交流发电机及其调节器

第三节 交流发电机的工作原理
1. 交流电动势的产生 2. 整流过程
3. 中性点电压
4. 激励方式
3.1 交流电动势的产生 交流发电机也是利用电磁感应原理发出交流电
动势的 。
当磁场接通直流电源时即被激励， 转子的爪极被磁化为N极和S极.其磁 力线由 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 通过气隙回到相邻的S极。
交流发电机及其调节器
第一节
一、发电机和调节器的作用
概
述
发电机是在发动机的驱动下，将机械能转变为电能的装 置。发电机作为汽车的主要电源，主要作用如下：在发动机 怠速以上转速运转时，为电气设备供电；给蓄电池充电。

汽车工作过程中，发动机的转速是变化的，用电设备 的工作状态是变化的，决定了发电机的转速和负载是变化的。 为了保证发动机运转过程中汽车电气设备正常工作，必须安 装调节器。

二、对发电机和调节器的基本要求 1.发动机怠速运转时，发电机输出电压应不低于蓄 电池的端电压并具有一定的带载能力； 2.在发动机中高速运转时，发电机应能满足大多数 用电设备同时用电的要求； 3.在发电机的负载和发动机的转速在正常范围内变 化时，保持发电机输出电压既不低于蓄电池电压，又不高 于用电设备的允许电压； 4.在发电机电枢电压低于蓄电池电压时，防止蓄电 池通过发电机电枢放电。
如果点火开关没接通，或虽然点火开关处于“接通” 或“起动”位置但是ECU在3s内未接受到发动机转速信号， 则ASD继电器不工作，大功率三极管截止，激磁绕组的电 源电路和搭铁电路都断开，激磁电路不通 。
1.双级电磁振动式调节器的检查与调整 2.电子调节器的测试
10.1双级电磁振动式调节器的检查与调整 检修：


(a)触电是否被氧化、烧蚀，可用白金沙条磨平并于 清洗，当初点严重烧蚀，应用锉刀锉平，不易修复是应更换。
(b)检查电阻是否烧断以及线圈有无短路、断路等故 障。电阻的数据是否符合标准。
7.1 电子调节器的工作原理 由于汽车交流发电机有内搭铁型与外搭铁型之分，与 之匹配使用的电子调节器也有内搭铁型与外搭铁型两类。 内、外搭铁型电子调节器的基本电路为：
晶体管调节器
集成电路调节器
晶体管调节器实例：
集成电路调节器
集成电路调节器实例
第八节 充电指示灯控制电路
8. 1 利用中性点电压 通过启动复合继电器控制
3.当发电机转速达到 一定值之后，发电机的 输出电流不再随转速升 高而增加，此时电流又 称发电机的最大输出电 流值。
4.2空载特性 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。
4.3外特性

随着发电机的输出电
流增加，使得发电机的内压 降增大，引起端电压下降。
+
第 十一节 其他型式的交流发电机
八管交流发电机


九管交流发电机
十一管交流发电机


无刷交流发电机
永磁式无刷交流发电机
1.八管交流发电机
2.九管交流发电机
3.十一管交流发电机
4.无刷交流发电机
5.永磁式无刷交流发电机
第十二节 微机控制交流发电 机充电系统

在一些车辆上，交流发电机的电压调节器

第二节 交流发电机的构造
交流发电机结构图
散热板
前端盖
风扇
硅二极管 后端盖
转子
定子总成
带轮
交流发电机的分解图
转
子
转子的作用是形成发电机的磁场。 它主要有两块爪极、磁场绕组、滑环 组成。两个电刷装在与端盖绝缘的电 刷架内，通过弹簧力使其与滑环保持 接触。当电机工作时，两电刷与直流 电源连通，可为磁场绕组提供定向电 流并产生轴向磁通。使两块爪极被分 为 N极和S极，从而形成犬牙交错的磁 极并对沿圆周方向均匀分布。交流发 电机的磁极对数多为6对。
+
随后慢慢调高直流电源电压， F L2 -
-
开关
L1
+
连续可调直流电源
亮的指示灯越来越亮。电源电压 调高到一定值时，原来亮的指示 灯突然变暗、原来不亮的指示灯 也亮了，即两个指示灯都亮，此 时的电源电压就是调节器的调节 电压。
+
F L2 -
-
开关
L1
+
连续可调直流电源
如果电源电压较低时，两个指 示灯亮度几乎一样，说明调节器有 故障或调节电压过低；如果电源电 压高于调节电压最大值（14.5V或 29V）时，两个指示灯状态没有变化， 即原来亮的指示灯没有变暗、原来 不亮的指示灯仍然不亮，说明调节 器有故障或调节电压过高。
已经消失，其输出电压由微机进行控制。下面对 微机控制交流发电机充电系统的工作原理、故障 诊断方法作简要介绍。
微机控制交流发电机工作原理图
为了保证发电机输出电压在规定范围内，ECU根据蓄电 池电压检测点（3）的电压和发动机转速，通过大功率三 极管控制发电机的激磁电路的搭铁。
激磁电路为：蓄电池或发电机正极→保险装置→ASD继 电器的常开触点→发电机磁场接柱B→激磁绕组→发电机磁 场接柱C→ECU的发电机激磁检测点20→大功率三极管→搭铁 →蓄电池或发电机负极。
图2-54 电子调节器识别
用连续可调直流电源检测节压值
F L2 -
-
开关
L1
+
连续可调直流电源
首先调节电源电压低于调节 器标称电压（12V或24V），接通 开关，正常情况下只有一个指示 灯亮，如果指示灯L1亮、L2灭， 表明调节器适用于外搭铁发电机； 如果指示灯L1灭、L2亮，表明调 节器适用于内搭铁发电机。
当端电压下降较多 时，由于磁场电流减小，引 起磁场减弱，因而使发电机 的电动势减小，导致端电压 进一步下降。
当发电机的输出电
流增大较多时，随着电 枢反应增强，导致定子 绕组中的感应电动势下 降，引起端电压进一步 下降。
通过以上分析可以发现，在转速变化时，交 流发电机端电压有较大变化；在转速恒定时，由 于输出电流的变化对端电压也有很大的影响。因 此，实际使用中交流发电机必须配用电压调节器。
5.2调节器的种类 虽然都是通过节激磁电流使磁场磁通改变来控制发
电机的端电压，但是调节器仍可分为电磁振动式和电子调 节器两类。电磁振动式调节器是通过触点开闭改变激磁电 路的电阻来改变激磁电流平均值的；电子调节器是利用三 极管的开关特性接通与切断激磁电流来改变激磁电流平均 值的。
5.3电压调节器的型号 1．FT126C 表示12V电磁振动式电压调节器，第六次 设计，第三次变形。 2．FDT152 表示12V集成电路调节器，第二次设计。
2. 负极管 : 引线为二极管的负极，外壳为正极。所有 正极管的负极连在一起形成发电机的正极，该接柱即为发电 机的正极，标记为 “ B” 等；所有负极管的正极通过负整流 板连在一起形成发电机的负极。
端盖与电刷总成 前后端盖均由铝合金压铸或用砂模铸造而成。因为铝合金
为飞到此材料，可减少漏磁并具有轻便、散热性能好等优点。 在后端盖上装有电刷组件，电刷组件包括电刷、电刷架和电 刷弹簧等 。
9.2.2定子绕组的检测
9.2.3二极管的检测 用万用表的二极管挡检测。二极管正向电压应不大
于0.7V，反向应截止。
9.2.4电刷的检测 电刷及电刷架应无破损或裂纹，电刷在电刷架中应 能活动自如，无卡滞现象。 电刷长度也叫电刷高度，应不低于原长的二分之 一，否则应更换。
第十节 调节器故障的检测与调整
后 端 盖
内搭铁交流发电机

如果交流发电机 电刷组件的两个磁场 接线柱中，有一个直 接搭铁，另一个接调 节器，就称这种交流 发电机为内搭铁交流 发电机。
外搭铁交流发电机

如果交流发电机 电 刷 组 件 的 两 个“磁 场” 接线柱都绝缘，并且有 一个通过开关接电源， 另一个接调节器，就称 这种交流发电机为外搭 铁交流发电机。
UN=1/2 U
3.4 激励方式 交流发电机采用他励和自励结合的激磁方式，当 交流发电机输出电压低于蓄电池端电压时，发电机的 激磁电流由蓄电池供给，称为他励；当发电机输出电 压达到蓄电池电压时，发电机的激磁电流由自己供给， 称为自励。
第四节 交流发电机的特性
输出特性 空载特性

外特性
4.1输出特性 1．发电机达到额定电压 时的最低转速定为空载转速n1， 常用来作为选择发电机与发 动机速比的主要依据。 2．发电机输出额定电压 和额定电流时的转速定为满 载转速n2。
整 流 器 交流发电机的整流器，有六只硅整流二极管组成。其作 用是：将定子绕组产生的三相交流电转换为直流电；其次阻 止蓄电池电流向发电机倒流，避免烧坏电机。
整流器总成有多种、有半圆形、马蹄形、圆形、方 形等。



整流器的硅二极管根据引线的极性不同分为正极管和 负极管两种类型:
1.正极管:引线为二极管的正极，外壳为负极。
当转子旋转时，由于定子绕组与 磁力线由相对的切割运动，所以在三 项绕组中产生频率相同，幅值相等相 位相差120 °的正弦电动势eA、eB、 eC。
3.2 整流过程 利用二极管的单向 导电性，交流发电机通 过整流器将定子绕组所 感应出的交流电转变为 直流电对外输出 。
1．当二极管的外加电压为正向电压时，管子呈低阻 抗，处于“导通”状态。 2．当外加电压为反向电压时，管子呈高阻抗，处于 截至状态。
由于三相桥式整流电路中，每只二极管只有 1/3的时间导通，所以每只二极管的平均电流ID只为 发电机输出电流I的1/3,即
1 ID I 3
3.3 中性点电压 中性点电压通常指三 项绕组的中性点N相对发 电机外壳的电位之差， 一般可用来控制具有各 种用途的极电器、充电 指示灯继电器等。其输 出电压UN三个负极管子 整流后得到的直流电压U 的一半，即
第六节 电磁振动式电压调节器
电压调节器基本结构

电磁振动式电压调节器的基本原理 电压调节器性能的改善 电磁振动式电压调节器典型结构
6.1电磁振动式电压调节器的基本原理
利用电磁力和 弹力的平衡控制触点 开闭，改变激磁电路 的电阻来改变激磁电 流平均值。
1-蓄电池；2-发电机；3-磁场绕组；4-磁化线圈
转子组成
1-滑环，2-轴，3-爪极，4-磁轭，5-激磁绕组
定 子 定子又称电枢，用以产生交流电动势，它由定子铁心 和定子绕组组成。定子铁心槽内嵌入三相对称定子绕组。
每相绕组的线圈个数和每个线圈的匝数必须完全相 同。每个线圈的节距必须相同。三项绕组的手端A、B、C 在定子槽内的排列须间隔120°。
6.2电压调节器性能的改善 提高触点振动频率：
（1）采用轻而薄的衔铁，再将其作成三角形或半 圆形，以减小衔铁的惯性。 用
（2）在继电器磁化线圈电路中串入加速电阻，利 加速电阻来克服电磁线圈的磁滞现象 。 温度补偿： （1）利用温度补偿电阻。 （2）采用磁分路。
6.3电磁振动式电压调节器典型结构
第七节 电子调节器
8.2
激磁二极管控制充电指示灯
第九节


交流发电机的检测
整机检测
交流发电机的零部件检测
9.1整机检测 用万用表检测各接线柱之间的电阻值。整机性能检测 用示波器观察输出电压波形。
9.2交流发电机的零部件检测 磁场绕组的检测 定子绕组的检测


二极管的检测
电刷的检测
9.2.1磁场绕组的检测
２.测试与调整
10.2电子调节器的测试
+
+
F
-
L1
开关
L2
电子调节器识别
+
F
L2
L1
开关
线路连接无误后关闭开关，如 果指示灯L1亮、L2灭，表明调节器 适用于外搭铁发电机； 如果指示灯 L1灭、L2亮，表明调节器适用于内 搭铁发电机；如果指示灯L1和L2都 亮，表明调节器调节值过低或调节 器已经损坏。如果指示灯L1和L2都 不亮，表明蓄电池电压过低或开关 已经损坏。
第五节 调节器概述
电压调节原理 调节器的种类

电压调节器的型号
5.1电压调节原理 根据电磁感应原理，发电机的感应电动势为
E CΦn
交流发电机的端电压为
R U E Ir CΦn( ) Rr

发电机的端电压与发电机的结构常数、转速、磁通、 负载电阻及定子绕组的阻抗有关。而发电机在汽车上是由发 动机按固定的传动比驱动旋转的，其转速随发动机转速变化 在很大范围内变化，定子绕组的阻抗也随转速的变化相应变 化，并且发电机的负载大小也不是固定不变的。由于结构常 数一定，要保持发电机端电压平均值恒定，就必须相应地改 变磁极磁通。 所以可以通过调节激磁电流平均值的大小使发电机端 电压平均值在不同的转速和负载情况下基本保持恒定。调节 器就是利用这一原理工作的。