交流发电机与调节器_项目

项目一单元交流发电机及调节器2．按磁场绕组搭铁方式分：内搭铁、外搭铁3．按装用的二极管数量分：六管的、八管的、九管的、十一管的第二节交流发电机的构造汽车用交流发电机，多采用三相同步交流发电机，由6只二极管构成三相桥式全波整流器。

各国生产的交流发电机都大同小异，主要由定子、转子、电刷、整流二极管、前后端盖、风扇及带轮等组成。

有的还将调节器与发电机装在一起。

转子用来建立磁场。

定子中产生的交变电动势，经过二极管整流器整流后输出直流电。

JF132型交流发电机的组件图见图2．l。

（一）转子1、组成：交流发电机的转子是发电机的磁场部分，它主要由两块爪极、磁场绕组、滑环及轴等组成2、作用：产生磁场（在激磁绕组上加入激磁电流）3、检测:(1)测激磁绕组电阻R=3～4Ώ(2)测滑环与轴之间的绝缘性(3)观察铁芯分布的均匀性(4)观察滑环的光洁度(5)测转子的径向跳动（二）定子1、组成：定子是产生和输出交流电的部件，又叫电枢，由定子铁心和定子绕组组成。

定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成。

定子槽内置有三相对称绕组，三相绕组大多数采用Y形（星形）联结，也有用凸形联结的。

2、作用：产生三相交流电（导线切割磁力线）3、检测:(1)测各相绕组间电阻值应小于1欧姆；(2)测线圈与铁芯之间的绝缘性。

（三）整流器1、组成：六只硅二极管（其中三只正二极管──装在元件板上；三只负二极管──装在后端盖上）形成三相全波桥式整流。

2、作用：将交流电变成直流电3、检测:(1)性能检测------二极管正向导通,反向截止；(2)极性判断------当二极管导通时,黑表棒接的是辫子,此二极管为正二极管；（四）其它炭刷、炭刷架、前、后端盖、风扇、皮带轮等；第三节交流发电机的工作原理（一）工作原理1、发电原理Ea=EmSin tEb=EmSin（t-120）Ec=EmSin（t-240）（二）整流原理正极管导通是：加在正极管上的正向电压最高的管子导通。

负极管导通是：加在负极管上的反向电压最低的管子导通。

六管交流发电机的整流装置实际是一个由6个硅整流二极管组成的三相桥式整流电路，见图2．15（a）。

3个二极管VD2、VD4、VD6组成共阳极组接法，3个二极管VD1、VD3、VD5组成共阴极组接法。

每个时刻有2个二极管同时导通，其中一个在共阴极组，一个在共阳极组，同时导通的两个管子总是将发电机的电压加在负荷两端，见图2．15（c）。

当t＝0时，C相电位最高，而B相电位最低，所对应的二极管VD5、VD4均处于正向导通。

电流从绕组C出发，经VD5→负载R L →VD4→绕组B构成回路。

由于二极管的内阻很小，所以此时发电机的输出电压可视为B、C绕组之间的线电压。

在t1－t2时间内，A相的电位最高，而B相电位最低，故对应VD；、VD。

处于正向导通。

同理，交流发动机的输出电压可视为A、B绕组之间的线电压。

在t。

－t。

时间内，A相电位最高，而C相电位最低，故VD1、VD6处于正向导通。

同理，交流发动机的输出电压可视为A、C绕组之间的线电压。

以次类推，周而复始，在负载上便可获得一个比较平稳的直流脉动电压。

交流发动机输出电压的平均值为U＝2.34 UΦav从曲线可以看出，随着转速的升高，端电压上升较快。

由他励转入自励发电时，即能向蓄电池进行补充充电。

这进一步证实了交流发电机低速充电性能好的优点。

空载特性是判定交流发电机充电性能是否良好的重要依据。

（二）输出特性输出特性也称负载特性或输出电流特性，它是在发电机保持输出电压一定时，发电机的输出电流与转速之间的关系。

一般对标称电压为12 V的硅整流发电机，其输出电压恒定在14 V；对标称电压为24 V的发电机，其输出电压恒定在28 V。

通过试验可以测得一条I＝f(n) 的输出特性曲线，见图：由输出特性可以看出发电机在不同转速下输出功率的情况，它表明：①发电机只需在较低的空载转速n1时，就能达到额定输出电压值，因此其具有低速充电性能好的优点。

空载转速值是选定传动比的主要依据。

②发电机转速升至满载转速n2时，即可输出额定功率的电能，因此其具有发电性能优良的特点。

空载转速值和满载转速值是使用中判断发电机技术性能优劣的重要指标，发电机出厂技术说明书中均有规定。

使用中，只要测得这两个数据，与规定值相比即可判断发电机性能是否良好。

③当转速升到某一定值以后，输出电流就不再随转速的升高和负荷的增多而继续增大，因此其具有自身控制输出电流的功能，不再需要限流器。

交流发电机的最大输出电流约为额定电流的1．5倍。

（三）外特性空载特性是指无负荷时，发电机端电压与转速的变化规律。

根据试验结果，可以绘出一条U＝f(n) 的空载特性曲线，见图：发电机的转速越高，端电压越高，输出电流也越大。

转速对端电压的影响较大。

（四）交流发电机性能的改善有的交流发电机除具有组成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，其接线柱的记号为“N”。

中性点对发电机外壳（即搭铁）之间的电压U N是通过3个负极管三相半波整流得到的直流电压，所以U N＝（l／2）U o中性点电压一般用来控制各种继电器如磁场继电器、充电指示灯继电器等。

有的交流发电机还利用中性点的输出提高发电机的输出功率，见图：发电机高速时，当中性点电压的瞬时值高于输出电压（平均电压14 V）时，从中性点输出的电流见图（a），其输出电路为：定子绕组→中性点二极管VD7→负载（包括蓄电池）→负极管→定子绕组。

当中性点电压瞬时值低于搭铁电位时，流过中性点二极管VD8的电流见图（b），其输出电路为：定子绕组→正极管→B接线柱→～负载（包括蓄电池）→中性点二极管VD8→定子绕组。

实验证明，加装中性点二极管后，在发电机转速超过2 000 r ／min时，其输出功率可提高11％～15％。

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，见图。

第五节交流发电机的调节器（一）调节器的功用：E=Cnφn↑---Φ↓--- Φ=L * I ↓---I ↓=U/R ↑+Rf（二）电压调节原理通过改变激磁回路的电阻值，来调节发电机的输出电压，使其保持稳定。

（三）调节器的分类1、电磁振动式调节器①按触点的对数分：单级式、双级式②按组成的联数分：单联式、双联式2、电子调节器①按结构形式分：晶体管式、集成电路式②按安装方式分：外装式、内装式③按搭铁形式分：内搭铁、外搭铁③当发动机升至较高转速，发电机的电压达到第一级调压值时，调节器线圈中的铁心电磁力克服弹簧力，使低速触点K1打开，但尚不能使高速触点K2闭合。

因为励磁电路中串入R1和R2，而R2阻值比R大得多，使励磁电流减小，端电压下降，低速触点又闭合；低速触1点K1重新闭合后，切去电阻R1＋R2，使励磁电流再次增大，端电压再次升高，低速触点再次打开。

如此循环下去，在低速触点不断开合振动下实现第一级电压的调节工作。

一级调压的励磁电路为：发电机正极→点火开关→调节器火线接线柱S→R1→R2→调节器磁场接线柱F→发电机励磁绕组→搭铁→发电机负极。

④发动机高速运转时，发电机的电压将超过第一级调压值，达到第二级调压值，调节器线圈中的铁心电磁力远大于弹簧力，使高速触点K2闭合，立即将励磁电路短接搭铁。

于是励磁电流急速减小，电压下降，高速触点打开；高速触点打开之后，励磁电路又被接通，励磁电流又增大，电压又上升，高速触点又闭合。

如此循环下去，在高速可与14 V、750 W的九管交流发电机配套使用，也可与14 V、功率小于1000 W的负极外搭铁式六管交流发电机配套使用。

CA1091型汽车用JFT106型晶体管电压调节器电路原理图见图，该调节器共有“＋”、“F”和“－”三个接线柱，其中“＋”接钱往与发电机的“F。

”接线往连接后经熔断器接至点火开关，“F”接线柱与发电机的“F；”接线往连接，“－”接线柱搭铁，不能接错，具体连接见图。

该调节器由电压敏感电路和二级开关电路组成。

R、R2、R3和稳压管VD1构成了电压敏感电路，其中R1、R2、1R为分压器，将交流发电机的端电压进行分压后反向加在稳压管VD1 3的两端；稳压管VD1为稳压元件，随时感受着发电机端电压的变化。

当交流发电机的端电压在稳压管VD1上的分压低于稳压管VD1的稳压值时，VD1稳压管截止；当交流发电机的瑞电压在稳压管VD1上的分压高于稳压管VD1的稳定电压时，稳压管VD1导通。

可见，电压敏感当发电机端电压高于蓄电池端电压时，发电机由他励转为自励而正常发电工作。

在发电机端电压略高于电压调节值时，稳压管VD1击穿导通，三极管VT1导通，VT2截止，切断了发电机励磁电路，使发电机端电压下降。

当发电机端电压下降到低于调整值时，分压器分得的电压低于VD1稳定电压值，稳压管VD1和三极管VT1又截止，VT2又导通，又一次接通发电机励磁电路，使发电机端电压又升高。

如此循环下去，发电机电压便被稳定在调整范围之内。

上图中晶体管调节器其他一些电子元件的作用如下：二极管VD2与发电机励磁绕组并联，起续流作用。

当三极管VT2突然由导通转换为截止时，VD2与励磁绕组构成回路，保护VT2集电极不被励磁绕组产生的自感电动势反向击穿。

电位器R3可以改变加在稳压管VD1上的分压比，实现所需要的电压值。

电阻R1尼起稳压作用，可以减小负载变化对发电机输出电压的影响。

因为当发电机负荷增大时，由于走子绕组压降增大及电枢反应增大，发电机的端电压也有所下降。

增设R1后，随着发电机端电压的下降，分压器两端的电压也降低，使VD1两端的反向电压也减小，这就相对延长了VT1管截止时间与VT2管导通时间，使励磁电流有所增加，封装在一个金属盒中，并和电刷架连成一体，便于安装和维修。

1．集成电路电压调节器电压检测方法集成电路电压调节器电压检测方法分为发电机电压检测法和蓄电池电压检测法两种。

⑴．发电机电压检测法发电机电压检测法的线路见下图。

加在分压器R1、R2上的电压是磁场二极管输出端L的电压U L，而硅整流发电机输出端B的电压为U。

因为U L＝U B，因此，调节器检测点P的电压加到稳压管VD1两B端的反向电压U P与发电机的端电压U B成正比，所以该线路称为发电机电压检测法线路。

⑵．蓄电池电压检测法蓄电池电压检测法的线路见下图。

加在分压器R1、R2上的电压为蓄电池端电压，由于通过检测点P加到稳压管VD1上的反向电压与蓄电池端电压成正比，所以该线路称为蓄电池电压检测法线路。

上述两种基本电路中，如果采用发电机电压检测法线路，发电机的引出线可以少一根。

不足之处在于，当上图中B点到蓄电池正极之间的电压降较大时，蓄电池的充电电压将会偏低，使蓄电池充电不足。

因此，一般大功率发电机要采用蓄电池电压检测法线路的调节器。