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1、1CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心汽车发电机结构与原理汽车发电机结构与原理 演讲人：张亮演讲人：张亮演讲人：张亮演讲人：张亮2CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心目 录1 1、发电机的基本概念发电机的基本概念2 2、发电机的结构发电机的结构3 3、发电机的原理发电机的原理4 4、发电机的特性、发电机的特性5 5、电压调节器原理电压调节器原理6 6、交流发电机与调节器的使用注意事项交流发电机与调节器的使用注意事项 7 7、结束语、结束语3CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心1 1 发电机的基本概念发电机的基本
2、概念1.1 1.1 发电机的功用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。上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。4CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心1.2 1.2 发电机的分类发电机的分类 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，目前所有汽车均采许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘
3、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：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：1.2.11.2.1按总体结构分五类按总体结构分五类 （1 1）普通交流发电机）普通交流发电机(使用时需要配装电压调节器的发电机使用时需要配装电压调节器的发电机)例例JF132JF132（EQ140EQ140用）用）（2 2）整体式交流发电机）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发电机和调节器制成一个整体的发电机)（3 3）带泵交流发电机）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和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机电机)（4
4、 4）无刷交流发电机）无刷交流发电机(不需要电刷的发电机不需要电刷的发电机)（5）永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机)5CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心1.2.21.2.2按整流器结构分四类按整流器结构分四类（1 1）六管交流发电机）六管交流发电机 例例JF1522JF1522（东风汽车用）（东风汽车用）（2 2）八管交流发电机）八管交流发电机 例例JFZ1542JFZ1542（天津夏利汽车用）（天津夏利汽车用）（3 3）九管交流发电机）九管交流发电机 例（日本日立、三凌、马自达汽车用）例（日本日立、三凌、马自达汽车用）（4 4）十一管交流发电机）十一管交
5、流发电机 例例JFZ1913ZJFZ1913Z（奥迪、桑塔纳汽车用）（奥迪、桑塔纳汽车用）1.2.31.2.3按磁场绕组搭铁形式两分类按磁场绕组搭铁形式两分类（1 1）内搭铁型交流发电机）内搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相联）相联）（2 2）外搭铁型交流发电机）外搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁。调节器后再搭铁。6CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心2 2 交流发电机的结构交流发电机的结构整体式交流发电机主要由定子、转子、电刷、
6、整流器、前后端盖、风整体式交流发电机主要由定子、转子、电刷、整流器、前后端盖、风扇及带轮等组成。扇及带轮等组成。7CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心2.1 2.1 转子转子转子转子转子的功用是产生旋转磁场。转子的功用是产生旋转磁场。转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成见下图。转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成见下图。8CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔爪极空腔内装有磁场绕组内装有磁场绕组(转子线圈转子线圈
7、)和磁轭。和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。交流发电机的磁路交流发电机的磁路交流发电机的磁路交流发电机的磁路 当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N N极，另一块被磁化为极，另一块被磁化为S S极，从极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。而形成六
8、对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。交流发电机的磁路为：磁轭交流发电机的磁路为：磁轭NN极极转子与定子之间的气隙转子与定子之间的气隙定子定子定子与转子间的气隙定子与转子间的气隙SS极极磁轭磁轭，见下图。，见下图。9CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心10CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心2.2 2.2 定子定子定子定子 定子的功用是产生交流电。定子的功用是产生交流电。定子由定子铁心和定子绕组组成，见下图。定子由定子铁心和定子绕组组成，见下图。11CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心定子铁心由内
9、圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。的槽中。定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。都能产生三相交流电。三相绕组必须按一定要求绕制三相绕组必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差相位互差120120的三相电动势。的三相电动势。1 1 每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。相等。2 2 每相绕
10、组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。或成倍数。3 3 三相绕组的始边应相互间隔三相绕组的始边应相互间隔2+120o2+120o电角度（一对磁极占有的空电角度（一对磁极占有的空间为间为360o360o 12CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心定子绕组展开图定子绕组展开图定子绕组展开图定子绕组展开图13CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心2.3 2.3 整流器整流器整流器整流器 交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电，交流发电机整流器的作用是将定
11、子绕组的三相交流电变为直流电，6 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只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路，6 6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。2.3.12.3.1汽车用硅整流二极管特点汽车用硅整流二极管特点 （1 1）工作电流大，正向平均电流）工作电流大，正向平均电流50A50A，浪涌电流，浪涌电流600A600A；（2 2）反向电压高，反向重复峰值电压）反向电压高，反向重复峰值电压270V270V，反向不重复峰值电压，反向不重复峰值电压300V300V；（3 3）只有一根引线。并且有的
12、二极管引线是正极，有的二极管引线是）只有一根引线。并且有的二极管引线是正极，有的二极管引线是负极，引出线为正极的管子叫正极管，引出线为负极的管子叫负极管，所负极，引出线为正极的管子叫正极管，引出线为负极的管子叫负极管，所以说整流二极管有正二极管和负二极管之分。以说整流二极管有正二极管和负二极管之分。14CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心2.3.22.3.2整流管的安装整流管的安装 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。在一
13、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。在正整流板上有一个输出接线柱正整流板上有一个输出接线柱B B（发电机的输出端）。负整流板上直接搭（发电机的输出端）。负整流板上直接搭铁。负整流板上一定和壳体相联接。整流板的形状各异，有马蹄形、长方铁。负整流板上一定和壳体相联接。整流板的形状各异，有马蹄形、长方形、半圆形形、半圆形 。15CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心16CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心2.4 2.4 端盖端盖端盖端盖 端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起固定转子、定
14、子、整流器和电刷组件的起固定转子、定子、整流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造，作用。端盖一般用铝合金铸造，一是可有一是可有一是可有一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。后端盖上装有电刷组件，有电刷、电刷后端盖上装有电刷组件，有电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷的作用是将电源架和电刷弹簧组成。电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场绕组，见图。通过集电环引入磁场绕组，见图。17CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心磁场绕组（两只电刷）和发电机的联接不同，使
15、发电机分为内搭铁磁场绕组（两只电刷）和发电机的联接不同，使发电机分为内搭铁型和外搭铁型两种型和外搭铁型两种 。11内搭铁型发电机：磁场绕组负电刷直接搭铁的发电机（和壳体直内搭铁型发电机：磁场绕组负电刷直接搭铁的发电机（和壳体直接相连）。接相连）。2 2外搭铁型发电机：磁场绕组的两只电刷都和壳体绝缘的发电机外搭铁型发电机：磁场绕组的两只电刷都和壳体绝缘的发电机。外搭铁型发电机的磁场绕组负极（负电刷）接调节器，通过后再搭铁外搭铁型发电机的磁场绕组负极（负电刷）接调节器，通过后再搭铁。18CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心9 9管交流发电机（日系车应用较多）管交流发电机
16、（日系车应用较多）管交流发电机（日系车应用较多）管交流发电机（日系车应用较多）。9 9管交流发电机的基本结构和管交流发电机的基本结构和6 6管交流发电机相同，所不同的是整流管交流发电机相同，所不同的是整流器。器。9 9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只大功率整流二极管和只大功率整流二极管和3 3只小功率励只小功率励磁二极管组成的交流发电机。磁二极管组成的交流发电机。其中其中6 6只大功率整流二极管组成三相全波桥式整流电路，对外负载供只大功率整流二极管组成三相全波桥式整流电路，对外负载供电。电。3 3只小功率管二极管与三只大功率负极管也组成三相全波桥式整流只小功率管二极管与
17、三只大功率负极管也组成三相全波桥式整流电路专门为发电机磁场供电。所以称电路专门为发电机磁场供电。所以称3 3只小功率管为励磁二极管。只小功率管为励磁二极管。9 9管交流发电机电路见图管交流发电机电路见图 19CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心20CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心3 3 交流发电机的原理交流发电机的原理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
18、变化）而产生电动势。21CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心（1）定子定子3 3相绕组感生电动势的大小为：相绕组感生电动势的大小为：其中：其中：Em-Em-每相电动势的最大值每相电动势的最大值；-电角速度电角速度；p-p-磁极对数磁极对数f-f-交流电动势的频率（为转速的函数）；交流电动势的频率（为转速的函数）；n-n-发电机转速（发电机转速（r/minr/min）E-E-每相电动势的有效值每相电动势的有效值（2）定子每相电动势的有效值定子每相电动势的有效值 K-K-绕组系数绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方法有关和发电机定子绕组的绕线方法有关)N-N-每项匝数（匝
19、）每项匝数（匝）-每极磁通（每极磁通（WbWb）Ce-Ce-电机结构常数电机结构常数22CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心(3)交流电动势波形交流电动势波形 由图可见,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。(4)定子三相绕组的接法定子三相绕组的接法 星形接法星形接法 三角三角三角三角形接法形接法 23CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心3.13.1交流发电机的整流原理交流发电机的整流原理 交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电，是靠六只二交流发电机定子的三相绕组中，
20、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。二极管具有单向导电性极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。二极管具有单向导电性,当当给二极管加上正向电压时给二极管加上正向电压时,二极管导通二极管导通,当给二极管加上反向电压时当给二极管加上反向电压时,二二极管截止极管截止,3.1.13.1.1二极管的导通原则如下二极管的导通原则如下: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当三只二极管正极端相连时，负极端电位最低者导通 ；24CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技
21、术中心试验技术中心3.1.23.1.2整流过程分析整流过程分析:（1 1）整流时二极管导通条件：）整流时二极管导通条件：对于三个正极管子（对于三个正极管子（D1D1、D3D3、D5D5正极和定子绕组始端相联），在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。某瞬时，电压最高一相的正极管导通。对于三个负极管子（对于三个负极管子（D2D2、D4D4、D6D6负极和定子绕组始端相联），在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。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。但同时导通的管子总是两个，正、负管子各一个。25CTTC奇瑞
22、汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心（2 2）发电机输出的直流电压平均值为：）发电机输出的直流电压平均值为：U=1.35UL=2.34UU=1.35UL=2.34U 流经每只二极管的电流流经每只二极管的电流ID=IL/3ID=IL/3。3.1.33.1.3中性点电压中性点电压 有的发电机具有中性点接线柱，是从三相绕组的中性点引出来的，标记有的发电机具有中性点接线柱，是从三相绕组的中性点引出来的，标记为为“N”“N”。输出电压为。输出电压为UNUN，称为中性点电压，称为中性点电压。中性点电压的瞬时值是一个。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（
23、平均值）的一半，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，即：即：UN=UB/2UN=UB/2 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。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。26CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心3.23.2交流发电机的励磁原理交流发电机的励磁原理 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
24、组通电才会有磁场产生。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。有自励和他励两种。11他励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。这种供给磁场电流的方式称为他励发电。22自励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了，当发电机能对外供电时，就可以发动
25、机怠速时发电机就能对外供电了，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。励。27CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心 由于在发动机转速低时交流发电机不能自励发电，所以低速时采取他励由于在发动机转速低时交流发电机不能自励发电，所以低速时采取他励发电，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发电，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电压1 12V2V以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。以便对蓄电池充电，此时，
26、由发电机自励发电。交流发电机的励磁电路如图交流发电机的励磁电路如图28CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心3.33.3利用充电指示灯监视发电机的工作情况利用充电指示灯监视发电机的工作情况（1 1）充电指示灯的作用充电指示灯的作用如图所示，在某些充电系电路中，接有充电指示灯，其作用是：如图所示，在某些充电系电路中，接有充电指示灯，其作用是：指示发电机是否有故障；指示发电机是否有故障；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。29CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心（2 2）充电指示灯的工作情况如下：）充电指示灯的工作情况如
27、下：在发动机起动期间，发电机电压在发动机起动期间，发电机电压UD+UD+蓄电池电压时，整流二极管蓄电池电压时，整流二极管截止，发电机不能对外输出，由蓄电池供给磁场电流。路径为：蓄电池截止，发电机不能对外输出，由蓄电池供给磁场电流。路径为：蓄电池+点火开关点火开关充电指示灯充电指示灯调节器调节器磁场绕组磁场绕组搭铁搭铁蓄电池蓄电池-。充电。充电指示灯亮指示灯亮 当发动机转速升高到怠速及其以上时，发电机应能正常发电并对外当发动机转速升高到怠速及其以上时，发电机应能正常发电并对外输出，此时，发电机电压蓄电池电压，发电机自励。输出，此时，发电机电压蓄电池电压，发电机自励。UB=UD+UB=UD+，充电
28、，充电指示灯两端压降为零，灯熄灭指示灯两端压降为零，灯熄灭,若没有熄灭若没有熄灭,说明发电机有故障或充电指说明发电机有故障或充电指示灯电路有搭铁示灯电路有搭铁充电指示灯不仅可指示发电机的工作情况，而且可在发动机停车后充电指示灯不仅可指示发电机的工作情况，而且可在发动机停车后发亮（因发电机不再发电，蓄电池电压发亮（因发电机不再发电，蓄电池电压UD+UD+），提醒司机及时关闭点），提醒司机及时关闭点火开关；火开关；30CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心4 4 交流发电机的特性交流发电机的特性4.14.1输出特性输出特性输出特性也称为负载特性或输出电流特性，是指当交流发
29、电机保输出特性也称为负载特性或输出电流特性，是指当交流发电机保持输出电压一定时（对持输出电压一定时（对12V12V系列的交流发电机规定为系列的交流发电机规定为14V14V），发电机的），发电机的输出电流与转速之间的关系。输出电流与转速之间的关系。31CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心（1 1）空载转速）空载转速n1n1发电机转速小于一定值发电机转速小于一定值n1n1时，对外输出电流为零。当发电机达到额定时，对外输出电流为零。当发电机达到额定电压并能对外输出电流时的最小转速为电压并能对外输出电流时的最小转速为n1n1，称，称n1n1为空载转速。空载转速常为空载转速。
30、空载转速常用来作为测试发电机性能的参数之一。用来作为测试发电机性能的参数之一。（2 2）最大电流）最大电流ImaxImax发电机输出电流能力随转速的升高而增大，但曲越来越平坦，当转速发电机输出电流能力随转速的升高而增大，但曲越来越平坦，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输出最大电流ImaxImax有一定限制。由此可见，交流发电机自身具有限制输出有一定限制。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。电流防止过载的能力，又称为自我保护能力。(3)(3)额
31、定转速额定转速n2n2额定电流额定电流IAIA发电机达到额定电流发电机达到额定电流IAIA时的转速定为额定转速，图中用时的转速定为额定转速，图中用n2n2表示，额定表示，额定电流一般定为最大输出电流的电流一般定为最大输出电流的70%70%左右。左右。空载转速与额定转速是测试交流发电机性能的重要依据。空载转速与额定转速是测试交流发电机性能的重要依据。32CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心举例说明举例说明以以S11S11发电机的输出特性图为例，来说明发电机的性能。发电机的输出特性图为例，来说明发电机的性能。33CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技
32、术中心（1 1）发电机怠速下的发电情况发电机怠速下的发电情况 从图中的曲线变化看出，曲线一直处于上升状态，斜率由大变小，从图中的曲线变化看出，曲线一直处于上升状态，斜率由大变小，直至趋于平滑。发电机处于怠速状态时，转速处于一个并不宽的范围，直至趋于平滑。发电机处于怠速状态时，转速处于一个并不宽的范围，.这一段的斜率越大（电流变化越大），说明发电机的怠速性能越好。因为这一段的斜率越大（电流变化越大），说明发电机的怠速性能越好。因为在低速状态下发电机能基本满足整车用电器在一个较大范围内电能的需求，在低速状态下发电机能基本满足整车用电器在一个较大范围内电能的需求，对电能的供需能够较好的匹配。对电能的
33、供需能够较好的匹配。（2 2）为什么曲线最后趋于平滑？）为什么曲线最后趋于平滑？这主要是因为发电机在转动时产生的感抗，转速越大，感抗越大。这主要是因为发电机在转动时产生的感抗，转速越大，感抗越大。当转速达到一定值时，由于阻抗的增加，内部压降增大，发电机的电流不当转速达到一定值时，由于阻抗的增加，内部压降增大，发电机的电流不再增加。所以当发电机的转速升高且负载电流达到最大值时，输出电流几再增加。所以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。这就是发电机能够自己限制乎不随负载电阻的减小或转速的增加而增大。这就是发电机能够自己限制电流，具有自我保护的
34、特点。电流，具有自我保护的特点。34CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心（3 3）为什么发电机在达到）为什么发电机在达到1000r/min1000r/min左右后才能对外输出电流？左右后才能对外输出电流？从发电机的结构可知，发电机由定子输出从发电机的结构可知，发电机由定子输出3 3相交流电流。由于汽车的相交流电流。由于汽车的用电器所使用的是直流电，所以需要经过整流。那么发电机的电压必须大用电器所使用的是直流电，所以需要经过整流。那么发电机的电压必须大于整流二极管的压降以及阻抗后才能对外输出电能。于整流二极管的压降以及阻抗后才能对外输出电能。（4 4）发电机冷态试验与
35、热态试验的区别）发电机冷态试验与热态试验的区别？冷态试验：把发电机安装到台架上，要求在冷态试验：把发电机安装到台架上，要求在30S30S的时间内完成。冷态的时间内完成。冷态试验为模拟发动机刚开始工作时，发电机的输出特性。试验为模拟发动机刚开始工作时，发电机的输出特性。热态试验：把发电机安装到台架上，要求在发电机温升稳定后测试，热态试验：把发电机安装到台架上，要求在发电机温升稳定后测试，一般需要半个小时，并且待输出电流稳定后进行测试。热态试验为模拟发一般需要半个小时，并且待输出电流稳定后进行测试。热态试验为模拟发动机工作一段时间后，发电机的输出特性。动机工作一段时间后，发电机的输出特性。下图是下
36、图是S11S11发电机冷态输出特性曲线与热态输出特性曲线的对比。发电机冷态输出特性曲线与热态输出特性曲线的对比。35CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心从下图可知，在同一转速下，冷态输出的电流大于热态输出的电流。从下图可知，在同一转速下，冷态输出的电流大于热态输出的电流。也就是说：如要输出同一电流值，热态需要的转速比冷态时的大。也就是说：如要输出同一电流值，热态需要的转速比冷态时的大。36CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心转速 1500200025003000350040004500500055006000冷态（A）285060.769
37、74788284.88887.8热态（A）214251.7596367.871737675.4差值（A）789101110.21111.81112.4上面的表格是根据发电机冷态和热态曲线列出的，从表中可以看出上面的表格是根据发电机冷态和热态曲线列出的，从表中可以看出2 2点信息。点信息。11发动机开始从启动到工作一段时间后，发电机在同转速下所输出的发动机开始从启动到工作一段时间后，发电机在同转速下所输出的电流会减少电流会减少10A10A左右。也就是说，当汽车启动时，发电机开始时输出功率左右。也就是说，当汽车启动时，发电机开始时输出功率大。随着工作时间增长，发电机的内部温升较大，同时又由于发电机
38、靠大。随着工作时间增长，发电机的内部温升较大，同时又由于发电机靠近发动机，使得发电机内部温度可以达到近发动机，使得发电机内部温度可以达到100100度以上。因此内阻也随之升度以上。因此内阻也随之升高，在同转速下，发电机处于热态的输出功率将会降低。高，在同转速下，发电机处于热态的输出功率将会降低。37CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心22转速越大，冷态与热态的差值越大。说明发电机在热态下，转速越高，转速越大，冷态与热态的差值越大。说明发电机在热态下，转速越高，输出效率越低。输出效率越低。对于性能好的发电机，其内阻不会随温度变化的太大。冷态与热态对于性能好的发电机，其
39、内阻不会随温度变化的太大。冷态与热态的输出曲线接近，同转速下的输出电流值相差不大。的输出曲线接近，同转速下的输出电流值相差不大。为了提高发电机在热态时，特别是高转速下的效率，发电机上加装为了提高发电机在热态时，特别是高转速下的效率，发电机上加装了散热风扇，与转子轴固定在一起，采用风冷却的方式对发电机散热。了散热风扇，与转子轴固定在一起，采用风冷却的方式对发电机散热。由于风扇与转子固定在一起。转速越高，风扇转动越快，空气流动越快。由于风扇与转子固定在一起。转速越高，风扇转动越快，空气流动越快。为了更好的对发电机散热，目前出现了水冷却的发电机。为了更好的对发电机散热，目前出现了水冷却的发电机。但不
40、管采取怎样的冷却方式，目的都是为了提高发电机的效率，从但不管采取怎样的冷却方式，目的都是为了提高发电机的效率，从而达到节省燃油的目的。而达到节省燃油的目的。38CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心4.2 4.2 空载特性空载特性空载特性空载特性空载特性是指无负荷时，发电机端电压与转速的变化规律。空载特性是指无负荷时，发电机端电压与转速的变化规律。从曲线可以看出，随着从曲线可以看出，随着转速的升高，端电压上升较转速的升高，端电压上升较快。由他励转入自励发电时，快。由他励转入自励发电时，即能向蓄电池补充充电，这即能向蓄电池补充充电，这进一步证明了交流发电机具进一步证明了
41、交流发电机具有低速充电性能好的优点。有低速充电性能好的优点。空载特性是判定交流发电机空载特性是判定交流发电机性能是否良好的重要依据。性能是否良好的重要依据。39CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心4.3 4.3 外特性外特性外特性外特性外特性是指发电机转速保持一定时，发电机端电压与输出电流的关外特性是指发电机转速保持一定时，发电机端电压与输出电流的关系。在经不同恒定转速的试验后，可以绘出一组相似的外特性曲线。系。在经不同恒定转速的试验后，可以绘出一组相似的外特性曲线。额定电压额定电压40CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心从上图可以得到以
42、下几点知识：从上图可以得到以下几点知识：11发电机的转速越高，在相同的电压下其输出电流越大或相同电流下发电机的转速越高，在相同的电压下其输出电流越大或相同电流下其输出电压越高。其输出电压越高。22当保持在某一转速下，端电压均随输出电流的增大而相应的下降当保持在某一转速下，端电压均随输出电流的增大而相应的下降较快。原因有以下几点：较快。原因有以下几点：11）发电机的输出电流增加，使得发电机的内阻压降增加，引起端发电机的输出电流增加，使得发电机的内阻压降增加，引起端电压下降。电压下降。22）当端电压下降较多时导致励磁电流减少，引起磁场减弱，从而当端电压下降较多时导致励磁电流减少，引起磁场减弱，从而
43、导致发电机端电压进一步下降。导致发电机端电压进一步下降。此外发电机的输出电流随负载增加到一定的值时，若再继续增加负此外发电机的输出电流随负载增加到一定的值时，若再继续增加负载，输出电流不再增加，反而同端电压一起下降。载，输出电流不再增加，反而同端电压一起下降。41CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心5 5 电压调节器的原理电压调节器的原理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和交流发电机的速比为1 17 73 3，因此交流发电机转子的转速变化范围非，因此交流发电机转子的
44、转速变化范围非常大，这样将引起发电机的输出电压发生较大变化，无法满足汽车用电常大，这样将引起发电机的输出电压发生较大变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电机必须设备的工作要求。为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电机必须配用电压调节器，使其输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。配用电压调节器，使其输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。5.1 5.1 5.1 5.1 电压调节器的分类电压调节器的分类电压调节器的分类电压调节器的分类11交流发电机电压调节器按工作原理可分为：交流发电机电压调节器按工作原理可分为：（1 1）触点式电压调节器）触点式电压调节
45、器 触点式电压调节器应用较早，这种调节器触点振动频率慢，存在机械触点式电压调节器应用较早，这种调节器触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯性，电压调节精度低，触点易产生火花，对无线电干扰大，惯性和电磁惯性，电压调节精度低，触点易产生火花，对无线电干扰大，可靠性差，寿命短，现已被淘汰。可靠性差，寿命短，现已被淘汰。42CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心（2 2）晶体管调节器晶体管调节器 随着半导体技术的发展，采用了晶体管调节器。其优点是：三极管随着半导体技术的发展，采用了晶体管调节器。其优点是：三极管的开关频率高，且不产生火花，调节精度高，还具有重量轻、体积小、的开关
46、频率高，且不产生火花，调节精度高，还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点，现广泛应用于东风、解放及多寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点，现广泛应用于东风、解放及多种中低档车型。种中低档车型。（3 3）集成电路调节器集成电路调节器 集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点外，还具有超小型，安集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点外，还具有超小型，安装于发电机的内部（又称内装式调节器），减少了外接线，并且冷却效装于发电机的内部（又称内装式调节器），减少了外接线，并且冷却效果得到了改善，现广泛应用于桑塔纳。奥迪等多种轿车车型上。果得到了改善，现广泛应用于桑塔纳。奥迪等多种轿车车型上。
47、（4 4）电脑控制调节器电脑控制调节器 电脑控制调节器是现在轿车采用的一种新型调节器，由电负载检测电脑控制调节器是现在轿车采用的一种新型调节器，由电负载检测仪测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，然后由发动机电脑控制仪测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，然后由发动机电脑控制发电机电压调节器，适时地接通和断开磁场电路，即能可靠地保证电器发电机电压调节器，适时地接通和断开磁场电路，即能可靠地保证电器系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃料经系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性。如上海别克、广州本田等轿车发电机上使用了这种调节器。济性。如上海别
48、克、广州本田等轿车发电机上使用了这种调节器。43CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心2 2电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式可分为：电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式可分为：（1 1）内搭铁型调节器：适合于与内搭铁型交流发电机所匹配的电子）内搭铁型调节器：适合于与内搭铁型交流发电机所匹配的电子调节器称为内搭铁型调节器；调节器称为内搭铁型调节器；（2 2）外搭铁型调节器：适合于与外搭铁型交流发电机所匹配的电子）外搭铁型调节器：适合于与外搭铁型交流发电机所匹配的电子调节器称为外搭铁型调节器。调节器称为外搭铁型调节器。在使用过程中，对于晶体管调节器，最好使用汽车说
49、明书中指定的在使用过程中，对于晶体管调节器，最好使用汽车说明书中指定的调节器，如果采用其他型号替代，除标称电压等规定参数与原调节器相调节器，如果采用其他型号替代，除标称电压等规定参数与原调节器相同外，代用调节器必须与原调节器的搭铁形式相同，否则，发电机可能同外，代用调节器必须与原调节器的搭铁形式相同，否则，发电机可能由于励磁电路不通而不能正常工作。对于集成电路调节器，必须是专用由于励磁电路不通而不能正常工作。对于集成电路调节器，必须是专用的，是不能替代的。的，是不能替代的。5.2 5.2 5.2 5.2 电压调节器的调压原理电压调节器的调压原理电压调节器的调压原理电压调节器的调压原理由交流发电
50、机的工作原理我们知道，交流发电机的三相绕组产生的由交流发电机的工作原理我们知道，交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值相电动势的有效值 为为44CTTC奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司试验技术中心试验技术中心其中其中CeCe是为发电机的结构常数，是为发电机的结构常数，n n为转子转速，为转子转速，为转子的磁极磁通，为转子的磁极磁通，也就是说交流发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正比。也就是说交流发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正比。当转速升高时，当转速升高时，E E增大，输出端电压增大，输出端电压UBUB升高，当转速升高到一定值升高，当转速升高到一定值时（空载转速