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1、第二章交流发电机及调节器第1页，共94页，编辑于2022年，星期三学习目标学习目标 n 掌握交流发电机的功用、分类；掌握交流发电机的功用、分类；n 掌握发电机的结构、工作原理及检测方法；掌握发电机的结构、工作原理及检测方法；n 掌握调节器的工作原理和检测。掌握调节器的工作原理和检测。第2页，共94页，编辑于2022年，星期三 第一节第一节 概述概述n一、发电机的功用一、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发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时，向所有用电设备（常运转时，向所有用电设备（起动机起动机除外）供电，同除外）供电，同时向蓄电池充电时向蓄电池充电。第3页，
2、共94页，编辑于2022年，星期三二、发电机的分类二、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。汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机。n由于交流发电机在许多方面优于直流发电机，由于交流发电机在许多方面优于直流发电机，直直流发电机已被淘汰流发电机已被淘汰。n目前汽车采用目前汽车采用三相交流发电机三相交流发电机，内部带有二极管整，内部带有二极管整流电路，将流电路，将交流电整流为直流电交流电整流为直流电，所以汽车交流发电，所以汽车交流发电机输出的是机输出的是直流电直流电。n交流发电机必须配装交流发电机必须配装电压调节器电压调节器，电压调节器对，电压调节器对发电机的输出电压进行控制，
3、使其保持基本恒定，发电机的输出电压进行控制，使其保持基本恒定，以满足汽车用电器的需求。以满足汽车用电器的需求。第4页，共94页，编辑于2022年，星期三1.1.按总体结构分五类按总体结构分五类n普通交流发电机普通交流发电机(外装电压调节器式外装电压调节器式)既无特殊装置，也无特殊功能特点，使用时需要既无特殊装置，也无特殊功能特点，使用时需要配装电压调节器配装电压调节器。多用于多用于载货汽车和大型客车载货汽车和大型客车上。上。n整体式交流发电机整体式交流发电机(内装电压调节器式内装电压调节器式)发电机和调节器发电机和调节器制成一个整体制成一个整体的发电机，多用于的发电机，多用于轿车轿车上。上。n
4、带泵交流发电机带泵交流发电机(带有真空制动助力泵）带有真空制动助力泵）发电机和汽车制动系统用真空助力泵发电机和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起安装在一起的发电机，多的发电机，多用于柴油车上。用于柴油车上。n无刷交流发电机无刷交流发电机不需要电刷不需要电刷的发电机。的发电机。n永磁交流发电机永磁交流发电机转子磁极为永久磁铁转子磁极为永久磁铁制成的发电机。制成的发电机。交流发电机的分类：交流发电机的分类：第5页，共94页，编辑于2022年，星期三发电机插图发电机插图交流发电机结构外型a)JF1522A型交流发电机 b)捷达JFZ1813型交流发电机 c）JFB1712型交流发电机第6页，共94页
5、，编辑于2022年，星期三2.2.按安装硅二极管个数（整流器结构）分：按安装硅二极管个数（整流器结构）分：n6 6管交流发电机管交流发电机 例例JF1522JF1522（东风汽车用）（东风汽车用）n8 8管交流发电机管交流发电机 例例JFZ1542JFZ1542（天津夏利汽车用）（天津夏利汽车用）n9 9管交流发电机管交流发电机 例（日本日立、三凌、马自达例（日本日立、三凌、马自达汽车用）汽车用）n1111管交流发电机管交流发电机 例例JFZ1913ZJFZ1913Z（奥迪、桑塔纳、（奥迪、桑塔纳、丰田、皇冠汽车用）丰田、皇冠汽车用）第7页，共94页，编辑于2022年，星期三3.3.按磁场绕组
6、的接地点位置分：按磁场绕组的接地点位置分：n内搭铁式内搭铁式 磁场绕组的一端引出作为磁场极柱；另一端磁场绕组的一端引出作为磁场极柱；另一端与发电机壳体相联（直接搭铁）。与发电机壳体相联（直接搭铁）。n外搭铁式外搭铁式 磁场绕组的两端磁场绕组的两端(F(F和和E)E)引出作为磁场极柱，引出作为磁场极柱，均和端盖绝缘。均和端盖绝缘。第8页，共94页，编辑于2022年，星期三三、交流发电机的型号三、交流发电机的型号n 汽汽车车交交流流发发电电机机型型号号由由产产品品代代号号、电电压压等等级级代代号号、电电流流等等级级代代号号、设计序号、变型代号五部分组成。设计序号、变型代号五部分组成。第9页，共94
7、页，编辑于2022年，星期三1.1.产品代号产品代号产品代号用中文字母表示，例：产品代号用中文字母表示，例：nJFJF普通交流发电机普通交流发电机 nJFZJFZ整体式（内置电压调节器）交流发电机整体式（内置电压调节器）交流发电机 nJFBJFB带泵的交流发电机带泵的交流发电机 nJFWJFW无刷交流发电机无刷交流发电机lJ-”交”lF-”发”lZ-”整”第10页，共94页，编辑于2022年，星期三2.2.电压等级代号电压等级代号电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，n1 1表示表示12V12V系统系统n2 2表示表示24V24V系统系统n6 6表示表示6V6V系
8、统系统第11页，共94页，编辑于2022年，星期三3.3.电流等级代号电流等级代号电流等级代号用一位阿拉伯数字表示，如下表电流等级代号用一位阿拉伯数字表示，如下表电流等级123456789电流1920-2930-3940-4950-5960-6970-7980-8990发电机输出电流分类发电机输出电流分类第12页，共94页，编辑于2022年，星期三4.5.4.5.设计序号和变型代号设计序号和变型代号n设计序号按产品设计先后序号，用阿拉伯数字表示；设计序号按产品设计先后序号，用阿拉伯数字表示；n变型代号，交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。变型代号，交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。从驱动
9、端看，从驱动端看，Y-Y-右边，右边，Z-Z-左边。左边。第13页，共94页，编辑于2022年，星期三举例：举例：JFZ1913ZJFZ1913ZnJFZJFZ整体式交流发电机整体式交流发电机n1-1-电压等级为电压等级为12V12Vn9-9-输出电流输出电流90An13-第13次设计nZ-调整臂位于左边第14页，共94页，编辑于2022年，星期三第二节第二节 交流发电机的结构交流发电机的结构n交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖、风扇交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖、风扇和皮带轮等组成。和皮带轮等组成。nJF132JF132型交流发电机（输出电流为型交流发电机（输出电流为30A3
10、0A外装电压调节外装电压调节器的普通交流发电机）组件图器的普通交流发电机）组件图第15页，共94页，编辑于2022年，星期三交流发电机的结构交流发电机的结构JF132型交流发电机组件1后端盖 2电刷 3电刷架 4电刷弹簧压盖 5硅二极管 6散热板 7转子 8定子总成 9前端盖 10风扇 11带轮第16页，共94页，编辑于2022年，星期三一、转子一、转子n转子的功用转子的功用 产生旋转磁场。产生旋转磁场。n转子由两块爪形磁极转子由两块爪形磁极3、磁轭、磁轭4、磁场绕组、磁场绕组5、滑、滑环环1、转轴、转轴2组成。组成。第17页，共94页，编辑于2022年，星期三转子转子n转轴上压装着两块如六个
11、鸟嘴形磁极，磁爪空腔内装有磁场线圈转轴上压装着两块如六个鸟嘴形磁极，磁爪空腔内装有磁场线圈 (转子线圈转子线圈)5)5和磁轭和磁轭4 4。n滑环滑环1 1由两个彼此绝缘的铜环组成，滑环压装在转轴上并与轴由两个彼此绝缘的铜环组成，滑环压装在转轴上并与轴绝缘，磁场绕组的两个头分别焊接在两个滑环上。绝缘，磁场绕组的两个头分别焊接在两个滑环上。第18页，共94页，编辑于2022年，星期三交流发电机的转子总成转子形成旋转磁场转子形成旋转磁场n滑环与装在后端盖的碳刷相滑环与装在后端盖的碳刷相接触。两个碳刷分别装在碳接触。两个碳刷分别装在碳刷架的孔内，借助弹簧压力刷架的孔内，借助弹簧压力与滑环保持接触。与滑
12、环保持接触。n碳刷的作用是将电源通过碳刷的作用是将电源通过滑环引入磁场绕组，即引滑环引入磁场绕组，即引入励磁电流。两碳刷的引入励磁电流。两碳刷的引线分别与端盖上的磁场（线分别与端盖上的磁场（F F）和搭铁（）和搭铁（E E）两接线柱相）两接线柱相连。连。电刷组件第19页，共94页，编辑于2022年，星期三 1滑环 2转轴 3磁爪 4磁轭 5励磁绕组交流发电机的转子总成交流发电机转子分解图转子形成旋转磁场转子形成旋转磁场n平时磁爪上保持剩磁能力差，平时磁爪上保持剩磁能力差，当直流电源通过磁场（当直流电源通过磁场（F F）和搭）和搭铁（铁（E E）两接柱后，使两块磁爪分）两接柱后，使两块磁爪分别产
13、生南北极，形成六对相互交错别产生南北极，形成六对相互交错的磁极。的磁极。n当转子转动时，就形成了旋转的磁当转子转动时，就形成了旋转的磁场。场。第20页，共94页，编辑于2022年，星期三交流发电机磁路交流发电机磁路n交流发电机的磁路为：磁轭交流发电机的磁路为：磁轭1N1N极磁爪极磁爪转子与定子之转子与定子之间的气隙间的气隙定子定子55定子与定子与转子间的气隙转子间的气隙SS极极磁轭磁轭1 1。第21页，共94页，编辑于2022年，星期三二、定子二、定子又称电枢又称电枢n定子的功用定子的功用 产生交流电。产生交流电。n定子由定子铁芯和定子定子由定子铁芯和定子线圈（三相绕组）组成，线圈（三相绕组）
14、组成，它固装在两端盖之间。它固装在两端盖之间。第22页，共94页，编辑于2022年，星期三定子定子n定子铁芯由定子铁芯由内圈带槽的环内圈带槽的环状硅钢片状硅钢片叠制而成，硅钢叠制而成，硅钢片厚度为片厚度为0.5-1mm0.5-1mm。槽内。槽内绕有三相线圈。绕有三相线圈。n线圈按星形或三角形连接，线圈按星形或三角形连接，这样才能获得频率相同、这样才能获得频率相同、幅值相等、相位互差幅值相等、相位互差120120的三相电动势。的三相电动势。交流发电机定子总成及连接方式a）定子绕组星形连接 b)定子绕组三角形连接第23页，共94页，编辑于2022年，星期三三、端盖三、端盖n端盖一般分前端盖和后端盖
15、，起固定转子、定子、整流器端盖一般分前端盖和后端盖，起固定转子、定子、整流器和碳刷组件的作用。和碳刷组件的作用。n前后端盖一般用前后端盖一般用非导磁铝合金材料非导磁铝合金材料制造，一是可有效制造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金质量轻、散热性能好。的防止漏磁，二是铝合金质量轻、散热性能好。第24页，共94页，编辑于2022年，星期三n后端盖上装有碳刷组件，由碳刷、碳刷架和碳刷弹簧组成。后端盖上装有碳刷组件，由碳刷、碳刷架和碳刷弹簧组成。电刷组件第25页，共94页，编辑于2022年，星期三n磁场绕组通过两只电刷磁场绕组通过两只电刷(F(F和和E)E)和外电路相连和外电路相连，根据，根据电刷和外电
16、路的连接型电刷和外电路的连接型式不同，发电机分为内式不同，发电机分为内搭铁型和外搭铁型两种。搭铁型和外搭铁型两种。n（1 1）内搭铁型交流发）内搭铁型交流发电机：电机：磁场绕组的一端经负电磁场绕组的一端经负电刷（刷（E E）引出后和后端）引出后和后端盖外壳直接相连。盖外壳直接相连。n（2 2）外搭铁型交流发电）外搭铁型交流发电机：机：励磁绕组的两端励磁绕组的两端(F(F和和E)E)均和端盖绝缘均和端盖绝缘。四、四、内搭铁型和外搭铁型内搭铁型和外搭铁型第26页，共94页，编辑于2022年，星期三五、整流器五、整流器n作用：作用：将定子绕组的三相交流电变为直流电。将定子绕组的三相交流电变为直流电。
17、n6 6管交流发电机的整流器是由管交流发电机的整流器是由6 6只硅整流二极管只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电组成三相全波桥式整流电路。整流二极管的工作电流大、反向耐压值高。路。整流二极管的工作电流大、反向耐压值高。n交流发电机整流二极管有正极管和负极管之分。交流发电机整流二极管有正极管和负极管之分。第27页，共94页，编辑于2022年，星期三正极管正极管n三只正极管装在正侧板三只正极管装在正侧板（即元件板或称散热板）（即元件板或称散热板）上，中心引线为正极管上，中心引线为正极管的正极，外壳为正极管的正极，外壳为正极管的负极。的负极。n正侧板（即元件板或称正侧板（即元件板或称散热板）与外壳绝
18、缘，散热板）与外壳绝缘，经螺栓通至后端盖，作经螺栓通至后端盖，作为发动机的电枢接柱，为发动机的电枢接柱，即发电机的正极（即发电机的正极（B B）。）。交流发电机整流二极管安装示意图交流发电机整流二极管安装示意图a）焊接式）焊接式 b）电路图）电路图 c)压装式压装式1正整流板正整流板 2负整流板负整流板第28页，共94页，编辑于2022年，星期三负极管负极管n三只负极管装在负侧板三只负极管装在负侧板（即端盖）上，中心引（即端盖）上，中心引线为负极管的负极，外线为负极管的负极，外壳为负极管的正极。壳为负极管的正极。n负侧板（即端盖）经螺负侧板（即端盖）经螺栓与盖外搭铁接柱（栓与盖外搭铁接柱（E
19、E）相通，作为发动机的负相通，作为发动机的负极极B B。交流发电机整流二极管安装示意图交流发电机整流二极管安装示意图a）焊接式）焊接式 b）电路图）电路图 c)压装式压装式1正整流板正整流板 2负整流板负整流板第29页，共94页，编辑于2022年，星期三第30页，共94页，编辑于2022年，星期三六、六、带轮及风扇带轮及风扇n交交流流发发电电机机的的前前端端装装有有带带轮轮和和风风扇扇，由由发发动动机机曲曲轴轴皮皮带带盘盘驱驱动动发电机的转子轴带动带轮和风扇一起旋转。发电机的转子轴带动带轮和风扇一起旋转。n由于发电机工作时，定子绕组和磁场绕组中都会有热量产生，温度过由于发电机工作时，定子绕组和
20、磁场绕组中都会有热量产生，温度过高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作，所以为发电机散热是高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作，所以为发电机散热是必须的。必须的。第31页，共94页，编辑于2022年，星期三六、六、带轮及风扇带轮及风扇n前后端盖开有通风口，当皮带轮与风扇一起转动时，靠风扇的离心前后端盖开有通风口，当皮带轮与风扇一起转动时，靠风扇的离心作用，使空气从后端盖通风口流入，经发电机内部从前端盖通风口作用，使空气从后端盖通风口流入，经发电机内部从前端盖通风口流出。将转子绕组和定子绕组的热量带走，达到散热的目的。流出。将转子绕组和定子绕组的热量带走，达到散热的目的。n皮皮带带轮轮利利
21、用用风风扇扇的的半半圆圆键键装装在在风风扇扇外外侧侧的的转转轴轴上上，通通常常由由铝铝合合金制成。金制成。第32页，共94页，编辑于2022年，星期三第三节第三节 交流发电机工作原理交流发电机工作原理n发电原理发电原理（重点、难点）n整流原理整流原理第33页，共94页，编辑于2022年，星期三一、交流发电原理一、交流发电原理n1.1.发电机定子的三相绕组按一定规律发电机定子的三相绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中。分布在发电机的定子槽中。n2.2.内部有一个转子，转子上安装着爪内部有一个转子，转子上安装着爪极和极和励磁绕组励磁绕组；外有一个三相绕组，；外有一个三相绕组，三相绕组彼此相隔三相绕
22、组彼此相隔120120度电位角。度电位角。n3.3.当外电路通过电刷使励磁绕组通电当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为时，便产生磁场，使爪极被磁化为N N极极和和S S极。极。n4.4.当转子旋转时，由于定子绕组与磁当转子旋转时，由于定子绕组与磁力线有相对的切割运动，所以在三相力线有相对的切割运动，所以在三相绕组中产生频率相同，幅值相等，相绕组中产生频率相同，幅值相等，相位互差位互差120120电角度的正弦电动势为电角度的正弦电动势为eAeA、eBeB和和eCeC。n总结：交流发电机就是把通电线圈产生的磁场在发电机中旋转，使其总结：交流发电机就是把通电线圈产生的磁场在发
23、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原理仍然是流电的基原理仍然是电磁感应原理电磁感应原理。第34页，共94页，编辑于2022年，星期三 1.1.在在P P对对磁磁极极的的发发电电机机中中，转转子子每每转转一一转转，电电动动势势就就交交变变P P周，即周，即 式中式中 磁极对数磁极对数 发电机转速发电机转速(r/min)(r/min)交流电动势的变化频率交流电动势的变化频率f f和转速、磁极对数成正比。和转速、磁极对数成正比。在在交交流流发发电电机机中中，由由于于转转子子磁磁极极呈呈鸟鸟嘴
24、嘴形形，其其磁磁场场的的分分布布近近似似正正弦弦规规律律，所所以以交交流流电电动动势势的的波波形形也也近近似似正正弦弦规规律律，如如果果发发电电机机定定子子的的三三相相绕绕组组是是对对称称绕绕制制的的则则产产生生的的三三相相电电动动势势也是对称的。也是对称的。一、交流发电原理一、交流发电原理第35页，共94页，编辑于2022年，星期三n2.2.三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式：n 式中 每相电动势的最大值每相电动势的最大值n 每相电动势的有效值每相电动势的有效值n 电角速度电角速度一、交流发电原理一、交流发电原理第36页，共94页，编辑于2022年，
25、星期三定子三相绕组的接法定子三相绕组的接法定子三相绕组的定子三相绕组的接法有两种接法有两种n星形接法星形接法n三角形接法三角形接法第37页，共94页，编辑于2022年，星期三n3.定子每相电动势的有效值的表示定子每相电动势的有效值的表示n 式中式中 -绕组系数绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关和发电机定子绕组的绕线方式有关)n -每相绕组的匝数（单位：匝）每相绕组的匝数（单位：匝）n 频率（单位：频率（单位：HzHz）n -每极磁通（单位：每极磁通（单位：WbWb）n -电机结构常数（电机结构常数（）n -称为相电动势。称为相电动势。n 由由此此可可见见，当当交交流流发发电电机机结结构构
26、一一定定时时（结结构构常常数数 不不变变），相相电电动动势势 和发电机转速、磁通成正比。和发电机转速、磁通成正比。一、交流发电原理一、交流发电原理第38页，共94页，编辑于2022年，星期三二、整流原理二、整流原理n交流发电机定子的三相绕交流发电机定子的三相绕组中，靠六只二极管组成组中，靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为的三相桥式整流电路变为直流电的。感应产生的是直流电的。感应产生的是交流电。交流电。n是二极管具有单向导电性。是二极管具有单向导电性。当给二极管加上正向电压当给二极管加上正向电压（正极电位高于负极电位）（正极电位高于负极电位）时导通，即呈现时导通，即呈现低电阻状低电阻状态态；
27、当给二极管加上反向电；当给二极管加上反向电压（正极电位低于负极电位）压（正极电位低于负极电位）时截止，即呈现时截止，即呈现高电阻状态高电阻状态。n利用二极管的这种单向导电利用二极管的这种单向导电特性，就可以把交流电变为特性，就可以把交流电变为直流电。直流电。第39页，共94页，编辑于2022年，星期三1.二极管的导通原则二极管的导通原则 二极管的导通原二极管的导通原则如下：则如下：n当三只二极管负当三只二极管负极端相连时，正极端相连时，正极端电位最高者极端电位最高者导通；导通；n当三只二极管正当三只二极管正极端相连时，负极端相连时，负极端电位最低者极端电位最低者导通。导通。第40页，共94页，
28、编辑于2022年，星期三2.整流时二极管导通条件整流时二极管导通条件n对于三个正极管子，在某瞬时，电压最高一相的正极对于三个正极管子，在某瞬时，电压最高一相的正极管导通。管导通。n对于三个负极管子，在某瞬时，电压最低一相的负极管对于三个负极管子，在某瞬时，电压最低一相的负极管导通。导通。n但同时导通的管子总是两个，正、负管子各一个。但同时导通的管子总是两个，正、负管子各一个。第41页，共94页，编辑于2022年，星期三3.3.整流过程分析整流过程分析整流过程的分析n同时导通的二极管管子总是两个，正负管子各一个。n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
29、电压,如图所示。交流发电机整流原理a)整流电路图 b)三相绕组电压波形图 c)整流后发电机输出波形图第42页，共94页，编辑于2022年，星期三4 4中性点电压中性点电压n发电机具有中性点接线柱发电机具有中性点接线柱(如图如图)，是从三相绕组的中性点引出，是从三相绕组的中性点引出来的，标记为来的，标记为“N”“N”。输出电压。输出电压为为UNUN，称为中性点电压，称为中性点电压n中性点电压的瞬时值是一个三中性点电压的瞬时值是一个三次谐波电压，中性点电压的平次谐波电压，中性点电压的平均值为发电机输出电压（平均均值为发电机输出电压（平均值）的一半值）的一半.第43页，共94页，编辑于2022年，星
30、期三中性点作用中性点作用n带有中性点接线柱的发电机可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中性点电压来控制各种用途的继电器。电器。n利用中性点电压提高发电机功利用中性点电压提高发电机功率。如率。如有的发电机没有中性点接有的发电机没有中性点接线柱，但是也把中性点电压充分线柱，但是也把中性点电压充分的利用了（如夏利、桑塔纳发电的利用了（如夏利、桑塔纳发电机），这些发电机在中性点处接机），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，可的六只整流二极管一道输出，可提高发电机功率。提高发电机功率。第44页，共94页，编辑于2
31、022年，星期三第四节、交流发电机工作特性第四节、交流发电机工作特性n交流发电机的励磁交流发电机的励磁n交流发电机的工作特性交流发电机的工作特性第45页，共94页，编辑于2022年，星期三（一）、交流发电机的励磁（一）、交流发电机的励磁n除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，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，也就是说必须给它们的磁场都是电磁场，也就是说必须给磁场绕组通电磁场绕组通电才会有磁场产生。才会有磁场产生。n将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为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
32、励磁方式有自励和他励励磁，交流发电机励磁方式有自励和他励两种。两种。第46页，共94页，编辑于2022年，星期三他励（启动时）他励（启动时）n在发动机在发动机起动起动期间，需要蓄期间，需要蓄电池供给发电电池供给发电机磁场电流生机磁场电流生磁使发电机发磁使发电机发电。这种供给电。这种供给磁场电流的方磁场电流的方式称为他励发式称为他励发电。电。第47页，共94页，编辑于2022年，星期三自励（正常运转时）自励（正常运转时）n随着转速的提高，发电机的电动势逐渐升高并能对外输出随着转速的提高，发电机的电动势逐渐升高并能对外输出.n一般在发动机怠速时发电机就能对外供电。一般在发动机怠速时发电机就能对外供
33、电。n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，这种供给磁场电流的方式称为自励。第48页，共94页，编辑于2022年，星期三励磁励磁n交流发电机励磁过程是先他励后自励。当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压12V以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。第49页，共94页，编辑于2022年，星期三内外搭铁交流发电机励磁电路（内）内外搭铁交流发电机励磁电路（内）图1 6 内搭铁型交流发电机的励磁 不同汽车的励磁电路各不相同，但有一个共同特点是，励磁电路都必须由
34、点火开关控制。交流发电机的励磁电路如图所示。第50页，共94页，编辑于2022年，星期三内外搭铁交流发电机励磁电路（外）内外搭铁交流发电机励磁电路（外）图2 11 外搭铁型交流发电机的励磁第51页，共94页，编辑于2022年，星期三充电指示灯的作用充电指示灯的作用 在某些充电系电路中，接有充电指示灯，其作用是：在某些充电系电路中，接有充电指示灯，其作用是：n指示发电机是否有故障；指示发电机是否有故障；n警告驾驶员停车后关断点火开关警告驾驶员停车后关断点火开关第52页，共94页，编辑于2022年，星期三（二）交流发电机的性能指标及特性（二）交流发电机的性能指标及特性n1 1额定电压额定电压n交流
35、发电机的电压受电压调节器控制，一般比较稳定交流发电机的电压受电压调节器控制，一般比较稳定.n只是在发动机只是在发动机启动启动阶段略有变化，阶段略有变化，正常情况正常情况下，发动机达到怠速转速时，发电机下，发动机达到怠速转速时，发电机的输出电压应能达到一个稳定值，这个电压值称为发电机的额定电压（的输出电压应能达到一个稳定值，这个电压值称为发电机的额定电压（12V12V系统系统的发电机额定电压为的发电机额定电压为14V14V，24V24V系统的发电机额定电压为系统的发电机额定电压为28V28V）。）。n2 2空载转速空载转速交流发电机不带负载，能够达到额定电压时的初始转速值定为交流发电机不带负载，
36、能够达到额定电压时的初始转速值定为空载转速空载转速.空载转速在发电机出厂时通过试验确定，列入产品说明书。空载转速在发电机出厂时通过试验确定，列入产品说明书。空载转速是汽车设计时选择发动机和发电机转速比的主要依据，也是发空载转速是汽车设计时选择发动机和发电机转速比的主要依据，也是发电机使用过程中性能是否下降的评价指标之一。电机使用过程中性能是否下降的评价指标之一。一、性能指标一、性能指标第53页，共94页，编辑于2022年，星期三交流发电机受结构、转速等条件的限制，对外输出电流的能力是有限的交流发电机受结构、转速等条件的限制，对外输出电流的能力是有限的.为为了了评评价价发发电电机机的的对对外外输
37、输出出电电流流能能力力，把把发发电电机机输输出出最最大大电电流流的的2/32/3定定为为发发电电机机的的额额定定电流电流;达到额定电流时的转速定为达到额定电流时的转速定为额定转速额定转速。发发电电机机出出厂厂时时，通通过过试试验验确确定定额额定定转转速速和和额额定定电电流流，并并列列入入产产品品说说明明书书，发发电电机机的的额定转速和额定电流是评价发电机性能的重要指标。额定转速和额定电流是评价发电机性能的重要指标。几种国产交流发电机的主要性能指标几种国产交流发电机的主要性能指标交流发电机型号交流发电机型号额定电压额定电压(V)(V)空载转速空载转速 (r/min)(r/min)额定电流额定电流
38、(A)(A)额定转速额定转速(r/min)(r/min)使用车型使用车型JFZ1913ZJFZ1913Z141410501050909060006000 桑塔纳、桑塔纳、奥迪奥迪JFZ1512ZJFZ1512Z141410501050555560006000广州标致广州标致JFZ2518JFZ2518282811501150272750005000切诺基切诺基JFZ1714JFZ1714141410001000454560006000依维柯依维柯JF13AJF13A141410001000252535003500NJ1060NJ1060n 3 3额定电流和额定转速额定电流和额定转速第54页，共
39、94页，编辑于2022年，星期三二、交流发电机的工作特性二、交流发电机的工作特性n交流发电机的工作特点是传动比大，转速交流发电机的工作特点是传动比大，转速变化范围大。对于一般汽油发动机来说，变化范围大。对于一般汽油发动机来说，其转速变化约为其转速变化约为1 1：8 8，柴油机约为，柴油机约为1 1：5 5，因此分析汽车用交流发电机的特性必须以因此分析汽车用交流发电机的特性必须以转速的变化转速的变化为基础。为基础。n交流发电机的特性有交流发电机的特性有输出特性、空载特性输出特性、空载特性和外特性和外特性，其中以输出特性最为重要。，其中以输出特性最为重要。第55页，共94页，编辑于2022年，星期
40、三输出特性输出特性n输出特性是指在发电机输出特性是指在发电机端端电压电压U U不变不变（对（对12V12V系列的交系列的交流发电机规定为流发电机规定为14V14V，对，对24V24V规定规定为为28V),28V),输出电流与转速之输出电流与转速之间的关系间的关系，即，即U=U=常数时，常数时，If（n）的函数关系。的函数关系。第56页，共94页，编辑于2022年，星期三由特性曲线由特性曲线I=f（n）可以看出可以看出（1 1）空载转速）空载转速n1n1n当当nn1nn1时，因发电机端电时，因发电机端电压低于额定值，发电机不压低于额定值，发电机不能对外输出电流，车用电能对外输出电流，车用电器设备
41、只能由蓄电池供电器设备只能由蓄电池供电.nn=n1n=n1时，对外输出电流为时，对外输出电流为零。当发电机达到额定电零。当发电机达到额定电压并能对外输出电流时的压并能对外输出电流时的最小转速为最小转速为n1n1，称，称n1n1为空为空载转速载转速。n空载转速常用来作为测试空载转速常用来作为测试发电机性能的参数之一。发电机性能的参数之一。第57页，共94页，编辑于2022年，星期三由特性曲线由特性曲线I=fI=f（n n）可以看出）可以看出（2 2）最大电流）最大电流ImaxImaxn发电机输出电流能力发电机输出电流能力随转速的随转速的升高而增大升高而增大，但曲越来越平，但曲越来越平坦，当转速达
42、到一定值时，坦，当转速达到一定值时，无论转速增加多少电流都不无论转速增加多少电流都不再增加，即一定结构的发电再增加，即一定结构的发电机输出最大电流机输出最大电流ImaxImax有一定有一定限制。由此可见，交流发电限制。由此可见，交流发电机具有机具有自身限制输出电流防自身限制输出电流防止过载的能力止过载的能力，又，又称为自我称为自我保护能力保护能力。第58页，共94页，编辑于2022年，星期三交流发电机交流发电机自我限流自我限流得出的结论得出的结论结论：结论：n发电机电压（输出）一定时，发电机电流存在最大值。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
43、。（无论转速多高），即发电机功率存在最大值。n限制发电机输出功率，只要限制发电机输出电压即可。限制发电机输出功率，只要限制发电机输出电压即可。n限制输出电压后，发电机转速增加，不会出现由于电限制输出电压后，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。流过高，烧坏发电机的情况。n如果发电机电压过高通常损坏用电设备。如果发电机电压过高通常损坏用电设备。第59页，共94页，编辑于2022年，星期三(3(3)额定转速额定转速n2 n2 额定电流额定电流IAIAn当转速当转速n=n2n=n2时，发电机输出时，发电机输出额定功率（即额定电流与额额定功率（即额定电流与额定电压之积），此时的转速定
44、电压之积），此时的转速称为额定转速（或满载转速称为额定转速（或满载转速)。n发电机出厂时，通过试验，规定发电机出厂时，通过试验，规定了空载转速与额定转速。在使用了空载转速与额定转速。在使用过程中，可通过检测这两个数据过程中，可通过检测这两个数据来判断发电机性能的好坏。来判断发电机性能的好坏。第60页，共94页，编辑于2022年，星期三n图中用图中用n2n2表示额表示额定转速。对应的定转速。对应的电流为额定电流。电流为额定电流。额定电流一般定额定电流一般定为最大输出电流为最大输出电流的的2 23 3。n空载转速与额定空载转速与额定转速是测试交流转速是测试交流发电机性能的重发电机性能的重要依据。要
45、依据。第61页，共94页，编辑于2022年，星期三空载特性空载特性n空载特性是研究发电机在空载特性是研究发电机在空载空载运行时，其端电压随转速变运行时，其端电压随转速变化的关系，即化的关系，即I I0 0时，时，U=fU=f（n n）的曲线，如图。）的曲线，如图。n从曲线可以看出，随着转速从曲线可以看出，随着转速的增加，端电压将不断上升。的增加，端电压将不断上升。由他励转为自励时，即能向由他励转为自励时，即能向蓄电池进行补充充电，进一蓄电池进行补充充电，进一步证实了步证实了低速充电性能好低速充电性能好的的优点。优点。U U=f=f（n n）曲线的渐近线）曲线的渐近线近似为一直线。近似为一直线。
46、第62页，共94页，编辑于2022年，星期三外特性外特性n外特性是研究当发电外特性是研究当发电机转速一定时，其端机转速一定时，其端电压与输出电流的关电压与输出电流的关系，即系，即n=n=常数时，常数时，U=fU=f（I I）的曲线，如）的曲线，如图所示。图所示。第63页，共94页，编辑于2022年，星期三外特性外特性n从曲线看出，随着负载即输出电流的增加，发电机的端电压会很快下降，且转速越高，下降从曲线看出，随着负载即输出电流的增加，发电机的端电压会很快下降，且转速越高，下降的斜率越大。这是由于随着输出电流的增加，定子绕组的压降也会增加，而且转速越高，定的斜率越大。这是由于随着输出电流的增加，
47、定子绕组的压降也会增加，而且转速越高，定子绕组的阻抗就越大，其压降就越大；输出电流的增加还会使电枢反应加强，引起发电机端子绕组的阻抗就越大，其压降就越大；输出电流的增加还会使电枢反应加强，引起发电机端电压的下降，而端电压的下降又会使磁场电流减小，从而导致端电压的进一步下降。因此，电压的下降，而端电压的下降又会使磁场电流减小，从而导致端电压的进一步下降。因此，当发电机在高转速下运转时，如果突然失去负载，则其端电压会急剧升高，这时发电机中的当发电机在高转速下运转时，如果突然失去负载，则其端电压会急剧升高，这时发电机中的二极管以及调节器中的电子元器件将有被击穿的危险。二极管以及调节器中的电子元器件将
48、有被击穿的危险。n当输出电流增大到一定值时，如负载再增加，其输出电流不仅不会增加，反而会同端电当输出电流增大到一定值时，如负载再增加，其输出电流不仅不会增加，反而会同端电压一起下降，即在外特性曲线上存在一个转折点。一般交流发电机是工作在转折点以前压一起下降，即在外特性曲线上存在一个转折点。一般交流发电机是工作在转折点以前的。的。第64页，共94页，编辑于2022年，星期三第五节第五节 交流发电机的电压调节器交流发电机的电压调节器n电压调节器的分类电压调节器的分类n电压调节器的调压原理电压调节器的调压原理n电压调节器结构与工作原理电压调节器结构与工作原理n电压调节器应用实例电压调节器应用实例n交
49、流发电机与调节器的使用和维护交流发电机与调节器的使用和维护第65页，共94页，编辑于2022年，星期三交流发电机的电压调节器交流发电机的电压调节器n（1 1）交流发电机的硅二极管具有单向导电）交流发电机的硅二极管具有单向导电性，有阻止反向电流的作用，它决定了蓄电性，有阻止反向电流的作用，它决定了蓄电池不可能向发电机放电而出现逆电流，所以池不可能向发电机放电而出现逆电流，所以无需设置逆流截断器无需设置逆流截断器；n（2 2）交流发电机具有自身限制输出电流不）交流发电机具有自身限制输出电流不超过最大值的能力，所以也超过最大值的能力，所以也不必配用电流限不必配用电流限制器制器；第66页，共94页，编
50、辑于2022年，星期三交流发电机的电压调节器交流发电机的电压调节器n（3 3）由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱）由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱动旋转的，且发动机和交流发电机的速比为动旋转的，且发动机和交流发电机的速比为1 17 73 3，因此交流发电机转子的，因此交流发电机转子的转速变化范围非常大转速变化范围非常大，这样，这样将将引起发电机的输出电压发生较大变化引起发电机的输出电压发生较大变化，这与汽车用电，这与汽车用电设备要求电压恒定相矛盾设备要求电压恒定相矛盾.因此，发电机必须要有一因此，发电机必须要有一个个自动的电压调节装置自动的电压调节装置。n交流发电机调节器的作用就