极弧下气隙较小，而极间部分气隙较大. 阴极式发电机没有明显的磁极，磁极绕组分散嵌在转子铁芯槽内，由于转子制成圆柱形，因此气隙是均匀的。 3.2无刷同步发电机 3.2.1无刷同步发电机的基本结构 无刷同步发电机无论是凸极式还是隐极式可分为两大部分，即定子和转子，静止部分称为定子，包括机座、定子铁芯、定子绕组、端盖、轴承盖及交流励磁机的定子等；转动部分称为转子，包括转子铁芯、磁极绕组、转轴、轴承、风扇、交流励磁机的电枢及旋转整流器等。 3.2.2同步发电机的工作原理及工作特性 同步发电机所谓同步，就是说发电机的转子由发动机拖动旋转后，在定子和转子之间的气隙里产生一个旋转磁场，这个旋转磁场是发电机的主磁场，又称为转子磁场。当主磁场切割三相电枢绕组的线圈时，就会产生三相感应电势，接通负载后，在电枢绕组中流过感应电流，这个*变电流也会在发电机的气隙中产生一个旋转磁场，这个旋转磁场称为电枢磁场，又称为定子磁场。 主磁场被发动机拖动旋转时，它拉着电枢旋转，就像两块磁铁之间有相互吸引力一样，就是说，发电机的转子带动电枢磁场以同一转速旋转，二者之间保持同步，故称为同步发电机。电枢磁场的转速称为同步转速。 由于定子三相绕组在空间的位置是对称的，彼此相差120°电角度，因此，定子绕组切割磁力线时，将产生对称三相感应电势。 定子每相绕组感应电势的有效值为：
汽车发电机的发展 摘要 汽车上虽然装有蓄电池，但它存储的电能十分有限。比如动发动机时，起动机要消耗蓄电池大量电能，若不及时对其进行补充充电就不能满足汽车上不断增多的用电设备的需求，也就很难保证汽车的频繁启动正常运行。所以可以说发电机是汽车电器系统的主要电源。发电机的作用是将发动机的部分机械能转变成电能，向除起动机以外的所有用电设备供电，并及时对蓄电池进行补充充电。 长期以来，汽车上采用的是直流发发电机，由于靠整流子换向的直流发电机已不能适应现代汽车的要求，而逐渐被交流发电机取代。交流发电机的采用，是汽车电器的一大突破。它始用于20世纪50年代，当今世界发达国家均已在汽车上普遍采用硅整流交流发电机，我国也从70年代开始使用，并已迅速普及。 交流发电机与直流发电机相比，在结构方面有根本性差别的是用硅二极管的固体换向器取代了机械整流器。这是交流发电机优于直流发电机的主要原因。因此现代汽车都使用硅整流发电机。 关键词：交流发电机原理 一交流发电机的作用 1. 充电到电瓶，使电瓶保持充满电的状态 2. 供应电流到各电器，作为汽车内各个用电器的主要供电电源。 3. 唯有在发电机的发电量，低于电器耗用电流时，才由电瓶补足供电 二交流发电机的结构
交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。 交流发电机组件图见图 1—后端盖2—电刷架3—电刷4—电刷弹簧压盖5—硅二极管6—散热板7—转子8—定子总成9—前端盖10—风扇11—皮带轮 交流发电机结构图见图 （一） 转子的功用是产生旋转磁场。 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图
转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。 当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。 交流发电机的磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S极→磁轭。见图2-7。
无刷交流同步发电机原理与构造 国民经济建设和人民生活时刻离不开电能，同步发电机由原动机驱动而旋转，把机械能转换成电能，向用电设备提供交流电源。 无刷同步发电机由于其无线电干扰小，无电刷，维护工作量少，运行可靠，性能优越，又便于实现无人值守，当今国内外己普遍推广应用。 第一节无刷同步发电机工作原理 一、电与磁的关系 （一）通电导体周围有磁场 在导体中通入电流之后，导体周围便产生磁场，而且沿导体全部长度上都存在着，该磁场的强弱决定于电流的大小，电流越大，磁场强度越强，磁场的方向按右手定则决定，如图8-1所示，将右手姆指伸直表示电流方向，将其余四指卷曲，这时四指所指的方向，就是磁场方向。 通电线圈 或螺线管周围 也产生磁场。 磁场的强度与
线圈匝数及电流大小成正比 , 磁场方向也以右手定则决定 , 如 图 8一2 所示 , 伸出右手姆指，其余四指卷曲，使四指的方向符 合线圈中电流方向 , 那么伸直的姆指所指的方向就是磁场方向。 发电机的磁场就是在磁极铁心外套上线图通以直流电而形成南、北磁极。当线圈断电后，磁极铁心仍有一定的磁性，俗 称“剩磁”，这是发电机自建电压的必不可少的条件。 （二）电磁感应 当导体(线)在磁场中运动或磁场在导体周围运动，两者互相切割时，在导体(线)中便感应电动势，这种现象称为电磁感 应。 感应电动势的方向与导体运动方向和磁场方向有关，可用“右手定则”来判定。伸右手于磁场内，手心对着N极,四指与 大姆指互相垂直，让大姆指指向导体运动方向，那么四指所指 方向就是感应电动势方向。发电机就是根据这个原理工作的。 如图8－3所示。 感应电动势的大小e与磁 感应强度B,导体切割磁力线的速度 v和导体长度l成正比。 e=B1v 要增大感应电动势，可采用下列办法： 1、增加被切割的磁力线数目，即增强磁场强度，磁场越强，感应电动势越大。
详细解析汽车发电机工作原理Time:2010-12-24 13:54:53 Author: Source:中电网交流发电机的结构 一、6管交流发电机的结构 交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。 JF132型交流发电机组件图见图2-5a JF132型交流发电机结构图见图2-5b JF132型交流发电机结构图见图2-5c （一）转子 转子的功用是产生旋转磁场。 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图2-6
转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。 当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。 交流发电机的磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S极→磁轭。见图2-7。 （二）定子 定子的功用是产生交流电。定子由定子铁心和定子绕组成。见图2-8A 定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。 三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。 1．每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。
2．每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。 3．三相绕组的始边应相互间隔2π+120o电角度（一对磁极占有的空间为360o电角度） 例：国产JF13系列交流发电机三相绕组绕制见图2-8B 结构参数如下： 磁极对数p6对 定子槽数z36槽 定子绕组相数m3相 每个线圈匝数N13匝 绕组联结方法Y型联结 在国产JF13系列交流发电机中，一对磁极占6个槽的空间位置（每槽60o电角度），一个磁极占3个槽的空间位置，所以每个线圈两条有效边的位置间隔是3个槽，每相绕组相邻线圈始边之间的距离6个槽，三相绕组的始边的相互间隔可以是2个槽，8个槽，14个槽等。 （三）整流器 交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电，6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路，6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。 1．汽车用硅整流二极管特点 （1）工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A； （2）反向电压高，反向重复峰值电压270V，反向不重复峰值电压300V；
有刷发电机工作原理
无刷发电机工作原理
稀土发电机 发电机的励磁结构有两种:一种是电流励磁，即依靠铜线圈绕组通过电流来励磁，磁场的大小取决于绕组的匝数和励磁电流的大小。另一种就是永磁励磁，即通过永磁体提供磁场，磁场的大小取决于永磁体本身磁性能的高低和所用磁体的体积。 电流励磁的局限性就是线圈发热量大，电机温度高，需要较大的绕组空间，同时还存在较大的铜损等使得电机的效率和功率低。 永磁励磁无上述局限，而且结构简单、维护方便；特别对一些特殊要求如：超高速、超高灵敏度和特殊环境如:防爆等情况使用比电流励磁更优. 稀土永磁电机的优点：1、体积小，重量轻，耗材少。2、效率高（免去了产生转子磁场所需的励磁功率和碳刷、滑环之间磨擦的机械损耗，使得永磁式发电机效率大为提高。）。3、中、低速发电性能好，功率等级相同的情况下，怠速时，永磁式发电机要比励磁式发电机的输出功率高一倍。 缺点：1、输出电压稳定性差：输出电压不可调是其不足之处。 2、电磁干扰：永磁发电机制成后不需要外界能量即可维持其磁场，但也造成从外部调节、控制其磁场极为困难。使永磁发电机的使用范围受到了限制。 3、维修不方便：由于永磁发电机的转子大多采用贴磁工艺制造，一旦出现故障，只能返厂维修或更换发电机。 4、不可逆退磁问题：设计或使用不当，永磁发电机在温度过高（钕
铁硼永磁）或过低（铁氧体永磁）时在冲击电流产生的电枢反应作用下，在剧烈的机械振动时有可能产生不可逆退磁或失磁使电机性能降低甚至无法使用。 5、成本:同功率的发电机以10KW为列，比励磁发电机高出300元左右。
变频发电机 变频数码发电机采用逆变器技术的极超静音发电机，它的许多优点是传统发电机无法比拟的。关键部件是其内部的逆变器。逆变器将发电机产生的原始交流电进行“净化”，电流经过“交-直-交”二级转换，使电压输出与发动机转速无关，同时将电压波形畸变降至最低限度，最终再次转化成洁净、平稳的交流电输出。其波形是光滑的正弦波形。因此，足以运行一些对电压波动非常敏感的电气设备、仪器，如：电脑等。此外，机组还装备了独特的智能节气门，它可根据负载实际变化状况来自动调节转速的高低，使得其燃油耗比普通机组要低20%-40%，运行时间更长。
交流发电机工作特性 学习内容 交流发电机的励磁交流发电机的工作特性 一、交流发电机的励磁 除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁，因为它们的磁场都是电磁场，也就是说必须给磁场绕组通电才会有磁场产生。 将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁，交流发电机励磁方式有自励和他励两种。 1．他励 在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。这种供给磁场电流的方式称为他励发电。 2．自励 随着转速的提高，发电机的电动势逐渐升高并能对外输出，一般在发动机怠速时发电机就能对外供电了，当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给磁场绕组生磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自励。 由于在发动机转速低时交流发电机不能自励发电，所以低速时采取他励发电，当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压1～2V以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。 交流发电机的励磁电路如图2-24。
3．利用充电指示灯监视发电机的工作情况 （1）充电指示灯的作用 如图2-25所示，在某些充电系电路中，接有充电指示灯，其作用是： ①指示发电机是否有故障； ②警告驾驶员停车后关断点火开关。 （2）充电指示灯的工作情况如下： 在发动机起动期间，发电机电压UD+＜蓄电池电压时，整流二极管截止，发电机不能对外输出，由蓄电池供给磁场电流。路径为：蓄电池+→点火开关→充电指示灯→调节器→磁场绕组→搭铁→蓄电池-。充电指示灯亮 当发动机转速升高到怠速及其以上时，发电机应能正常发电并对外输出，此时，发电机电压＞蓄电池电压，发电机自励。UB=UD+，
QCT2909492汽车用交流发电机技术条件 QC／T 29094一92 汽车用交流发电机技术条件代替 JB3309一83 1 主题内容与适用范畴 本标准规定了汽车用交流发电机的技术要求、试验方法及检验规则等。 本标准适用于由硅元件整流的汽车用交流发电机。该发电机为连续定额工作 制，并带有抑制干扰电容器。工作时必须与相应的电压调剂器（电磁振动式或电 子式调剂器）配合使用，并与蓄电池并联工作。 2 引用标准 ZB T35 001汽车电气设备差不多技术条件 ZB T36 010汽车用交流发电机电气特性试验方法 GB 2828逐批检查计数抽样程序及抽样表 GB 2423.17电工电子产品差不多环境试验规程试验ka：盐雾试验方法 3 术语、代号 3．1 整体式交流发电机——机体上装有电子式电压调剂器的交流发电机。 a．交流发电机（左图为内搭铁；右图为外搭铁）
b．整体式交流发电机（左图为内搭铁；右图为外搭铁） c．带双取样电路调剂器的整体式交流发电机 。 3．2 试验电压U t 测试输出电流特性时所规定的电压值（本标准规定配用电磁振动式电压调剂器交流发电机，试验电压值为14V、28V;配用电子式调剂器，为使调剂器处于非工 作状态，试验电压定为：13.5V、27V）。
3．3 额定转速nR 交流发电机在环境温度23±5℃和试验电压U t 下，输出额定电流I R 时承诺的 最 大转速。（本标准规定为6000r／min）。 3．4 最大工作转速n max 交流发电机在环境温度23±5℃，试验电压U t ，和输出最大电流下至少正常连 续工作15min的最大转速（本标准规定第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ系列交流机为12000r／min，第IV系列为8000r/min）。 3．5 交流发电机冷态输出 交流发电机机体温度处于23±5℃时的输出电流值。 3．6 交流发电机热态输出 交流发电机在环境温度23±5℃下工作，机体温度达到稳固温升时的输出电流 值。 4 技术要求 4．1 交流发电机应符合本标准的规定，并按经规定程序批准的图样及技术文件制造。 4．2 交流发电机在下列条件下应具有工作能力： a．周围环境温度一40～85℃; b．月平均相对湿度不大于99％。 4．3 交流发电机外形及安装尺寸应符合各具体产品外形图的规定。在产品外形图中应注明皮带轮紧固螺母及前、后端盖紧固螺杆的拧紧力矩。本标准举荐值见表1。
无刷同步发电机的工作原理和结构特点 摘要：介绍了无刷同步发电机的结构特点，并着重对旋转整流器进行了分析说明。 叙词无刷电机同步发电机旋转整流器 1 引言 由于电能具有生产和变换比较经济，传输和分配比较容易，使用和控制比较方便等优点，因而成为现代最常用的一种能源。并且随着国民经济的不断发展，自动化程度越来越高，对电的需求量越来越大，不仅要求用电数量，同时对用电质量也提出了要求，无疑对同步发电机的性能也提出了高要求。而励磁方式直接影响到发电机的性能、可靠性和技术要求，因此励磁方式的研究成了电机发展的一个重要课题。原来一直采用直流发电机来劢磁，即用直流发电机发出来的直流电，通过滑环和电刷引进同步发电机的转子绕组，但随着电机容量的不断增大，直流电机的换向已成为一大难题，并且需要碳刷和滑环，存在碳刷磨损和碳刷粉末玷污线圈绝缘和其它零部件问题。随着半导体技术的发展，推动了无刷电机的发展。 2 无刷同步发电机的结构特点 无刷同步发电机由主发电机(同步发电机)，交流励磁机，旋转整流器等主要部分组成，主发电机转子、励磁机电枢和旋转整流器都装在同一轴上一起旋转，励磁机磁极固定在定子内侧。主发电机结构大同小异，都是转场式的，有隐极和凸极两种，交流励磁机为转枢式的。同步发电机由有刷进化到无刷主要是有了交流励磁机和旋转整流器。 2．1 交流励磁机 交流励磁机实为交流发电机，电枢铁心用优质电工钢片冲制后，紧密迭压在电枢支架上，然后热套到轴上，电枢绕组端部用玻璃钢绑扎，以承受高速旋转下的离心力。磁极用特殊钢片组成，具有适当的磁积能，保证交流发电机能自立建压，为主发电机提供励磁电流。交流发电机—般依靠自己的剩磁建压，有时为了提高起励的可靠性，不仅在励磁回中采取起励措施，而且还在交流励磁机的定子磁极极靴安放小块永久磁铁加以励磁。为了提高励磁系统的反应速度，交流励磁机的频率一般比主发电机的高，可高达数百赫兹，故交流励磁机的极数比主发电机的多，但最好不成简单的整数倍。(例如，某电机的主发电机极数为6，励磁机的极数为16) 2．2 旋转整流器 旋转整流器由半导体旋转整流二极管、快速熔断器、过电压保护器等元件组成，快速熔断器作为过电流或短路保护串联于每个二极管支路，浪涌抑制器或压敏电阻并联于旋转整流装置的直流侧两端可以吸收瞬时过电压，作过电压保护。旋转整流器与主发电机转子也是同轴安装，整流电路(单相、三相)应与交流励磁
第二章交流发电机及电压调节器 汽车使用的电源有蓄电池和发电机两种。现代汽车采用交流发电机作为主要电源，蓄电池作为辅助电源。在汽车行驶过程中，由发电机向用电设备提供电源，并向蓄电池充电。蓄电池在汽车起动时提供起动电流，当发电机发出电量不足时，可以协同发电机供电。 与直流发电机相比，具有如下几个特点： 1、体积小，质量轻 2、在发动机低速运转时，仍能进行充电 3、故障少，使用寿命长，保修简便 4、调节器结构简单 5、很少产生干扰波 第一节交流发电机的构造 爪极：鸟嘴形：产生近似与正弦波的交流电动势 转子励磁绕组：有电流通过，产生磁场 滑环 轴 三相绕组：产生相位相差120度，大小相等的三相交流电动势定子连接由三角连接和星形连接两种。以星形连接为主。 铁心：由硅钢片叠压而成 整流器：将三相绕组产生的的交流电变为直流。 主要元件：二极管 主要利用了二级管的单向导电性。 前后端盖：由非导磁材料铝合金制成。 特点：漏磁少，质量轻，散热性能好。 第二节交流发电机的工作原理 1、发电原理：在汽车用交流发电机中，由于转子磁极是鸟嘴形，其磁场的分布近似 于正弦规律，所以交流电动势也近似于正弦波形，相位差互为120度。 2、整流原理：:硅二极管具有单向导电性。 在某一瞬间，正极二极管上那一项的电压最高，那一项的正极管子就获得正向电压而导通。负极管上那一项的电压最低，那一项的负极管子就获得正向电压而导通。 实际上，在汽车交流发电机中选用的二极管，其允许的反向电压要高得多，可以承受电路中各种瞬时过电压对二极管的冲击。 三、励磁方法 汽车用交流发电机最常用的是九管的交流发电机，也就是具有九个硅二极管的发电机。其中六个硅二极管组成整流器，利用二极管的单向导电性将交流发电机产生的交流电压转变成直流电压，另外三个二极管提供通过发电机中的励磁绕阻的电流，称为励磁二极
无刷发电机总成详解 一、无刷发电机的结构和原理 1、交流发电机简介 汽车用的发电机是三相交流发电机。原理是通过旋转磁场把机械能转变成电能。再通过二极管整流后输出的直流电来供汽车上电器设备用电并对蓄电池充电。 2、交流发电机的分类 ?按发电机是否带有调节器可分为整体式交流发电机（内置调节器）与交流发电机（外置调节器）。 ?发电机磁场线圈输出端在发电机内部搭铁，称为内搭铁式发电机；磁场线圈输出端通过发电机调节器在发电机外部搭铁的，叫外搭铁式发电机。 ?分为有刷发电机与无刷发电机。 ?按是否带有真空泵可分为带泵交流发电机与非带泵交流发电机。 ?按磁场方式分：电磁发电机和永磁发电机。 按电机整流组件二及管的个数，可分为6管、8管、9管及11管交流发电机等。8管发电机在中性点增加了两个二极管，使三相绕组的三次谐波在中性点叠加，经整流后可将发电机的输出功率提高10%-15%。9管发电机增加了三个功率较小的激磁管，可用充电指示灯来表示发电机的工作情况，省去了结构相对复杂的继电器。11管发电机增加了两个中性点二极管，三个激磁二极管3A—5A。
3、交流发电机的结构 由皮带轮、风叶、前端盖总成、转子总成、内定子线圈、外定子线圈、后端盖总成、硅整流桥、调节器、真空泵总成。 ⑴无刷发电机，能够适应灰尘、潮湿的恶劣环境。其优点如下： 无刷发电机是把励磁线圈固定在电机后端盖上，不随着转子转动。与有刷发电机相比，省去了电刷、集电环等易损件，不会因灰尘、电刷的损擦失圆，引起的打火花、接触不良、引起不发电。无刷电机具有可靠性好，使用寿命长的特点。 ⑵有刷发电机易引起的故障主要如下： ?转子绕组引线至集电环间捆绑固定不好或绕组内圈与磁轭处松动，在高速工作时由于离心力、振动而甩断导线。 ?绕组引线与集电环焊接处因焊接质量和其它原因脱焊，集电环与转子轴间配合松动，引起的断线。 ?电刷自然磨损或松动；电刷弹簧卡死、折断；集电环烧蚀或失圆，造成激磁电流减少或不能通过，以致转子磁场不能正常建立。 ?集电环与电刷接触面接触不良，如有灰尘/油污或滑环与电刷高速磨合时，产生发热或失圆打火花,使集电环表面烧蚀，接触电阻加大，造成转子不能正常工作。 ?而无刷发电机可避免上述故障。 ⑶整体式交流发电机，即发电机内置调节器：调节器与发电机是配合使用，它是通过控制发电机励磁电流来稳定电机的输出电压，内置调节器的发电机质量可靠。 带泵发电机--发电机后部带真空泵：真空泵抽气，作为汽车刹车制动助力，有利于简化结构，降低整车的成本。 4、整流桥的作用和原理 交流发电机发出三相交流电，但汽车上的用电设备和蓄电池都是直流电。整流桥的功能是将交流电转变为直流电。 整流桥的正向测试如图所示：（表笔互换是反向数值是无穷大）
毕业设计论文题目无刷同步发电机交流励磁机的设计 （院）系电气与信息工程系 专业电气工程及其自动化班级1 学号3 学生姓名 导师姓名 完成日期200年月15日
毕 业 设 计（论 文）任 务 书 ————☆———— 设计（论文）题目： 无刷同步发电机交流励磁机的设计 姓名 系别 电 气 系 专业 电 气 工 程 班级 01 学号3 指导老师 教研室主任 一、基本任务及要求： 1、基本技术要求： 1）﹑主发电机的励磁电压 V U d 92= 2） 、主发电机的励磁电流 A I d 2.53= 3）﹑额定转速 min /1000r n N = 4）﹑相数 m=3 5）﹑极对数 81000 1336060=?==n f p 2、本毕业设计课题主要完成以下设计内容： （1）交流励磁机的电磁设计方案； （2）无刷励磁方案的设计； （3）主要零部件图（定子冲片、定子绕组、转子冲片、转子绕组、 电机总装图等）的绘制； （4）说明书。 二、进度安排及完成时间： 2月16日——3月6日：查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告 3月6日：抽查文献综述、开题报告撰写情况 3月7日——3月21日：毕业实习、撰写实习报告 3月22日——5月29日：毕业设计 4月底：毕业设计中期抽查 5月30日——6月15日：撰写毕业设计说明书（论文） 6月16日——6月20日：修改、装订毕业设计说明书（论文） 6月20日——6月26日：毕业设计答辩
目录 摘要 (Ⅰ) Abstract (Ⅱ) 第1章绪论 (1) 1.1无刷同步发电机励磁系统概述 (1) 1.1.1二极管无刷励磁系统 (1) 1.1.2晶闸管无刷励磁系统 (4) 1.1.3无刷励磁系统的技术规范 (6) 1.2 无刷同步发电机的励磁方式 (8) 1.2.1按交流励磁功率源分 (8) 1.2.2按旋转元件分 (9) 1.2.3按有无交流励磁机分 (10) 1.3 励磁系统发展趋势 (12) 1.4同步发电机励磁系统应注意事项 (13) 第2章无刷同步发电机的工作原理和结构特点 (15) 2.1引述 (15) 2.2无刷同步发电机的结构特点 (15) 2.2.1 交流励磁机 (16) 2.2.2 旋转整流器 (16) 2.2.3 交流励磁机和旋转整流器的安装 (17) 2.3 交流励磁机的电压响应特性 (17) 2.3.1 空载励磁电压响应 (18) 2.3.2 负载励磁电压响应 (18) 2.3.3 发电机三相短路的励磁电压 (18) 2.4 无刷同步发电机的工作原理 (19) 第3章方案总体设计 (21) 第4章方案实体设计 (23) 4.1励磁机的电磁设计 (23) 4.1.1 磁路设计思想 (23) 4.1.2 性能调整 (25)
0NQ.140.232 交流无刷励磁机、永磁发电机安装使用维护说明书
南京汽轮电机（集团）有限责任公司0NQ.140.232 第1 页共11页 2010.2.7 宏田制编2010.2.7 张利光对校2010.2.10 葛淑明核审 签会 2010.3.1 巫旭明标准审查 2010.3.9 姜兴林定审 准批
0NQ.140.232 第2 页共11页 标记数量页次文件代号说明简要名签 目录............................................................................................................................................ 4 概述.1 .................................................................................................................................... 5 主励磁机.2 ......................................................................................... 5主励磁机典型产品电气数据.2.1 6 .............................................................................................................. 内部接线原理图2.2 7 .......................................................................................................................... 2.3 结构简介 8..................................................................................................................................... 副励磁机3 8.......................................................................................................... 3.1 副励磁机电气数据......................................................................................................................... 8结构简介 3.2 . .................................................................................................................... 84 转子接地检测滑环. 9 安装 (5) 11 .................................................................................................................................. 使用说明.6 11 . ....................................................................................................... 6.1 运行前的准备工作
(详细内容参见电子教材)（ppt课件） 一、交流发电机的发电原理 如图所示是交流发电机的工作原理图： 发电机的三相定子绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中，互相差120°电角度。 交流发电机的磁路是：转子爪极的磁力线从转子的N极出发，穿过转子与定子之间很小的气隙进入定子铁心，最后又经过空气隙回到相邻的S极，并通过磁轭构成了磁回路。转子磁极呈鸟嘴形，可使定子绕组感应的交流电动势近似于正弦曲线的波形。 当转子旋转时，由于定子绕组与磁力线有相对的切割运动，所以在三相绕组中产生频率相同，幅值相等，相位互差120°电角度的正弦电动势为eA、eB和eC。 硅整流发电机每相绕组中产生的电动势的有效值与发电机的转速和磁场的磁通量成正比。 二、整流原理和过程 在交流发电机中，整流器是利用硅二极管的单向导电性能进行整流的。 在三相桥式全波整流电路中，三个正二极管的正极引出线分别同三相绕组的首端相连。在某一瞬间，只有与电位最高的一相绕组相连的正二极管导通。同样，三个负二极管的引出线也同三相绕组的首端相连。在同一瞬间，只有与电位最低的一相绕组相联的负二极管导通。这样反复循环、6只二极管轮流导通，在负载两端便得到一个较平稳的脉动的直流电压。 下图为6只二极管组成的三相桥式全波整流电路及产生的电压波形图。 中性点电压一般用来控制各种用途的继电器，如磁场继电器、充电继电器等。 三、交流发电机的励磁方式
交流发电机开始发电时，需由蓄电池供给励磁电流，此时为它励。 当发电机达到蓄电池电压时，即由发电机自己供给励磁电流，也就是由它励转变为自励。 四、不同形式交流发电机的电路连接方式及原理 1、9管交流发电机 9管交流发电机的特点是除了常用的6个二极管外，又增加了3个小功率二极管，专门用来供给磁场电流，又称为磁场二极管。采用磁场二极管后，可以省去充电指示灯继电器，其线路连接关系如图所示。 2、8管交流发电机 8管交流发电机除了三相桥式整流电路的6个二极管外，还具有2个中性点二极管，利用中性点二极管的输出可以提高发电机的输出功率。如图所示。 发电机高速运转时： 1）当中性点电压的瞬时值高于输出电压(14V)时，从中性点输出电流，如图2—11a所示。 其输出电路为：定子绕组→中性点二极管VD7→负载和蓄电池→负极管→定子绕组。 2）当中性点电压瞬时值低于负极电位时，流过中性点二极管VD8的电流如图2—11b所示。 其输出电路为：定子绕组→正极管→B接线柱→负载和蓄电池→中性点二极管VD8→定子绕组。 当交流发电机输出电流时，中性点的电压含有交流成分，即中性点三次谐波电压，且幅值随发电机的转速而变化。如图所示。 3、11管交流发电机
无刷励磁发电机[浏览次数：726次] 无刷励磁发电机近几十年来已经成为经典的同步发电机最具前途的发展方向之一。由于线路简单,制造成本低廉,应用范围较为广泛。无刷励磁发电机应用愈来愈广泛,对其运行可靠性的要求也愈来愈高。目录 ?无刷励磁发电机的结构 ?无刷励磁发电机的可靠性分析 ?无刷励磁发电机的设计特点 ?无刷励磁发电机的应用 无刷励磁发电机的结构 ?图为无刷励磁发电机原理图。其整流器由旋转型二极管组成,安装有过电压保护电阻。相对旋转晶闸管式无刷发电机,这种线路和结构更为简单,制造成本低，励磁机磁场电流由 外部电源提供的系统,其发电机可为负载在一定范围内提供稳定的输出电压。 图2为结构剖面图。这种电机的结构是根据能量的流动方向来布置的,即按照主发电机———旋转速流器———交流励磁机的排序方式。 无刷励磁发电机的可靠性分析 ?无刷励磁发电机主要由主发电机、旋转整流模块、交流励磁机三部分组成。就转极式的主发电机而言,其结构已相当成熟,故障较少;旋转整流模块由旋转型二极管组成,它在无刷发电机整机结构中的运行状况,主要决定于模块自身的质量状况、其在整流轮上的安装、受力情况 以及励磁机三相输出电压、电流对它的冲击情况。 而励磁机为转枢式交流发电机,电枢绕组安装转子上,绕组由一路或多路并联后,从电缆线引出,再连接到旋转整流模块的输入端。由于空间位置的限制,电缆线在转子上的固定主要靠用绑绳将 其在电枢绕组的端部及其外围安装的端部箍环上绑紧,电缆线与整流模块的连接端用绑绳或线夹 固定在磁轭或套筒上,以克服电机高速旋转下其所受的离心力。如果由于绑绳材料选用不合适、
绑扎方法不合理或绑扎位置不在适当之处,均会造成电缆线在离心力与其它拉力的综合作用下,挣脱绑绳的束缚而甩出,造成扫膛,使电机不能正常工作。 由于电缆线的重量较重、线径较粗,不利于在电枢绕组端部安装,由此提出将电枢绕组由多路并联改为一路并联,从而取消电缆线,电枢绕组与整流模块间采用一种新型连接方式,以改变现有的状况。 无刷励磁发电机的设计特点 从交流同步发电机的发展来看,励磁系统已成为其中最为核心的组成部分。励磁系统的好坏直接影响到同步发电机的性能和运行质量。交流励磁机是一个旋转电枢式的交流同步发电机,但由于它的工作特点和负载的特殊性,使得它与一般的交流同步发电机有所不同,设计时应注意其特殊性。 交流励磁机的磁路设计交流励磁机的输出电压随主发电机的负载及工作温度大幅度变化,相应的其感应电势也大幅度变化,这是交流励磁机的负载特点。为满足主发电机的最大强励要求,交流励磁机的磁路尺寸设计应根据与之相应的最大相电势来设计。即交流励磁机的额定工作点的磁密要取得很低。故其磁性材料的利用率极低,同容量的交流励磁机的体积比一般的同步发电机大,重量也重。 按照JBP T33201122000 《小型无刷三相同步发电机技术条件》要求,交流励磁机应能提供出发电机在热状态下承受150 %的额定电流而电压值不降低所需的励磁电流。故可将此工作点发电机所需的励磁电流视为励磁机的最大负载点,并要根据既有负载情况保留一定的瞬态响应裕量。 改善无刷发电机的动态特性41211尽量选取较小的短路比(约取013～015) ,以提高励磁电流的灵敏度,缩短时间常数。较小的短路比能使励磁机设计得更为经济,缩小体积,减轻重量。 选用较高的频率,以减小励磁机时间常数。提高励磁机频率的措施是增加励磁机的极对数,极对数的增加可使励磁绕组每极匝数减少,从而使其时间常数得到有效减少。 无刷励磁发电机的应用
（汽车行业）第二章汽车用交流发电机及其调节器
第二章交流发电机及电压调节器 汽车使用的电源有蓄电池和发电机俩种。现代汽车采用交流发电机作为主要电源，蓄电池作为辅助电源。在汽车行驶过程中，由发电机向用电设备提供电源，且向蓄电池充电。蓄电池在汽车起动时提供起动电流，当发电机发出电量不足时，能够协同发电机供电。 和直流发电机相比，具有如下几个特点： 体积小，质量轻 在发动机低速运转时，仍能进行充电 故障少，使用寿命长，保修简便 调节器结构简单 很少产生干扰波 交流发电机的构造 爪极：鸟嘴形：产生近似和正弦波的交流电动势 转子励磁绕组：有电流通过，产生磁场 滑环 轴 三相绕组：产生相位相差120度，大小相等的三相交流电动势 定子连接由三角连接和星形连接俩种。以星形连接为主。 铁心：由硅钢片叠压而成 整流器：将三相绕组产生的的交流电变为直流。 主要元件：二极管 主要利用了二级管的单向导电性。 前后端盖：由非导磁材料铝合金制成。 特点：漏磁少，质量轻，散热性能好。 交流发电机的工作原理 发电原理：在汽车用交流发电机中，由于转子磁极是鸟嘴形，其磁场的分布近似于正弦规律，所以交流电动势也近似于正弦波形，相位差互为120度。 整流原理：:硅二极管具有单向导电性。 在某壹瞬间，正极二极管上那壹项的电压最高，那壹项的正极管子就获得正向电压而导通。负极管上那壹项的电压最低，那壹项的负极管子就获得正向电压而导通。 实际上，在汽车交流发电机中选用的二极管，其允许的反向电压要高得多，能够承受电路中各种瞬时过电压对二极管的冲击。 三、励磁方法 汽车用交流发电机最常用的是九管的交流发电机，也就是具有九个硅二极管的发电机。其中六个硅二极管组成整流器，利用二极管的单向导电性将交流发电机产生的交流电压转变成直流电压，另外三个二极管提供通过发电机中的励磁绕阻的电流，称为励磁二极管。九管交流发电机不仅能够控制充电指示灯指示蓄电池的充电情况，指示充电系统是否发生故障，仍能够在停车时，提醒驾驶员断开点火开关。 图10-19管交流发电机的原理图 由于二极管有0.6v的门坎电压，所以汽车用交流发电机只有在发电机在较高转速的时候才能自己发电，称为自励过程。当发电机的转速较低时，由蓄电池供
汽车发电机工作原理交流发电机的结构 一、6管交流发电机的结构 交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。 JF132型交流发电机组件图见图2-5a JF132型交流发电机结构图见图2-5b
JF132型交流发电机结构图见图2-5c （一）转子 转子的功用是产生旋转磁场。 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图2-6。 转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组 (转子线圈)和磁轭。 集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。 当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。 交流发电机的磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S极→磁轭。见图2-7。
（二）定子 定子的功用是产生交流电。 定子由定子铁心和定子绕组成。见图2-8A 定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。 定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。 三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。
1．每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。 2．每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。 3．三相绕组的始边应相互间隔2π+120o电角度（一对磁极占有的空间为360o电角度） 例：国产JF13系列交流发电机三相绕组绕制见图2-8B 结构参数如下：磁极对数p 6对 定子槽数z 36槽 定子绕组相数m 3相 每个线圈匝数N 13匝 绕组联结方法 Y型联结 在国产JF13系列交流发电机中，一对磁极占6个槽的空间位置（每槽60o 电角度），一个磁极占3个槽的空间位置，所以每个线圈两条有效边的位置间隔是3个槽，每相绕组相邻线圈始边之间的距离6个槽，三相绕组的始边的相互间隔可以是2个槽，8个槽，14个槽等。 （三）整流器 交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电， 6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路，6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。 1．汽车用硅整流二极管特点 （1）工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A； （2）反向电压高，反向重复峰值电压270V，反向不重复峰值电压300V； （3）只有一根引线见图2-9。并且有的二极管引线是正极，有的二极管引