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1、第二章 交流发电机及调节器第二章第二章交流发电机交流发电机及调节器本章的任务本章的任务：（一）了解交流发电机的结构、工作原理和特性（一）了解交流发电机的结构、工作原理和特性;（二）掌握交流发电机的检测和试验方法（二）掌握交流发电机的检测和试验方法（三）了解交流发电机输出电压是如何控制的（三）了解交流发电机输出电压是如何控制的;（四）掌握电子调节器的工作原理和检测方法（四）掌握电子调节器的工作原理和检测方法;（五）掌握充电系的组成及电路（五）掌握充电系的组成及电路;（六）常见故障及诊断、排除。（六）常见故障及诊断、排除。第一节 概述一、一、发电机的功用发电机的功用发电机是汽车的主要电源，发电机是
2、汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时其功用是在发动机正常运转时（怠速以上），向所有用电设备（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。电池充电。第一节 概述二、汽车发电机二、汽车发电机汽车用发电机可分为：汽车用发电机可分为：直流发电机和交流发电机直流发电机和交流发电机目目前前汽汽车车采采用用三三相相交交流流发发电电机机，内内部部带带有有二二极极管管整整流流电电路路，将将交交流流电电整整流流为为直直流流电电，所所以以，汽汽车车交交流流发电机输出的是直流电。发电机输出的是直流电。第一节 概述三、交流发电机的三、交流发电机的电压调节器电压调节器
3、交流发电机必须配装电压调交流发电机必须配装电压调节器才能工作，电压调节器对发节器才能工作，电压调节器对发电机的输出电压进行控制，使其电机的输出电压进行控制，使其保持基本恒定，以满足汽车用电保持基本恒定，以满足汽车用电器的需求。器的需求。第二节交流发电机工作原理第二节 交流发电机工作原理一、发电原理（图）1)由发动机带动发电机转子旋转由发动机带动发电机转子旋转2)由电刷给转子通电（励磁）产生磁场（有刷由电刷给转子通电（励磁）产生磁场（有刷交流发电机，无刷直接通电）交流发电机，无刷直接通电）3)由定子产生交变感应电动势由定子产生交变感应电动势4)由整流器整流为直流电输出由整流器整流为直流电输出一、
4、发电原理当外电路通过电刷使磁场绕组通当外电路通过电刷使磁场绕组通电时，便产生磁场，使磁极磁化为电时，便产生磁场，使磁极磁化为N极和极和S极。当转子旋转时，磁通交替极。当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便应原理可知，定子的三相绕组中便产生交变的感生电动势。这就是交产生交变的感生电动势。这就是交流发电机的发电原理。流发电机的发电原理。一、发电原理1、交流感生电动势的频率交流电动势的变化频率交流电动势的变化频率f f与发与发电机的转速电机的转速n n 、磁极对数、磁极对数p p成正比：成正比：一、发电原理2、三相交流感生电动
5、势幅值1）交流电动势的波形近似正弦波（因）交流电动势的波形近似正弦波（因转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律）近似正弦规律）2）三相电动势对称（因三相绕组对称）三相电动势对称（因三相绕组对称安置）安置）一、发电原理2、三相交流电动势幅值表达式式中式中E Em m每相电动势的最大值每相电动势的最大值 E E每相电动势的有效值每相电动势的有效值 w w电角速度（电角速度（w w2 2 f f）一、发电原理3、每相绕组中电动势的有效值式中：式中：K K-绕组系数绕组系数(和发电机定子绕组和发电机定子绕组的绕线方式有关的系数的绕线方式有关的系数)N N-每项匝数（匝
6、）每项匝数（匝）f f频率（频率（Hz）-每极磁通（每极磁通（Wb）C Ce e-电机常数（电机常数（C Ce e4.44KNp/604.44KNp/60）称称E E为相电动势。为相电动势。由此可见，当交流发电机由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数结构一定时（结构常数C Ce e不变）不变），相电动势相电动势E E和发电机转速、和发电机转速、磁通成正比。磁通成正比。二、交流发电机整流原理交流发电机三相交流电经交流发电机三相交流电经6只硅整流二极管组成的全波桥式只硅整流二极管组成的全波桥式整流电路整流后，变为直流电输整流电路整流后，变为直流电输出出二、交流发电机整流原理（三相全波桥式整流）
7、二、交流发电机整流原理（三相全波桥式整流）0t1瞬时瞬时t1t2瞬时瞬时二、交流发电机整流原理（三相全波桥式整流）t2t3瞬时瞬时二、交流发电机整流原理（三相全波桥式整流）二、交流发电机整流原理三只正二极管负极端连接在一三只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；起时，正极端电位最高者导通；三只负二极管正极端连接在三只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。一起时，负极端电位最低者导通。每一瞬时都有一个正极和一个每一瞬时都有一个正极和一个管导通管导通，使电路形成回路。这样，使电路形成回路。这样，通过用电器的就是直流电。通过用电器的就是直流电。关于中性点电压的讨论理论上中性点
8、理论上中性点电压电压:实际上中性点实际上中性点电压为：电压为：关于中性点电压的讨论1、可以用来控制、可以用来控制各种用途的用各种用途的用电器电器2、还可以对其整、还可以对其整流，协同发电流，协同发电机输出。（机输出。（8管管或或11管交流发管交流发电机）电机）三、交流发电机的励磁除除了了永永磁磁式式交交流流发发电电机机不不需需要要励励磁磁以以外外，其其他他形形式式的的交交流流发发电电机机都都需需要要励励磁磁，因因为为它它们们的的磁磁场场都都是是电电磁磁场场，也也就就是是说说必必须须给给磁场绕组通电才会有磁场产生。磁场绕组通电才会有磁场产生。三、交流发电机的励磁1、定定义义：将将电电源源引引入入
9、到到磁磁场场绕组，使之产生磁场称为励磁。绕组，使之产生磁场称为励磁。2、交流发电机励磁两种方式：、交流发电机励磁两种方式：1）自励）自励2）他励）他励三、交流发电机的励磁1）他励）他励在发动机起动期间，需要蓄在发动机起动期间，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。这种供给磁场电流发电机发电。这种供给磁场电流的方式称为他励发电。的方式称为他励发电。3.交流发电机的励磁2）自励）自励当当发发电电机机有有能能力力对对外外供供电电时时，就就可可以以把把自自身身发发的的电电供供给给磁磁场场绕绕组组生生磁磁发发电电，这这种种供供给给磁磁场场电电流流的方式称为自励。的方式
10、称为自励。三、交流发电机的励磁电路如图2-16（6管内搭铁交流发电机）电磁振动式调节器三、交流发电机的励磁电路如图2-16（6管内搭铁交流发电机）三、交流发电机的励磁电路如图2-16（6管外搭铁交流发电机）三、交流发电机的励磁电路如图2-16图图2-16的电路有一个缺点：的电路有一个缺点：发动机熄火后，如果司机忘发动机熄火后，如果司机忘记关断点火开关，蓄电池会经调记关断点火开关，蓄电池会经调节器一直给磁场绕组供电。节器一直给磁场绕组供电。1）时间过长会烧坏磁场绕）时间过长会烧坏磁场绕组组2）会造成蓄电池过度放电）会造成蓄电池过度放电三、交流发电机的励磁电路 如图2-17带充电指示灯的电路 （9
11、管内搭铁交流发电机）电子调节器发电机电压小于蓄电池时充电指示灯发亮充电指示灯的作用1、提示驾驶员在发动机熄火后关、提示驾驶员在发动机熄火后关掉点火开关。掉点火开关。2、可以指示发电机是否有故障、可以指示发电机是否有故障第三节 交流发电机的构造（普通）交流发电机的结构分以下几部分交流发电机的结构分以下几部分:转子转子定子定子端盖端盖整流器整流器电刷组件电刷组件带轮带轮风扇风扇一、转子1功用：产生功用：产生旋转磁场旋转磁场2组成：组成：1）转子轴）转子轴2）集电环）集电环3）爪极）爪极4）磁轭）磁轭5）磁场绕组）磁场绕组转子产生旋转磁场转子产生旋转磁场当励磁绕组有电流通过时当励磁绕组有电流通过时，
12、便产生磁，便产生磁场，转子轴上的两个爪极分别被磁场，转子轴上的两个爪极分别被磁化为化为N极和极和S极。如下页图所示极。如下页图所示当转子旋转时当转子旋转时，磁极交替地在定子铁，磁极交替地在定子铁心中穿过，心中穿过，形成一个旋转的磁场形成一个旋转的磁场，磁力线和定子绕组之间产生相对运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流感应电动，在三相绕组中产生交流感应电动势。动势。二、定子（又叫电枢）1功用：产生交流功用：产生交流（交变）电动势（交变）电动势2组成：组成：1）定子铁心）定子铁心2）定子绕组）定子绕组二、定子二、定子v定定子子铁铁心心由由内内圈圈带带槽槽、互互相相绝绝缘缘的硅钢片
13、叠成。的硅钢片叠成。v定定子子绕绕组组有有三三组组线线圈圈，对对称称的的嵌嵌放放在在定定子子铁铁心心的的槽槽中中。三三相相绕绕组组的的连连接接有有星星形形接接法法和和三三角角形形接接法法两两种种，如如图图35a、b所所示示，都都能能产产生生三三相相交流电。交流电。v三三相相绕绕组组必必须须按按一一定定要要求求绕绕制制，才才能能使使之之获获得得频频率率相相同同、幅幅值值相相等等、相相位位互互差差120的的三三相相电电动动势势。发发电电机定子绕组由专门人员绕制。机定子绕组由专门人员绕制。3.定子三相绕组有两种接法 1）星形接法）星形接法2)三角形接法三角形接法图35交流电动势的产生当发电机的转子转
14、动时（由当发电机的转子转动时（由发动机带动），定子中就有感生发动机带动），定子中就有感生电动势产生，如果定子与外电路电动势产生，如果定子与外电路形成回路，就可以对外输出交流形成回路，就可以对外输出交流电流。电流。交流电必须整流为直流电但汽车上需要输出的是直流但汽车上需要输出的是直流电，所以还必须对交流电进行整电，所以还必须对交流电进行整流。流。整流任务由整流器完成整流任务由整流器完成三、整流器整流器由整流器由整流板整流板和和硅二极管硅二极管组成组成三、整流器三、整流器1功功用用：将将三三相相交交流流电电变变为为直直流流电电2组组成成：六六只只或或八八只只硅硅二二极极管管分分别别焊焊装装在在两两
15、块块极极板板（整整流流板板）上上而而组成组成整流板有正整流板和负整流板之分整整流流板板由由互互相相绝绝缘缘的的两两块块板板组组成成，其其中中一一块块为为正正极极板板（带带有有输输出出端端螺螺栓栓），另另一一块块为为负负极极板板，负负极极板板和和发发电电机机外外壳壳直直接接相相连连（搭搭铁铁），也也可可以以将将发发电电机机的的后后盖直接作为负极板。盖直接作为负极板。整流管分为：正极管和负极管两种引出电极为正极的为正极引出电极为正极的为正极管，安装在正极板上；管，安装在正极板上；引出电极为负极，称为负极引出电极为负极，称为负极管，安装在负极板上。管，安装在负极板上。整流二极管特点1）汽车用整流二极
16、管特点：汽车用整流二极管特点：工工作作电电流流大大，正正向向平平均均电电流流50A，浪涌电流浪涌电流600A反反向向电电压压高高，反反向向重重复复峰峰值值电电压压270V，反向不重复峰值电压，反向不重复峰值电压300V有有正正极极管管和和负负极极管管之之分分（画画图图说说明）明）只有一个引线端（画图说明）只有一个引线端（画图说明）整流器和定子绕组的连接星形连接星形连接三角形连接三角形连接四、前后端盖一、一、端盖端盖1端盖一般用铝合金铸造端盖一般用铝合金铸造2端端盖盖上上装装有有电电刷刷组组件件，普普通通发电机中发电机中一般有两只电刷一般有两只电刷3.无刷发电机中没有电刷。无刷发电机中没有电刷。
17、电刷的功用电刷将电源引入到转子的线圈电刷将电源引入到转子的线圈（磁场绕组）中，使内部的电磁（磁场绕组）中，使内部的电磁铁（磁轭和爪极）产生较强的磁铁（磁轭和爪极）产生较强的磁场。场。交流发电机的交流发电机的内内搭铁和外搭铁搭铁和外搭铁和和电刷电刷的接线方法的接线方法有关有关交流发电机分为内搭交流发电机分为内搭铁和外搭铁两种铁和外搭铁两种 内搭铁型发电机内搭铁型发电机有一只电刷（负电刷）有一只电刷（负电刷）和壳体直接搭铁的发电和壳体直接搭铁的发电机机 外搭铁型发电机外搭铁型发电机两只电刷（负电刷）两只电刷（负电刷）和壳体绝缘的发电机和壳体绝缘的发电机 五、带轮及风扇交流发电机的前端装有带轮交流发
18、电机的前端装有带轮和风扇，由发动机通过传动带驱和风扇，由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋动发电机的转子轴和风扇一起旋转转。（1）转子的转动使发电机发电；转子的转动使发电机发电；（2）风扇的转动为发电机散热。）风扇的转动为发电机散热。六、交流发电机的型号根据中华人民共和国汽车行业根据中华人民共和国汽车行业标准标准QC/T73-1993汽车电器设备汽车电器设备产品型号编制方法产品型号编制方法的规定，汽车的规定，汽车交流发电机型号由五部分组成：交流发电机型号由五部分组成：1、产品代号JF表表示示普普通通交交流流发发电电机机；JFZ表表示示整整体体式式（调调节节器器内内置）交流发电机；置
19、）交流发电机；JFB表表示示带带泵泵的的交交流流发发电电机机；JFW表示无刷交流发电机。表示无刷交流发电机。2、电压等级代号电压等级代号用一位阿拉伯电压等级代号用一位阿拉伯数字表示。数字表示。1表示表示12V系统；系统；2表示表示24V系统；系统；6表示表示6V系统。系统。3、电流等级代号电流等级代号也用一位阿拉电流等级代号也用一位阿拉伯数字表示。见表伯数字表示。见表21电流等级代号电流等级代号1234发电机额定电流发电机额定电流19A29A39A49A4、设计序号5、变型代号设计序号用设计序号用12位阿拉伯数字位阿拉伯数字表示，表示产品设计的先后顺序。表示，表示产品设计的先后顺序。交流发电机
20、以调整臂位置作为交流发电机以调整臂位置作为变形代号。变形代号。Z左调整臂左调整臂Y右调整臂右调整臂例：例：JFZ1913Z发电机发电机JFWZ240发电机桑塔纳JFZ1913Y发电机别克cs130发电机小结本次课的主要内容：本次课的主要内容：1、概述：交流发电机的功用、概述：交流发电机的功用2、普通交流发电机的结构分为、普通交流发电机的结构分为:转子、定子、转子、定子、整流器、电刷组件、风扇外壳等整流器、电刷组件、风扇外壳等3、汽车用硅整流二极管有何特点、汽车用硅整流二极管有何特点4、整流器和定子如何连接、整流器和定子如何连接5、发电机的搭铁类型、发电机的搭铁类型6、交流发电机的型号、交流发电
21、机的型号复习思考题1、交流发电机的功用是什么？、交流发电机的功用是什么？2、普通交流发电机的结构分哪几部分？、普通交流发电机的结构分哪几部分？3、转子的功用是什么？磁场如何产生？、转子的功用是什么？磁场如何产生？4、定子的功用是什么？、定子的功用是什么？5、整流器的功用是什么？两块整流板有何不、整流器的功用是什么？两块整流板有何不同？同？6、汽车用硅整流二极管有何特点？、汽车用硅整流二极管有何特点？7、整流器和定子如何连接？、整流器和定子如何连接？8、电刷的作用是什么？、电刷的作用是什么？9、发电机的内搭铁、外搭铁如何区分？、发电机的内搭铁、外搭铁如何区分？10、交流发电机的型号交流发电机的型号