汽车发电机原理

发电机原理及构成发电机就是给汽车上的用电负载提供电源的发电装置,比如各种照明,指示等,空调,音响以及各种马达等.与此同时发电机也给蓄电池充电.下图为发电机、蓄电池与电气负载之间的关系.

由上图可见,在正常情况下时,发电机一边给蓄电池充电,一边供给车上的电气负载供电.而当车上用电器超负荷时,发电机所发出的电的额定值不能满足车上用电需求是,蓄电池就放电来弥补发电机发电的不足.

一，发电机主要零部件及其功能

车用交流发电机一般主要的零部件如表一所示：

名称结构与功能

定子由定子铁芯和绕组组成.是产生交流电的部件.

转子主要由转轴、前后极爪、激磁线圈、集电环组成.可产生旋转磁场

整流主要由正负二极管、铝散热板、连接片、托架组成.将交

表1

二,发电机的工作原理与特性

一开始开关接通后转子励磁回路接通,电瓶作为一个电源使转子内磁场绕组的线圈通电产生磁场.

转子励磁线圈上的电流通过刷架上的碳刷流入调节器.调节器的作用就是通过通断励磁线圈电流来控制输出电压.

当发动机开始运转时转子跟着旋转,磁场也跟着旋转.转子相邻的两个极爪就形成了N极和S极.定子中三相绕组分布在铁芯槽内,绕组彼此相隔120度电角度.根据电磁感应原理,定子绕组切割磁力线,从而定子三相绕组中产生近似正弦波的交变感应电动势.就是我们说的交流电.

定子发出的交流电压经三相桥式整流后,输出直流电流给蓄电池,再供给车上用电负载.其电路示意图如图1

三,各主要零部件分析

1,转子

转子的工作原理就是通过发电机的旋转及碳刷,提供激磁电流.转子通电后爪极被磁化N、S极,产生电流.转子中间有一根轴穿过,中央有环形的线圈组,两侧有爪极.

图为转子的构成

图

2,定子

定子的作用就是通过转子旋转,在定子上产生的交变电动势给整流桥.

定子是由薄铁片叠加而成,定子铁芯内侧的槽中绕有3相线圈

定子通常有两种三相结线方式,△形结线方式和Y形结线方式厂

家可根据用途适当选择相应的结线方式.

△形结线方式优点在于输出功率比较大,缺点是做工复杂,较难生产,

Y形连接方式优点在于工艺较简单,成品合格率高,缺点是输出功率较△形结线小,不过有时会利用中性点整流,提高输出功率.就是通常所说的八管中心抽头图为个种接线方法的比较.

图

3,整流桥

整流桥就是把发电机的定子绕组上产生的3相交流电整流为直流电的装置.整流桥由以下几个部件构成：

整流二极管：由3个正极管与3个负极管组成.当有的定子是Y形连接时,与其相配合的整流桥会有八个二极管的设计,目的是为了提高输出功率,多了两个中心抽头的二极管.

激磁二极管：3个激磁二极管给激磁线圈提供电流.有的型号不使用激磁二极管.

连接板：是一个桥式电路的载体,电路的金属板嵌在塑料绝缘材料里,

散热板：起导电和散热的作用,发电机输出端B+就连接在正散热板上.二极管的一端压在散热板的圆孔里.

把这两快板安装在一起就成为了桥式整流电路的正半桥,然后再把正半桥与负半桥后盖安装在一起,整流桥就完工了.

4,调节器

由于发电机直接与发动机通过皮带传动相连,因而发电机转速的变化就非常频繁,输出电压又跟随发电机的转速而变化.所以发电机的输出电压也就变化的很厉害,调节器的作用就是通过开断励磁电流,从而改变磁场强度,改变输出电压,这样就使发电机的输出电压受转速的影响很小.再有当车内负载很小的时候,输出电流就非常小,而由于发电机的输出功率是恒定的,所以发电机的输出电压就很大,容易烧坏车内电气设备,所以当发生这种情况时,调节器也要调节输出电压.

因此检验输出电压,若在规定电压值以上时,通过减少激磁电流或切断电流的方式降低输出电压,相反若输出电压值下降到规

定值以下时,通过加大激磁电流提高输出电压,使其输出电压值保持恒定.

随着汽车交流发电机的广泛使用,调节器也得到不断的发展.从原来的机械式调节器发展到现在的模拟电子式调节器.

作为发电机的电输出管理器件,电子式调节器最主要的功能就是在整个工作温度范围一般在-40到90℃内,通过采样交流发电机的输出电压,经内部逻辑电路的判断结果来控制转子绕组的电流继而调节磁场强度,来控制发电机的输出以防止蓄电池的过充电.

相对于单功能的调节器,多功能电子电压调节器就是在此基础上,增加了“远端电压采样”、“电位警示”及“自动保护”等功能,方便驾驶人员对发电机状态进行更好地监控.

多功能调节器增加了相位信号取样电路和警示灯回路.增加了相电压输入信号后,发电机的初次发电转速降低了.而通过“远程取样”,发电机的输出电压可相对提高数十毫伏,更有效地满足了用电器的功率消耗.而增加了警示灯工作回路可以提供丰富的报警信号,使驾驶和维修人员更早地意识到发电机的异常状态,更好地满足了车辆的保养和安全.