汽车发电机课件分解

四、交流发电机的励磁


除了永磁式交流发电机不需要励磁以外， 其他形式的交流发电机都需要励磁，因 为它们的磁场都是电磁场，也就是说必 须给磁场绕组通电才会有磁场产生。 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。
他励

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。 发电机他励
1.按结总体结构分五类




普通交流发电机(使用时需要配装电压调节器 的发电机) 例JF132 （EQ东风140用） 整体式交流发电机(发电机和调节器制成一个 整体的发电机) 例别克轿车的发动机上装配的 发电机 带泵交流发电机(和汽车制动系统用真空助力 泵安装在一起的发电机) 例JFZB292发电机。 无刷交流发电机(不需要电刷的发电机) 例 JFW1913 永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机)
2.按整流器结构分四类

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

六管交流发电机 例JF1522（东风汽车用） 八管交流发电机 例JFZ1542（天津夏利 汽车用） 九管交流发电机 例（日本日立、三凌、 马自达汽车用） 十一管交流发电机 例JFZ1913Z（奥迪、 桑塔纳汽车用）
3.按磁场绕组搭铁形式两分类


内搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端 （负极）直接搭铁（和壳体相联） 外搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端 （负极）接入调节器，通过调节器后再 搭铁。

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。
11管交流发电机


11管交流发电 机的整流器， 相当于9管交流 发电机的整流 器加2只中性点 整流管。 由于11管交流 发电机既能提 高率又使充电 指示灯电路简 化，因此应用 较广。
交流发电机自我限流的原理结论




结论 发电机电压（输出）一定时，发电机电流存在 最大值。（无论转速多高） 即发电机功率存在最大值。 限制发电机输出功率，只要限制发电机输出电 压即可。 限制输出电压后，发电机转速增加，不会出现 由于电流过高，烧坏发电机的情况。 如果发电机电压过高通常会损坏用电设备。
由特性曲线I=f（n）可以看出

（3）最大电流Imax 发电机输出电流能力随转 速的升高而增大，但是曲 线越来越平坦，当转速达 到一定值时，无论转速增 加多少电流都不再增加， 即一定结构的发电机输出 最大电流Imax有一定限制。 由此可见，交流发电机自 身具有限制输出电流防止 过载的能力，又称为自我 保护能力。
第一节 概述

一、发电机的功用
发电机是汽车的主要 电源，其功用是在发 动机正常运转时（怠 速以上），向所有用 电设备（起动机除外） 供电，同时向蓄电池 充电。

一、发电机的功用
二、发电机的分类

汽车用发电机可分为直流发电机和交流 发电机，由于交流发电机在许多方面优 于直流发电机，直流发电机已被淘汰， 目前所有汽车均采用交流发电机，交流 发电机按照不同的分类方法分为以下几 类：
整流过程



三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通, 使得负载RL两端得到一个比较平稳的脉动直 流电压。 发电机输出的直流电压平均值为： U=1.35UL=2.34UΦ 二极管平均电流Id=Il/3 二极管最大反向电压 Udrm=1.41UL=2.45UΦ=1.05U
3．中性点电压


空载特性

空载特性是研究 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， 如图
外特性

外特性是研究当 发电机转速一定 时，其端电压与 输出电流的关系， 即n=常数时， U=f（I）的曲线， 如图所示。
外特性


从外特性曲线可以 看出发电机电压受 负载影响的程度： 如果发电机在高速 运转时，突然失去 负载，发电机电压 会突然升高，致使 发电机及调节器等 内部电子元件有被 击穿的危险。

其中：E m -每相电动势的最大值 ω-电角速度 f-交流电动势的频率（为转速的函数） p-磁极对数 n-发电机转速（r/min） Eφ-每相电动势的有效值
定子每相电动势的有效值



K-绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方法有关 ) N-每项匝数（匝） φ-每极磁通（Wb） Ce-电机结构常数
中性点二极管提高发电机功率的原理

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。
中性点二极管提高发电机功率的原理


当中性点电压瞬时值高于 三相绕组的最高值时，中 性点正极管导通对外输出 电流；电流回路为：中性 点→中性点正极管→负载 →某一负极管→定子绕组 →中性点。视频 当中性点电压瞬时值低于 三相绕组的最低值时，中 性点负极管导通对外输出 电流；电流回路：中性点 →定子绕组→某一正极管 →负载→中性点负极管→ 中性点。视频
交流发电机自我限流的原理

交流发电机定子绕组 具有一定的阻抗Z， 它由绕组的电阻r及 感抗XL两部分组成，

XL＝2лfL =лpnL/30
交流发电机自我限流的原理



由于XL 与n成正比，故发电机定子绕组的阻抗 Z随发电机的车速升高而增加。高速时，由于R 与XL相比可忽略不计，故阻抗Z约等于XL，定 子阻抗Z与转速n成正比，其值较大，产生较大 的内压降。 定子电流增加时，由于电枢反应的增强，也会 使感应电动势下降。 两者共同作用的结果，当发电机的转速升高且 负载电流达到最大值时，输出电流几乎不随负 载电阻的减小或转速的增加而增大。
整流管的安装
第四节、交流发电机工作特性


交流发电机的工作特点是转速变化范围 大，对于一般汽油发动机来说，其转速 变化约为1：8，柴油机约为1：5，因此 分析汽车用交流发电机的特性必须以转 速的变化为基础。 交流发电机的特性有输出特性（负载特 性）、空载特性和外特性，其中以输出 特性最为重要。
输出特性
一、交流发电原理



1.在发电机内部有一个由 发动机带动转子（旋转磁 场） 2.磁场外有一个定子绕组, 绕组有3组线圈(3相绕组)， 3相绕组彼此相隔120度 3.当转子旋转时，旋转的 磁场使固定的电枢绕组切 割磁力线（或者说使电枢 绕组中通过的磁通量发生 变化）而产生电动势。
定子3相绕组感生电动势的大小为：
交流电动势波形


交流电动势的 幅值是发电机 转速的函数。 因此，当转速n 变化时，三相 电动势的波形 为变频率、变 幅值的交流波 形。
定子三相绕组的接法


定子三相绕组的接法 有两种 星形接法 三角形接法
二、

整流原理


交流发电机定子的三相 绕组中，感应产生的是 交流电 是靠六只二极管组成的 三相桥式整流电路变为 直流电的。 二极管具有单项导电性, 当给二极管加上正向电 压时,二极管导通, 当给 二极管加上反向电压时, 二极管截止,二极管的导 通原则如下:
三、8管交流发电机

8管交流发电机 （如夏利车用） 和6管交流发电 机的基本机构 是相同的，所 不同的是整流 器有8只硅整流 二极管
8管交流发电机


其中6只组成三相全波桥 式整流电路，还有2只是 中性点二极管，1只正极 管接在中性点和正极之 间，1只负极管接在中性 点和负极，对中性点电 压进行全波整流。 试验表明：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%。之间。
二极管的导通原则


当三只二极管负极端 相连时，正极端电位 最高者导通； 当三只二极管正极端 相连时，负极端电位 最低者导通。
2.整流过程分析（整流原理视频）
整流时二极管导通条件



对于三个正极管子（D1、D3、D5正极和 定子绕组始端相联），在某瞬时，电压 最高一相的正极管导通。 对于三个负极管子（D2、D4、D6负极和 定子绕组始端相联），在某瞬时，电压 最低一相的负极管导通。 但同时导通的管子总是两个，正、负管 子各一个。
自励



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。 发电机自励
交流发电机励磁电路
9管交流发电机

9管交流发电机的 基本结构和6管交 流发电机相同， 所不同的是整流 器。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。

有的发电机具有中性点 接线柱，如图2-4，是从 三相绕组的中性点引出 来的，标记为“N”。输 出电压为UN，称为中性 点电压 图2-4带中心抽头的交流 发电机 中性点电压的瞬时值是 一个三次谐波电压，中 性点电压的平均值为发 电机输出电压（平均值） 的一半
中性点电压
中性点作用


带有中性点接线柱的发 电机可用中性点电压来 控制各种用途的继电器。 有的发电机没有中性点 接线柱，但是也把中性 点电压充分的利用了 （如夏利、桑塔纳发电 机），这些发电机在中 性点处接上两只整流二 极管，和三相绕组的六 只整流二极管一道输出， 可提高发电机功率。
整流管的安装


将正极管安装在一块铝制散热板上，称为 正整流板； 将负极管安装另一块铝制散热板上，称为 负整流板，也可用发电机后盖代替负整流 板。见图。
整流管的安装