1.2发电机

第三节 交流发电机及调节器
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第三节 交流发电机及调节器
学习目标 了解交流发电机的功用、分类 掌握发电机的结构、工作原理 掌握发电机的工作特性 了解触点式调节器的工作原理， 掌握电子式调节器的工作原理 了解其他类型发电机
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第三节 交流发电机及调节器 发展历程 • 1.直流发电机1913 • 2.硅整流发电机1960 • 3.其它发电机：永磁，起动发电机
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六管整流充电指示灯
1.点火开关 2.指示灯 3.调节器 4.用电设备 5.蓄电池
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11管交流发电机
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。
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其它类型发电机 2.无刷交流发电机
(1)爪极式无刷交流发电机
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山东理工大学汽车学院
第三节 交流发电机及调节器 汽车用交流发 电机是一个三相同 步交流发电机，通 过硅二极管组成的 三相桥式整流电路 将定子绕组所产生 的交流感应电流变 为直流电流输出， 所以也称之为硅整 流发电机。
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1．电动势的产生 如图1—14所示。发电机的转子为磁极，磁极绕组绕通过电 刷和滑环引入直流电而产生磁场；发电机的定子为电枢，三相 电枢绕组按一定的规律分布在定子的槽中，彼此相差120度电 角度。
交流发电机的定子是发电机的电枢部分，由定子铁心和 对称的三相电枢绕组组成。定子铁心由内圆带槽的环状 硅钢片叠成，各硅钢片之间互相绝缘。三相电枢绕组多 为星形连接，但也有少数交流发电机为三角形连接。
图4-1 定子总成图 1.电枢绕组 2.定子铁心
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定子三相绕组的接法
三角形接法
星形接法
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为保证电枢三相绕组产生大小相等、相位差 120度的对称电动势，三相绕组的绕制应遵 循以下原则。 • 1每相绕组的线圈个数和每个线圈的匝数应 完全相等。 • 2每个线圈的节距必须相同。 • 3三相绕组的起端A、B、C在定子槽内的排 列必须相隔120度电度角。
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(2)发电机的端电压
在任一瞬时，负载上的电压为某两相电动势 之和(线电压)，其电压波形如图l—15c所示。交流 发电机输出电压的平均值为： U＝l.35UL＝2.34Uφ （星形连接) U＝l.35Uφ(三角形连接) 其中UL-线电压有效值 Uφ-线电压有效值
( 3)发电机的中点电压
一些发电机有一个中点接线柱(“N”接柱)，用于控制 磁场继电器、充电指示灯继电器等。
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(4)励磁机式无刷交流发电机
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(5)感应子发电机 其工作原理是：在 发电机气隙中，磁通 因气隙磁导的变化而 周期的变化，从而产 生感应电动势。 只有其交变分量被 利用来产生感应电动 势，而交变分量只占 全部气隙磁通的 35%～40%。
图1-7 感应子发电机结构示意图 1.励磁绕组 2.电枢绕组 3.转子 4.定子
直流 • 正负极板。接线柱为发电机的正极，柱心 的标记为“B”或“+”。 • 电压降。热
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整流说明
4. 电刷组件(brush) 作用：把静止电源提供给旋转部件。 电刷组件包括电刷、电刷架和电刷弹簧。电刷通过 弹簧与转子轴上的滑环(slip rings )保持接触。
a）外装式 b）内装式 图1-22发电机电枢组件
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2．调节器的基本原理 因此当发电机转速上升而使发电机的电压上升时， 可以通过适当地减小磁极磁通量的方法使发电机 电压保持稳定。
a）发电机电压调节器原理图 b）发电机电压调节器工作时的电压波形 图l—27发电机电压调节器基本原理
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五.触点式调节器 1.触点式调节器基本工作原理 .触点式调节器也称之为电磁振动式调节器,
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5.端盖(Front cover, Rear cover)
交流发电机的前后端盖由铝 合金铸成，铝合金为非导 磁材料，可减少漏磁，并 具有重量轻、散热性好的 优点。 作用： • 1固定定、转子和附件位置。 • 2固定整机位置，可以张紧
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附件说明
搭铁： 1内搭铁：其中负极电刷固定于端盖上 2外打铁：正负极电刷通过调节器搭铁。即连 接在“F”极和负极上。
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第八节、其它类型发电机
(4)多管发电机
8管交流发电机即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%。 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。
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9管交流发电机 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。
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1.轴 2.后端盖
图1-2 无刷发电机励磁结构图 3.转子磁轭 4.N极爪极 5.励磁绕组 6.S极爪极
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3.带泵交流发电机 带泵交流发电机的发电机与普通交流发电机不同 的是转子轴很长并伸出后端盖，利用外花键与真 空泵的转于内花键相连接，驱动真空泵与发电机 转子同步旋转，给汽车制动系中的真空筒抽真空， 为制动系的真空增压器提供真空源，
电枢反应是指发电机在负载运行时，电枢绕组电流
产生的电枢磁动势对气隙磁场的影响。
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3．输出特性 输出特性是指保持发电机的端电压不变时，发电机的 输出电流与发电机转速之间的关系。即：U＝Ue，时， I＝f(n)的曲线。
原因： 电枢反应 电枢感抗增大
图1-26 交流发电机输出特性
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• 1零电流转速n1：发电机达到额定电压，但并不输 出电流时(检测时以通过5%的电流为标准)的转速 称为零电流转速。零电流转速通常约为l150r/min。 • 2.额定电流转速nN：发电机输出额定电流时的转速。 对于车用硅整流发电机，该值通常为 nN=4000r/min。发电机额定电流应高于汽车内安 装的所有耗电器总功率所要求的电流。 • 3.最高转速nmax：发电机能够工作的最大转速，称 为发电机的最高转速nmax。发电机的最高转速受轴 承的质量、碳刷和滑环(永磁式无此两项)以及风扇 的限制。发电机在最高转速时能够输出的最大电 流标为Imax。
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发电机结构动画
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1.转子(rotor) 作用：提供旋转磁场 部件：
图1-3 爪极式转子结构图 1.滑环 2.轴 3.爪极 4.转子磁轭 5.励磁绕组
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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。
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1.定子：是切割磁力线的绕组，产生交流电

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• 发电机各电枢绕组电动势与发电机的转速和磁极的磁通 成正比:
E = 4 . 44 KfN Φ f= pn/60
• • • • E——交流发电机的等效电动势 K——交流发电机的系数； Φ——交流发电机磁极磁通； n——交流发电机的转速。
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交流发电机调节器的作用 就是在发动机转速变化时， 自动对发电机的 电压进行调节，使发电机的电压稳定，以 满足汽车用电设备的要求。 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
原因： 形成正反馈， 所以向上翘。
图1-24交流发电机空载特性
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2．外特性 外特性是指发电机转速一定时，发电机的端电压 与输出电流之间的关系。即：n＝C时，U＝f(I)的 曲线.
图l—25发电机外特性
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U=E-RzI E——交流发电机等效电动势； Rz——发电机等效内阻， I——发电机的输出电流 原因： 励磁电流负反馈 电枢反应
一、发电原理
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2.整流原理
二极管的导通原则
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2.整流原理 （1）二极管导通情况 交流发电机通过六只二极管组成的三相桥式整流电路（图115）将电枢绕组产生的三相交流电动势转变为直流电流输出， 其工作原理如下：
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• 根据二极管的单向导电性，在任一瞬时，负极连 接在一起的VD1、VD3、、VD5二极管只能是正 极电位最高的那只二极管导通，因为为正极电位 最高的二极管导通后，就使另两只二极管的负极 电位高于正极而不能导通；而正极连接在一起的 VD2，、VD4、VD6二极管只能是负极电位最低 的那只二极管导通，因为管的正极电位低于负极 而不能导通。比如，在t1～t2时间内，A相电压最 高，B向电压最低，VD1、VD4导通；而在t2～t3 时间内，A相电压最高，c向电压最低，VD1、 VD6导通。
第五部分为变型代号
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二、交流发电机的工作特性 汽车用交流发电机的特点是其工作转速变化 范围大、输出电流不稳定了解发电机的工作 特性对发电机的正确使用与维护具有指导意 义。
主要特性： 1.空载特性 2 .外特性 3 .输出特性
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1.空载特性
空载特性足指发电机空载时，发电机端电压u与发电机 转速n之间的关系。 即：负载电流IL＝0时，u＝f(n)曲线。
双触点电子稳压 器原理图
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1当发电机的转速低于n1时，电压调节器还未起调节 作用，Kl保持闭合，发电机电压将随其转速的上升 而升高。 2发电机的转速在n1 ～ n2范围内，K1工作。 3发电机的转速在n2～n3范围内，K1失效(K1打开后 已不能使发电机电压下降)，K2未起作用 4发电机的转速在n3～n4范围内，K2工作。 5假如发电机的转速能高于n4，K2也将失效
图1-30 单触点调节器原理
1.蓄电池 2.发电机 3.发电机励磁绕组 4.调节器电磁线圈 5.触点弹簧 Rtj—调节器调节电阻 K—调节器触点 δ—触点衔铁与铁心之间的气隙
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双触点式电压调节器的 工作特性图
Kl—低速触点 K2—高速触点 n1—Kl打开的发电机起始转速 n2—Kl开始失效的发电机转速 n3—K2闭合的发电机起始转速 n4—K2开始失效的发电机转速
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发电机充电指示灯控制电路 1.发电机充电指示灯的作用 汽车仪表板上一般都设有一个充电指示 灯，在接通点火开关时，充电指灯亮起， 而在发动机发动后正常运转时，充电指示 灯则熄灭。具有 (1)充电系统工作指示作用 (2)关断点火开关提示作用
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九管整流充电指示灯 1.点火开关 2.指示灯 3.调节器 4. 用电设备 5.蓄电池
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国产FT61型双触点式调节器电路如图7-12所示。
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6.附件说明
• 风扇(fan ) 强制风冷 • 皮带轮(wheel) 动力传递 作用：
作用：
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5.交流发电机的型号
第一部分为产品代号，由字母表示，如JF、JFZ、JFB、JFW 第二部分为电压等级代号，用一位阿拉伯数字表示， 第三部分为电流等级代号，用一位阿拉伯数字表示，
第四部分为设汁序号，
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(6)永磁式无刷交流发电机
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电枢 基准 电路 比较 电路 触发 电路 绕组 负载
电子稳压器稳压前、后输出电压U的波形如图6-16所示。
U
U
0
ω t
0
ω t
（a）稳压前输出电压波形曲线
（b）稳压后输出电压波形曲线
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图6-16 电子稳压器稳压前、后输出电压波形曲线
来自百度文库
第九节、交流发电机调节器的作用与原理 1.交流发电机调节器的作用
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3.励磁方式
• 他励：蓄电池提供励磁电流 • 自励：发电机提供励磁电流（低压仍然是 蓄电池提供）
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分类
• 按总体结构 • 普通式、整体式、无刷式、带泵式 按整流器结构 • 六管、八管、九管、十一管 按磁场绕组搭铁方式 • 内搭铁、外搭铁
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二、交流发电机的结构
JF132交流发电机的组件 1后端盖 2电刷架 3电刷 4电刷弹簧压盖 5硅整流管 6散热板 7转子 8定子总成 9前端盖 10风扇 11带轮 16
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常用： 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 Y型联结
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3.整流器：作用：三相交流电转换为直流
上整流管 上桥板 下桥板 下整流管
a）整流管安装图 b）整流管电路图 1绝缘散热板 2正极管 3负极管 4后端盖 图1—21交流发电机整流器
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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。 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 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。