第二章交流发电机与电压调节器

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第二章交流发电机与电压调节器

第一节交流发电机的构造

第二节交流发电机的工作原理

第三节交流发电机的特性

第四节新型交流发电机

第五节电压调节器

第六节交流发电机与电压调节器的使用维护与故障排除

第一节交流发电机的构造

目前国内外生产的汽车交流发电机的结构基本相同，都是由三相同步交流发电机和硅二极管整流器两大部分构成。图2一1所示为交流发电机的组件图。

一、三相同步交流发电机

三相同步交流发电机的作用是产生三相交流电。它主要由转子、定子、前后端盖、风扇及皮带轮等组成。

1.转子

转子是三相同步交流发电机的旋转磁场部分。它是由转轴、两块爪形磁极、磁扼、激磁绕组、滑环等部件构成，如图2 -2所示。

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第一节交流发电机的构造

2.定子

定子又称电枢，是三相同步交流发电机产生三相交流电的部件。它由铁芯和三相绕组组成。定子铁芯由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成，硅钢片厚度为0. 5~1 mm。定子槽内置有三相绕组，绕组用的是高强度漆包线，作星形连接。为使三相绕组中产生大小相等，相位相差1200(电角度)的对称电动势，在三相绕组的绕法上需要遵循以下原则。(1)为使三相电动势大小相等，每相绕组的线圈个数和每个线圈的节距与

匝数都必须完全相等。

(2)为使三相电动势在相位上互差120°，三相绕组的起端A, B, C(或末端X,

Y，Z)在定子槽内的排列，必须相隔120 °电角度(即两个槽的宽度)。

第一节交流发电机的构造

3.端盖

端盖分前端盖(驱动端盖)和后端盖(整流端盖)，其作用是支承转子，安装和封闭内部构件。前后端盖均用非导磁材料铝合金制成，漏磁少，质量轻，散热性能好。端盖的中心有球轴承，外围有通风孔和组装螺孔。

前端盖有突出的安全臂和调整臂，由于它的外侧为驱动发电机旋转的皮带轮，所以又称驱动端盖。

4.风扇

风扇用1. 5~2 mm厚的钢板冲制而成，并用半圆键装在前端盖外侧的转轴上。发电机的后端盖上有进风口，前端盖上有出风口，当皮带轮与风扇一起旋转时，使空气高速流经发电机内部进行强力通风冷却。

第一节交流发电机的构造

5.皮带轮

皮带轮是利用皮带将发动机的转矩传给转子，通常用铝合金制成。

一般分为单槽和双槽两种，利用风扇的半圆键装在风扇外侧的转轴上，并用弹簧垫圈和螺母紧固。

二、整流器

硅整流器的作用是将三相交流电变为直流向外输出，它由一块元件板和六只硅二极管组成。

1.元件板

元件板又称散热板，用铝合金制成月牙形，如图2 -8所示。

2.硅整流二极管

交流发电机的整流器，由六只硅二极管组成。二极管的内部结构、外形和表示符号如图2一9所示。其引线和外壳分别是它的两个电极。

第一节交流发电机的构造

三、交流发电机的型号

根据我国汽车行业标准QC/T 73-1993《汽车电气设备产品型号编制方法》规定，汽车交流发电机的型号组成下所示：

第二节交流发电机的工作原理

一、交流发电机的发电原理

直流发电机的工作原理是使线圈在磁场中转动，线圈的工作边不断切割磁力线而发电;反过来，如果使磁场旋转，而将线圈固定在其周围，同样也能发电。交流发电机就是把通电线圈所产生的磁场在发电机中旋转，使其磁力线切割定子线圈，在线圈内产生交变电动势交流发电机产生交流电的基本原理，仍然是电磁感应原理。交流发电机工作原理图如图2一12所示。

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第二节交流发电机的工作原理

实际使用的交流发电机是三相同步交流发电机，即是指转子的转速与旋转磁场的转速相同(同步转速)的三相交流发电机。

图2一13为三相同步交流发电机的工作原理图。当转子旋转时，磁力线和定子绕组之间产生相对运动，在三相绕组中产生交变电动势，其频率为

第二节交流发电机的工作原理

在汽车用交流发电机中，由于转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律，所以交流电动势也近似正弦波形。三相绕组在定子槽中是对称绕制的，产生的三相电动势也是对称的。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e

A 、e

B

和e

C

。

其波形如图2一14所示。

三相绕组中电动势的瞬时值方程式为

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发电机每相绕组中所产生的电动势的有效值为:

二、整流原理

定子绕组中所感应出的交流电，要靠硅二极管组成的整流器改变为直流电。硅二极管具有单向导电性。当给二极管加上正向电压(正电位高于负电位)时导通，即呈现低电阻状态;当给二极管加一反向电压(正极电位低于负极电位)时截止，即呈现高电阻状态。利用硅二极管的这种单向导电的特性就可把交流电变为直流电。

三相桥式全波整流电路的整流原理如图2一14所示。

第三节交流发电机的特性

一、输出特性

交流发电机的输出特性又称负载或输出电流特性。它是指发电机向负载供电时，保持发电机输出电压恒定(对12 V 的发电机规定为14 V ，对24 V 的发电机规定为28 V ) ,即u=常数的情况下，发电机的输出电流与转速之间的关系，即I =f ( n)的函数关系。

图2一17所示为交流发电机的输出特性曲线.

从交流发电机的输出特性曲线I =f ( n)可以看出:

(1)发电机的转速甚低时，其端电压低于额定电压，此时发电机不能向外供电;当转速达到空载转速n 1时，电压达到额定值;当转速高于空载转速n 1时，发电机才有能力在额定电压下向外供电。所以空载转速值n 1常用作选择发电机与发动机速比的主要依据。