第四节 交流发电机的工作特性(王字号)

45图2汽车交流发电机的型号图1普通硅整流发电机电路（并联）系列讲座AUTOMOBILE MAINTENANCE汽车维修2017.3汽车交流发电机工作原理与工作特性刘晓雪赵宝平随着汽车技术及电子技术的发展，自20世纪80年代后期，我国汽车普遍采用硅整流发电机（即交流发电机）。

交流发电机是伴随着半导体整流技术的出现而发展起来的，目前主要有硅整流发电机和感应（无刷）发电机等几种，其中以硅整流发电机应用最为普遍。

本文就汽车用交流发电机的功用、特点、分类、型号、结构、工作原理等作以介绍。

一、发电机的功用和特点1.发电机的功用发电机是汽车的主要电源，它与蓄电池共同承担汽车电气设备的供电。

其功用是在发动机正常运转时，向除起动机之外的用电设备供电，同时用剩余的电量向蓄电池充电。

2.发电机的优点汽车用交流发电机为三相同步交流发电机，它具有以下优点：（1）体积小、重量轻。

（2）低速充电性能好。

（3）故障少、寿命长、维护方便。

（4）调节器结构简单。

（5）受电磁波干扰小。

二、交流发电机的分类汽车用交流发电机与其它电力发电机相比，在基本结构上增加了电压调节器，用于调节输出电压。

按照调节器是否单独安装，汽车用交流发电机可以分为：1.普通硅整流发电机。

这种发电机的调节器单独安装，如图1所示，多用于中、低档车型以及货车上，如解放牌CA 1092、东风牌EQ140、BJ212车型等。

2.整体式硅整流发电机。

这种发电机的调节器安装于发电机内部，广泛用于中、高档车型，如奥迪、桑塔纳、红旗、帕萨特、铃木、现代轿车等。

除了以上2种外，还有带真空泵的交流发电机、无刷交流发电机和永磁交流发电机。

其中，带真空泵交流发电机是和汽车制动系统所用真空助力泵相连接的发电机，如JFZB292发电机；无刷交流发电机是不需要电刷的发电机，如JFW1913；永磁交流发电机的磁极由永磁铁制成。

三、交流发电机的型号根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T 73-1993《汽车电器设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流发电机的型号共由5部分组成，如图2所示。

交流发电机发电过程一、引言交流发电机是现代电力系统中的重要设备，它可以将机械能转化为电能。

本文将详细介绍交流发电机的基本原理、发电过程、工作特性、效率与影响因素以及维护与保养等方面的内容，以期读者对交流发电机有更深入的了解。

二、交流发电机的基本原理1.发电机的基本构造交流发电机主要由定子和转子两部分组成。

定子由铁芯和绕组组成，绕组中的电流产生磁场。

转子由铁芯和绕组组成，绕组中的电流产生磁场。

转子通过轴承和端盖支撑在定子上，当转子转动时，磁场发生变化，从而在定子绕组中产生感应电动势。

2.电磁感应原理电磁感应是交流发电机工作的基础。

当导体在磁场中运动时，导体中的电子受到洛伦兹力的作用而运动，从而在导体两端产生电压。

在交流发电机中，当转子转动时，磁场发生变化，从而在定子绕组中产生感应电动势。

3.发电机的工作原理当机械能驱动转子转动时，磁场发生变化，从而在定子绕组中产生感应电动势。

感应电动势的大小取决于磁通量变化率、导体长度和导体截面积等因素。

当发电机接入负载时，电流通过负载电阻并在绕组中产生电压降。

同时，负载电阻也起到调节发电机输出电压的作用。

三、交流发电机的发电过程1.转子的转动与磁场相互作用当机械能驱动转子转动时，转子中的电流产生的磁场与定子中的磁场相互作用。

转子中的磁场随着转子的转动而变化，从而在定子绕组中产生感应电动势。

2.产生感应电动势当转子转动时，定子绕组中的磁通量发生变化，从而在绕组中产生感应电动势。

感应电动势的大小取决于磁通量变化率、导体长度和导体截面积等因素。

3.输出电压的调节当发电机接入负载时，电流通过负载电阻并在绕组中产生电压降。

同时，负载电阻也起到调节发电机输出电压的作用。

当负载电阻增加时，输出电压降低；当负载电阻减小时，输出电压升高。

四、交流发电机的工作特性1.空载特性空载特性是指发电机在不带负载的情况下，转子以一定速度转动时的电压和频率之间的关系。

空载特性曲线可以反映出发电机的性能参数和设计特点。

交流发电机工作原理及特性发电机是将机械能转化为电能的装置，其工作原理是根据电磁感应定律。

根据法拉第电磁感应定律，当磁场的变化穿过一个闭合线圈时，线圈内就会产生感应电流。

发电机主要由以下几个部分组成：旋转部分、磁场部分和定子部分。

旋转部分是由转子和轴组成，负责产生机械能。

磁场部分由磁极和磁场线圈组成，负责产生磁场。

转子和磁场部分通过轴连接在一起，使转子可以旋转。

定子部分由定子线圈和定子铁心组成，定子线圈和转子之间存在一个空隙，转子在旋转过程中通过转动磁极产生的磁场线穿过定子线圈，从而产生感应电流。

当转子旋转时，磁场随之改变，产生的磁力线穿过定子线圈，导致定子线圈中的感应电流产生变化。

根据楞次定律，感应电流会产生一个与变化磁场相反的磁场，从而在定子上产生一个与磁场方向相反的磁力。

根据洛伦兹力定律，这个磁力会迫使电子在导体中移动，从而产生电流。

这样，通过转子旋转产生的磁场的变化，最终使得定子线圈中产生了电流，实现了将机械能转化为电能。

发电机的特性主要有以下几个方面。

首先是电压和电流的关系。

根据发电机的设计和负载的不同，可以调整电压和电流的大小。

其次是稳定性。

发电机在工作过程中应该保持稳定的电压和频率输出，以满足负载需求。

第三是发电机的效率。

效率是指发电机从输入的机械能中产生多少电能，通常用百分比表示。

高效率的发电机能够更好地利用输入的机械能，减少能源的浪费。

第四是负载特性。

发电机的负载特性是指发电机在不同负载条件下电压和电流的变化情况。

正常工作的发电机应该能够在不同负载条件下保持稳定的输出电压和电流。

最后是启动特性。

发电机在启动过程中，需要消耗一定的能量来克服惯性和摩擦力的阻力，在启动时电压和电流可能会不稳定，需要通过稳压器等设备进行调节。

总之，发电机通过电磁感应的原理将机械能转化为电能，并具有电压和电流调节、稳定性、效率、负载特性和启动特性等特性。

发电机作为能源转换的关键设备，在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。

交流发电机的结构特点及其工作原理1、发电机的结构特点P11C型发动机所配的发电机，是国内外汽车广泛使用的三相硅整流交流发电机。

通过8个二极管组成三级桥式全波整流电路(整流器)，将三相绕组中产生的交流电转变为直流电。

其结构如图所示。

把三相发电机各线圈的末端接在一起成为公共端点，又称为三相电源的中性点。

从中性点引出的线称为中线，从三个线圈始端引出的线称为相线。

这种连接方式称为星形接法。

2、整流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。

整流器的功能是将交流电转变为直流电。

汽车交流发电机利用硅二极管的单向导电性能，用6只硅二极管组成三相桥式全波整流电路，把交流电转变为直流电。

8管极交流发电机在中性点增加了两个二极管，也称为中性点二极管，这样使发电机的三次谐波在中性点叠加，可将发电机的输出功率提高。

9管极的交流发电机增加了功率较小的激磁管，这样可以用简单的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。

3、调节器作用发电机的发电量是随着发动机的转速变化而变化的。

当发电机的电压超过恒定值(如28V)时，就需要加以限制。

IC调节器，是将所有元件集成在一个半导体基片(集成电路)上，利用三级管开关电路的作用控制发电机的磁场，在发电机转速变化时保持其输出电压不变。

电压调节器是一负反馈控制，其在某一规定的高压下起作用，若电机电压高于规定值，则减少激磁电流以降低电机输出电压，限制发电机的输出电压不超出某一规定范围。

如：28V的发电机，控制在28±0.30V范围内。

低于上述控制值，调节器不起调节作用，只是磁场线圈通电线路中的一个导体。

集成电路调节器具有体积小、工作可靠、无须维护等特点，故被广泛使用。

4、汽车交流发电机的特性汽车交流发电机的工作特性是以转速为基准，表示发电机输出电流、电压经整流后与转速的关系。

以输出特性曲线来表示发电机的特性。

输出特性是指发电机输出电压保持衡定时（24V发电机规定为28V），发电机转速与输出电流的关系，通过它可以知道发电机在不同转速下输出功率的大小。

交流发电机的工作原理与特性发电机是将机械能转化为电能的设备。

它是现代工业、生活中不可缺少的一种设备，广泛应用于发电厂、矿山、工厂、农田和家庭等各个领域。

本文将详细介绍发电机的工作原理和特性。

发电机的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。

当导体在磁场中运动时，会在导体两端产生感应电动势。

发电机利用这个原理，通过机械能产生的转动力矩来驱动导体在磁场中运动，从而产生电动势。

发电机一般由固定的磁铁组成磁极，和固定的线圈组成励磁线圈。

励磁线圈产生的磁场会在转子上感应出感应电动势，然后输出至外部负载。

发电机的核心部件是转子和定子。

转子是由一组导体组成的线圈，通过机械力使其转动。

定子由导线绕制的线圈组成，固定在电机上。

当转子转动时，导体切割磁场产生感应电动势，并通过线圈输出。

发电机的特性体现在以下几个方面：1.额定功率：发电机的额定功率是指在额定转速下能够连续工作的功率。

发电机的额定功率一般由制造商根据设计和实验确定，是发电机运行的基本参数之一2.额定电压：发电机的额定电压是指在额定功率和额定负载下的输出电压。

额定电压一般为交流电，根据不同的国家和地区，额定电压的标准也有所不同。

3.输出稳定性：发电机的输出稳定性是指在额定负载下输出电压的波动程度。

输出稳定性好的发电机可以保证电器设备的正常运行，避免因电压不稳定导致的设备损坏。

4.效率：发电机的效率是指输入机械能与输出电能之间的转化效率。

高效率发电机的能量损失较小，可以减少能源浪费，提高能源利用效率。

5.起动特性：发电机的起动特性是指启动时所需要的转动力矩和时间。

发电机的起动特性直接影响到发电机的可靠性和使用方便性。

6.维护和保养：发电机的维护和保养是发电机正常运行的基础。

定期保养可以延长发电机的使用寿命，保证其性能和工作稳定。

总之，发电机是将机械能转化为电能的设备，工作原理基于法拉第电磁感应定律。

发电机的特性包括额定功率、额定电压、输出稳定性、效率、起动特性和维护保养等。

交流电动机的工作原理与特性引言交流电动机作为一种常见的电动机类型，广泛应用于工业和家庭中。

了解交流电动机的工作原理与特性对于正确使用和维护电动机至关重要。

本文将介绍交流电动机的工作原理以及其主要特性。

工作原理交流电动机根据电磁感应的原理工作。

当电动机的定子（被称为主磁场）通电时，产生一个旋转磁场。

该旋转磁场在电动机的转子上感应出电流，从而产生一个力矩，使得转子开始旋转。

具体而言，当电动机接通电源后，电流流经电动机的定子线圈。

通过这些线圈中的电流，形成一个旋转磁场。

这个旋转磁场与转子上的导体产生相互作用，导致转子开始旋转。

然后，感应电流在转子上产生一个磁场，与主磁场相互作用，从而维持转子的旋转。

交流电动机的特性转速和扭矩关系交流电动机的转速与输入电压成正比。

当电动机的转速达到额定值时，称为额定转速。

额定转速与电源频率有关，通常在50Hz或60Hz下运行。

交流电动机的扭矩与转速成反比。

这意味着当电动机的负载增加时，其转速会下降，但输出的扭矩会增加，以满足负载需求。

效率和功率因数交流电动机的效率是指其输出功率与输入功率之间的比值。

高效电动机能够更有效地转换电能为机械能，减少能源的浪费。

功率因数是交流电动机在将电能转换为机械能时所需的电力质量的指示。

功率因数介于0和1之间。

功率因数接近1表示电流和电压的波形相位相同，电动机的功率利用率高。

起动方式交流电动机有几种起动方式，常见的有直接起动（DOL）和星角起动（Star-Delta）起动。

直接起动是最简单和最常见的起动方式。

它通过将电动机直接连接到电源来启动电动机。

这种起动方式简单，但起动时电流峰值较高。

星角起动通过将电动机先以星形连接（即较低的电压），然后在一段时间后切换到角形连接（即额定电压）来启动电动机。

这种起动方式可以减少起动时的电流峰值，减少电动机和电源的压力。

过载和过热保护交流电动机需要适当的过载和过热保护，以确保其安全运行。

过载保护器可以监测电动机的负载，并在负载过高时切断电源，以保护电动机免受损坏。

交流发电机工作特性交流发电机的工作特性一、概述交流发电机是一种将机械能转化为电能的装置，广泛应用于电力系统、船舶、汽车、飞机等各种场合。

交流发电机的工作特性主要包括空载特性、负载特性和外特性等，这些特性反映了发电机在不同工作条件下的性能表现。

了解交流发电机的工作特性对于正确使用和维护发电机具有重要意义。

二、空载特性空载特性是指在发电机不带负载时，输出电压和励磁电流之间的关系。

当励磁电流为零时，发电机没有输出电压；随着励磁电流的增加，输出电压也逐渐增加，直到达到额定电压。

空载特性反映了发电机在不带负载时的励磁性能和电压调节能力。

三、负载特性负载特性是指在发电机带负载时，输出电压和输出电流之间的关系。

当发电机带上负载后，输出电压会下降，输出电流会增加。

负载特性反映了发电机在带负载时的电压调节能力和输出能力。

四、外特性外特性是指在发电机带负载时，输出电压和转速之间的关系。

当发电机转速变化时，输出电压也会相应变化。

外特性反映了发电机在不同转速下的电压调节能力和输出能力。

五、影响工作特性的因素交流发电机的工作特性受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1.励磁电流：励磁电流的大小直接影响发电机的输出电压和功率因数。

励磁电流过大或过小都会导致输出电压下降或功率因数降低。

2.负载性质：负载的性质包括电阻性、电感性和电容性等，不同性质的负载对发电机的输出电压和电流有不同的影响。

3.转速：发电机的转速变化会导致输出电压的变化，转速越高，输出电压越高；转速越低，输出电压越低。

4.温度：发电机的温度会影响其内部电阻和电感等参数的变化，从而影响输出电压和电流。

5.其他因素：发电机的设计、制造和安装质量等因素也会影响其工作特性。

六、实际应用中的注意事项在实际应用中，为了保证交流发电机的正常工作，需要注意以下几点：1.合理选择励磁电流：根据发电机的额定值和实际负载情况，合理选择励磁电流，避免过大或过小导致输出电压下降或功率因数降低。

掌握调节器的检测方法掌握调节器的检测方法学习方法本章介绍了汽车用交流发电机及调节器结构,工作原理,充电系电路及检测维修方法,通过对学习内容的阅读有了感性认识后,再通过自学参考资料加深对学习内容的理解,然后进入实践课堂观看(或去到实验室)亲手对实物的拆装,检测,试验操作技能的训练,以便进一步掌握其结构,工作原理和检测维修方法.第一节概述一,发电机的功用发电机是汽车的主要电源,其功用是在发动机正常运转时(怠速以上),向所有用电设备(起动机除外)供电,同时向蓄电池充电.(见图2-1) 一,发电机的功用二,发电机的分类汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机,由于交流发电机在许多方面优于直流发电机,直流发电机已被淘汰,目前所有汽车均采用交流发电机,交流发电机按照不同的分类方法分为以下几类:1.按结总体结构分五类普通交流发电机(使用时需要配装电压调节器的发电机) 例JF132 (EQ140用)整体式交流发电机(发电机和调节器制成一个整体的发电机) 例别克轿车的发动机上装配的是CS型发电机带泵交流发电机(和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机) 例JFZB292发电机.无刷交流发电机(不需要电刷的发电机) 例JFW1913永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机)发电机插图2.按整流器结构分四类六管交流发电机例JF1522(东风汽车用)八管交流发电机例JFZ1542(天津夏利汽车用)九管交流发电机例(日本日立,三凌,马自达汽车用)十一管交流发电机例JFZ1913Z(奥迪,桑塔纳汽车用)3.按磁场绕组搭铁形式两分类内搭铁型交流发电机磁场绕组的一端(负极)直接搭铁(和壳体相联) 外搭铁型交流发电机磁场绕组的一端(负极)接入调节器,通过调节器后再搭铁.三,交流发电机的型号根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-93《汽车电器设备产品型号编制方法》的规定,汽车交流发电机型号组成如下:1. 产品代号产品代号用中文字母表示,例:JF——普通交流发电机JFZ——整体式(调节器内置)交流发电机JFB——带泵的交流发电机JFW——无刷交流发电机2. 电压等级代号电压等级代号用一位阿拉伯数字表示,1表示12V系统2表示24V系统6表示6V系统第二节交流发电机工作原理交流发电原理整流原理交流发电机发电原理图一,交流发电原理1.在发电机内部有一个由发动机带动转子(旋转磁场)2.磁场外有一个定子绕组, 绕组有3组线圈(3相绕组),3相绕组彼此相隔120度3.当转子旋转时,旋转的磁场使固定的电枢绕组切割磁力线(或者说使电枢绕组中通过的磁通量发生变化)而产生电动势.定子3相绕组感生电动势的大小为:其中:E m -每相电动势的最大值ω-电角速度f-交流电动势的频率(为转速的函数)p-磁极对数n-发电机转速(r/min)Eφ-每相电动势的有效值定子每相电动势的有效值K-绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方法有关)N-每项匝数(匝)φ-每极磁通(Wb)Ce-电机结构常数交流电动势波形交流电动势的幅值是发电机转速的函数.因此,当转速n变化时,三相电动势的波形为变频率,变幅值的交流波形.定子三相绕组的接法定子三相绕组的接法有两种星形接法三角形接法二, 整流原理交流发电机定子的三相绕组中,感应产生的是交流电是靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的.二极管具有单项导电性,当给二极管加上正向电压时,二极管导通, 当给二极管加上反向电压时,二极管截止,二极管的导通原则如下:二极管的导通原则当三只二极管负极端相连时,正极端电位最高者导通;当三只二极管正极端相连时,负极端电位最低者导通.2.整流过程分析整流时二极管导通条件对于三个正极管子(D1,D3,D5正极和定子绕组始端相联),在某瞬时,电压最高一相的正极管导通.对于三个负极管子(D2,D4,D6负极和定子绕组始端相联),在某瞬时,电压最低一相的负极管导通.但同时导通的管子总是两个,正,负管子各一个.整流过程三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通,使得负载RL两端得到一个比较平稳的脉动直流电压.发电机输出的直流电压平均值为:U=1.35UL=2.34UΦ3.中性点电压有的发电机具有中性点接线柱,如图2-4,是从三相绕组的中性点引出来的,标记为"N".输出电压为UN,称为中性点电压图2-4带中心抽头的交流发电机中性点电压的瞬时值是一个三次谐波电压,中性点电压的平均值为发电机输出电压(平均值)的一半中性点电压中性点作用带有中性点接线柱的发电机可用中性点电压来控制各种用途的继电器.有的发电机没有中性点接线柱,但是也把中性点电压充分的利用了(如夏利,桑塔纳发电机),这些发电机在中性点处接上两只整流二极管,和三相绕组的六只整流二极管一道输出,可提高发电机功率.第三节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交流发电机的结构交流发电机的结构交流发电机的电路一,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.转子结构图转子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.交流发电机磁路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.转子产生旋转磁场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.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.见图定子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.定子绕组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)JF13交流发电机三相绕组绕制结构参数如下: 磁极对数p 6对;定子槽数z 36槽定子绕组相数3相;每个线圈匝数N 13匝绕组联结方法Y型联结发电机定子展开图三,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.整流器电路汽车用硅整流二极管特点工作电流大,正向平均电流50A,浪涌电流600A;反向电压高,反向重复峰值电压270V,反向不重复峰值电压300V;只有一根引线见图.并且有的二极管引线是正极,有的二极管引线是负极,引出线为正极的管子叫正极管,引出线为负极的管子叫负极管,所以说整流二极管有正二极管和负二极管之分.汽车用二极管结构整流管的安装将正极管安装在一块铝制散热板上,称为正整流板;将负极管安装另一块铝制散热板上,称为负整流板,也可用发电机后盖代替负整流板.见图.二极管安装示意图整流管的安装在正整流板上有一个输出接线柱B(发电机的输出端).负整流板上直接搭铁.负整流板上一定和壳体相联接.整流板的形状各异,有马蹄形,长方形,半圆形等见图整流管的安装四,端盖端盖一般分两部分(前端盖和后端盖),起固定转子,定子,整流器和电刷组件的作用.端盖一般用铝合金铸造,一是可有效的防止漏磁,二是铝合金散热性能好.后端盖上装有电刷组件,有电刷,电刷架和电刷弹簧组成.电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场绕组.电刷架电刷架五,磁场绕组的内搭铁型和外搭铁内搭铁型发电机:磁场绕组负电刷直接搭铁的发电机(和壳体直接相连).外搭铁型发电机:磁场绕组的两只电刷都和壳体绝缘的发电机.外搭铁型发电机的磁场绕组负极(负电刷)接调节器,通过后再搭铁.磁场绕组的内搭铁型和外搭铁六,8管交流发电机8管交流发电机(如夏利车用)和6管交流发电机的基本机构是相同的,所不同的是整流器有8只硅整流二极管8管交流发电机其中6只组成三相全波桥式整流电路,还有2只是中性点二极管,1只正极管接在中性点和正极之间,1只负极管接在中性点和负极,对中性点电压进行全波整流.试验表明:加装中性点二极管的交流发电机在结构不变的情况下可以提高发电机的功率10%～15%.之间. 中性点二极管提高发电机功率的原理交流发电机中性点电压为三次谐波,随着发电机转速的提高,中性点三次谐波电压也升高.中性点二极管提高发电机功率的原理当中性点电压瞬时值高于三相绕组的最高值时,中性点正极管导通对外输出电流;电流回路为:中性点→中性点正极管→负载→某一负极管→定子绕组→中性点.当中性点电压瞬时值低于三相绕组的最低值时,中性点负极管导通对外输出电流;电流回路:中性点→定子绕组→某一正极管→负载→中性点负极管→中性点.七,9管交流发电机9管交流发电机的基本结构和6管交流发电机相同,所不同的是整流器.9管交流发电机的整流器是由6只大功率整流二极管和3只小功率励磁二极管组成的交流发电机.9管交流发电机其中6只大功率整流二极管组成三相全波桥式整流电路,对外负载供电3只小功率管二极管与三只大功率负极管也组成三相全波桥式整流电路专门为发电机磁场供电.所以称3只小功率管为励磁二极管.八,11管交流发电机(如桑塔纳车用发电机)11管交流发电机的整流器由8只大功率整流二极管(其中2只中性点二极管)和3只磁场二极管组成.其它结构和6管交流发电机相同.11管交流发电机11管交流发电机的整流器,相当于9管交流发电机的整流器加2只中性点整流管.由于11管交流发电机既能提高率又使充电指示灯电路简化,因此应用较广.九,无刷交流发电机由于没有电刷和集电环,所以不会因为电刷和集电环的磨损和接触不良造成激磁不稳定或发电机不发电等故障;同时工作时无火花,也减小了无线电干扰.无刷交流发电机分为爪极式,激磁机式和永磁式三种.第四节,交流发电机工作特性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.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.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. 内搭铁交流发电机励磁电路外搭铁交流发电机励磁电路充电指示灯的作用在某些充电系电路中,接有充电指示灯,其作用是:指示发电机是否有故障;警告驾驶员停车后关断点火开关.电流表的作用6管交流发电机电源系电路九管交流发电机电源系电路九管交流发电机电源系电路在发动机起动期间,发电机电压(为0)UD+蓄电池电压,发电机自励.UB=UD+,充电指示灯两端压降为零,灯熄灭,若没有熄灭,说明发电机有故障或充电指示灯电路有搭铁二,交流发电机的工作特性交流发电机的工作特点是转速变化范围大,对于一般汽油发动机来说,其转速变化约为1:8,柴油机约为1:5,因此分析汽车用交流发电机的特性必须以转速的变化为基础.交流发电机的特性有输出特性,空载特性和外特性,其中以输出特性最为重要.输出特性输出特性是指在发电机端电压U不变(对12V系列的交流发电机规定为14V,对24V输出电流与转速之间的关系,即U=常数时,I=f(n) 的函数关系.由特性曲线I=f(n)可以看出(1)空载转速n1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.由特性曲线I=f(n)可以看出(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,XL=2лfL交流发电机自我限流的原理由于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相比可忽略不计,故阻抗Z约等于XL,定子阻抗Z与转速n成正比,其值较大,产生较大的内压降.定子电流增加时,由于电枢反应的增强,也会使感应电动势下降.两者共同作用的结果,当发电机的转速升高且负载电流达到最大值时,输出电流几乎不随负载电阻的减小或转速的增加而增大.交流发电机自我限流的原理结论结论发电机电压(输出)一定时,发电机电流存在最大值.(无论转速多高) 即发电机功率存在最大值.限制发电机输出功率,只要限制发电机输出电压即可.限制输出电压后,发电机转速增加,不会出现由于电流过高,烧坏发电机的情况.如果发电机电压过高通常损坏用电设备.输出特性(3) 额定转速n2 额定电流IA发电机出厂时,通过试验,规定了空载转速与额定转速.在使用过程中,可通过检测这两个数据来判断发电机性能的好坏.输出特性发电机达到额定电流IA时的转速定为额定转速,图中用n2表示,额定电流一般定为最大输出电流的2/3. 空载转速与额定转速是测试交流发电机性能的重要依据.空载特性空载特性是研究发电机在空载运行时,其端电压随转速变化的关系,即I=0时, U=f(n)的曲线,如图外特性外特性是研究当发电机转速一定时,其端电压与输出电流的关系,即n-=常数时,U=f(I)的曲线,如图所示. 外特性从外特性曲线可以看出发电机电压受负载影响的程度:如果发电机在高速运转时,突然失去负载,发电机电压会突然升高,致使发电机及调节器等内部电子元件有被击穿的危险.第五节交流发电机的电压调节器电压调节器的分类电压调节器的调压原理电子调节器结构与工作原理电子调节器应用实例交流发电机的电压调节器由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱动旋转的,且发动机和交流发电机的速比为1.7～3,因此交流发电机转子的转速变化范围非常大,这样将引起发电机的输出电压发生较大变化,无法满足汽车用电设备的工作要求.为了满足用电设备恒定电压的要求,交流发电机必须配用电压调节器,使其输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定.一,电压调节器的分类交流发电机电压调节器按工作原理可分为:触点式电压调节器晶体管调节器集成电路调节器电脑控制调节器触点式电压调节器触点式电压调节器应用较早,这种调节器触点振动频率慢,存在机械惯性和电磁惯性,电压调节精度低,触点易产生火花,对无线电干扰大,可靠性差,寿命短,现已被淘汰.晶体管调节器随着半导体技术的发展,采用了晶体管调节器.其优点是:三极管的开关频率高,且不产生火花,调节精度高,还具有重量轻,体积小,寿命长,可靠性高,电波干扰小等优点,现广泛应用于东风,解放及多种中低档车型.集成电路调节器集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点外,还具有超小型,安装于发电机的内部(又称内装式调节器),减少了外接线,并且冷却效果得到了改善,现广泛应用于桑塔纳.奥迪等多种轿车车型上.电脑控制调节器电脑控制调节器是现在轿车采用的一种新型调节器,由电负载检测仪测量系统总负载后,向发电机电脑发送信号,然后由发动机电脑控制发电机电压调节器,适时地接通和断开磁场电路,即能可靠地保证电器系统正常工作,使蓄电池充电充足,又能减轻发动机负荷,提高燃料经济性.如上海别克,广州本田等轿车发电机上使用了这种调节器.电压调节器的分类电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式可分为:内搭铁型调节器外搭铁型调节器调节器选配内搭铁型调节器:适合于与内搭铁型交流发电机所匹配的电子调节器称为内搭铁型调节器;外搭铁型调节器:适合于与外搭铁型交流发电机所匹配的电子调节器称为外搭铁型调节器.在使用过程中,对于晶体管调节器,最好使用汽车说明书中指定的调节器,如果采用其他型号替代,除标称电压等规定参数与原调节器相同外,代用调节器必须与原调节器的搭铁形式相同,否则,发电机可能由于励磁电路不通而不能正常工作.对于集成电路调节器,必须是专用的,是不能替代的.二,电压调节器的调压原理由交流发电机的工作原理我们知道,交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值Eφ==CeФn(V)二,电压调节器的调压原理这里Ce为发电机的结构常数,n为转子转速,Ф为转子的磁极磁通,也就是说发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正比.当转速升高时,Eφ增大,输出端电压UB升高,当转速升高到一定值时(空载转速以上),输出端电压达到极限,要想使发电机的输出电压UB 不再随转速的升高而上升,只能通过减小磁通Ф来实现.又磁极磁通Ф与励磁电流If成正比,减小磁通Ф也就是减小励磁电流If.二,电压调节器的调压原理交流发电机调节器的工作原理是:当交流发电机的转速升高时,调节器通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通Ф,使发电机的输出电压UB保持不变.三,触点式电压调节器触点式电压调节器通过触点开闭,接通和断开磁场电路,来改变磁场电流If大小;晶体管调节器,集成电路调节器等利用大功率三极管的导通和截止,接通和断开磁场电路,来改变磁场电流If大小.触点式电压调节器单级触点式电压调节器四,晶体管调节器结构与工作原理晶体管调节器有多种型式,其电路个不相同,但一般采用整体封装型式,不可拆卸,不能维修,只能整体更换. 这里向大家介绍电子调节器的基本电路,实际电路要复杂的多,但工作原理可用基本电路工作原理去理解. 外搭铁型电子调节器的基本电路晶体管调节器又称为电子调节器,图2-29所示为外搭铁型电子调节器的基本电路:基本电路是由三只电阻R1,R2 ,R3,两只三极管VT1,VT2,一只稳压二极管VS和一只二极管VD组成.外搭铁型电子调节器的电路外搭铁型电子调节器的电路检测电路:电阻R1和R2组成一个分压器,检测发电机电压.比较电路:检测的电压与稳压管电压比较开关电路:大于14V, VT1饱和导通,反之截止.功放电路:复合三级管外搭铁型电子调节器的基本电路VD是续流二极管;磁场绕组由接通转为断开状态时(F端为+,B端为-),经二极管VD构成放电回路,防止三极管VT2被击穿损坏稳压管VS是感受元件,串联在VT1的基极电路中,并通过VT1的发射结并联于分压电阻R1的两端,以感受发电机的输出电压;UR1电压加在稳压管VS上,R1的阻值是这样确定的,当发电机输出电压UB达到规定的调整值时(如桑塔纳为13.5—14.SV),UR1电压正好等于稳压管VS的反向击穿电压.内搭铁式电子节器的工作原理内搭铁式电子调节器基本电路见图.原理与外搭铁式类似五,集成电路调节器集成电路调节器也叫IC调节器,是根据使用要求,将电路中的若干元件集成在同一基片上,制成一个独立的电子芯片.集成电路调节器装于发电机内部,构成整体式交流发电机.发电机外部有2个或3个接线柱.集成电路调节器的工作原理与晶体管调节器的工作原理完全一样,都通过稳压管感应发电机的输出电压信号,利用三极管的开关特性控制发电机的励磁电流,使发电机的输出电压保持恒定.集成电路调节器通常与整体式发电机相配.集成电路调节器集成电路调节器的检测电路集成电路调节器,根据分压器R1,R2检测点位置不同可分为"发电机电压检测电路"和"蓄电池电压检测电路"两种型式.发电机电压检测电路见图3-32a.发电机电压检测电路发电机电压检测电路分压器R1,R2从发电机输出端(D+ 端)得到电压,稳压管VS上的电压与发电机的输出电压成正比,所以该电路称为发电机电压检测电路(检测点在发电机上).发电机电压检测电路的优点:发电机到检测电路距离近,可不用导线连接,直接接在发电机输出端,连接可靠,不致使检测电路检测不到信号.发电机电压检测电路的缺点:当发电机到蓄电池之间连接电阻大时,蓄电池充电电压会偏低,使蓄电池充电不足蓄电池电压检测电路蓄电池电压检测电路分压器R1,R2从蓄电池输出端得到电压,稳压管VS上的电压和蓄电池端电压成正比,所以该电路称为蓄电池电压检测电路(检测点在蓄电池上).蓄电池电压检测电路优点:直接检测蓄电池端电压来控制发电机的。