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1、学习方法学习方法 本章介绍了汽车用交流发电机及调节器结构、工作原理、充电系电路及检测维修方法，通过对学习内容的本章介绍了汽车用交流发电机及调节器结构、工作原理、充电系电路及检测维修方法，通过对学习内容的阅读有了感性认识后，再通过自学参考资料加深对学习内容的理解，然后进入实践课堂观看（或去到实验阅读有了感性认识后，再通过自学参考资料加深对学习内容的理解，然后进入实践课堂观看（或去到实验室）亲手对实物的拆装、检测、试验操作技能的训练，以便进一步掌握其结构、工作原理和检测维修方法。室）亲手对实物的拆装、检测、试验操作技能的训练，以便进一步掌握其结构、工作原理和检测维修方法。第1页/共134页 第一节
2、第一节 概述概述一、发电机的功用一、发电机的功用 发电机是汽车的发电机是汽车的主要电源，其功用是主要电源，其功用是在发动机正常运转时在发动机正常运转时（怠速以上），向所（怠速以上），向所有用电设备（起动机有用电设备（起动机除外）供电，同时向除外）供电，同时向蓄电池充电蓄电池充电。(见图2-1)第2页/共134页一、发电机的功用一、发电机的功用第3页/共134页二、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，由于交流发电机在许多方面优于直流发电机，直流发电机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
3、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：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：第4页/共134页1.1.按结总体结构分五类按结总体结构分五类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JF132 JF132（EQ140EQ140用）用）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)例例别克轿车的发动机上装配的是别克轿车的发动机上装配的是CSCS型发电机型发电机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
4、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)例例JFZB292JFZB292发电机。发电机。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)例例JFW1913JFW1913永磁交流发电机永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机磁极为永磁铁制成的发电机)第5页/共134页发电机插图发电机插图第6页/共134页2.2.按整流器结构分四类按整流器结构分四类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）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）九管交流发电机九管交流发电机
5、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）十一管交流发电机十一管交流发电机 例例JFZ1913ZJFZ1913Z（奥迪、桑塔纳汽车用）奥迪、桑塔纳汽车用）第7页/共134页3.3.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（和壳体相联）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。磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁。第8页/共134页三、交流发电机的型号三、交流发电机的型号根据中华人民共和
6、国汽车行业标准根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-93QC/T73-93汽车电器设备产品型号编制方法的规定，汽车交流发电机汽车电器设备产品型号编制方法的规定，汽车交流发电机型号组成如下型号组成如下：第9页/共134页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：JFJF普通交流发电机普通交流发电机 JFZJFZ整体式（调节器内置）交流发电机整体式（调节器内置）交流发电机 JFBJFB带泵的交流发电机带泵的交流发电机 JFWJFW无刷交流发电机无刷交流发电机第10页/共134页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
7、用一位阿拉伯数字表示，1 1表示表示1212V V系统系统2 2表示表示2424V V系统系统6 6表示表示6 6V V系统系统第11页/共134页第二节第二节 交流发电机工作原理交流发电机工作原理交流发电原理交流发电原理整流原理整流原理第12页/共134页交流发电机发电原理图交流发电机发电原理图第13页/共134页一、交流发电原理一、交流发电原理1.1.在发电机内部有一个由在发电机内部有一个由发动机带动转子（旋转磁发动机带动转子（旋转磁场）场）2.2.磁场外有一个定子绕组磁场外有一个定子绕组,绕组有绕组有3 3组线圈组线圈(3(3相绕组相绕组)，3 3相绕组彼此相隔相绕组彼此相隔120120
8、度度3.3.当转子旋转时，旋转的当转子旋转时，旋转的磁场使固定的电枢绕组切磁场使固定的电枢绕组切割磁力线（或者说使电枢割磁力线（或者说使电枢绕组中通过的磁通量发生绕组中通过的磁通量发生变化）而产生电动势。变化）而产生电动势。第14页/共134页定子定子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：E m-E m-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 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）p-p-磁极对数磁极对数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第15页/共
9、134页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和发电机定子绕组的绕线方法有关关)N-N-每项匝数（匝）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第16页/共134页交流电动势波形交流电动势波形交流电动势的交流电动势的幅值是发电机幅值是发电机转速的函数。转速的函数。因此，当转速因此，当转速n n变化时，三相变化时，三相电动势的波形电动势的波形为变频率、变为变频率、变幅值的交流波幅值的交流波形。形。第17页/共134页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接法定子三相绕组的接法有两种有两
10、种星形接法星形接法三角形接法三角形接法第18页/共134页二、整流原理二、整流原理交流发电机定子的三相交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是绕组中，感应产生的是交流电交流电是靠六只二极管组成的是靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为三相桥式整流电路变为直流电的。直流电的。二极管具有单项导电性二极管具有单项导电性,当给二极管加上正向电当给二极管加上正向电压时压时,二极管导通二极管导通,当当给二极管加上反向电压给二极管加上反向电压时时,二极管截止二极管截止,二极管二极管的导通原则如下的导通原则如下:第19页/共134页二极管的导通原则二极管的导通原则当三只二极管负极端当三只二极管负极端相连时，正
11、极端电位相连时，正极端电位最高者导通；最高者导通；当三只二极管正极端当三只二极管正极端相连时，负极端电位相连时，负极端电位最低者导通。最低者导通。第20页/共134页2.2.整流过程分析整流过程分析第21页/共134页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），在某瞬时，电压最高一相的正极管导通。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（对于三个负极管子（D2D2、D4D4、D6D6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。负极和定子绕组始端相联），在
12、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。第22页/共134页整流过程整流过程三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通,使得负载使得负载RLRL两端得到一个比较平稳的脉动直流电压。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：发电机输出的直流电压平均值为：U=1.35UL=2.34UU=1.35UL=2.34U第23页/共134页3 3中性点电压中性点电压有的发电机具有中性点有的发电机具有中性点接线柱，如图接线柱，如图2-42-4，是，是从三相绕组的中性点引从
13、三相绕组的中性点引出来的，标记为出来的，标记为“N N”。输出电压为输出电压为UNUN，称为中称为中性点电压性点电压图图2-42-4带中心抽头的交带中心抽头的交流发电机流发电机中性点电压的瞬时值是中性点电压的瞬时值是一个三次谐波电压，中一个三次谐波电压，中性点电压的平均值为发性点电压的平均值为发电机输出电压（平均值）电机输出电压（平均值）的一半的一半第24页/共134页中性点电压中性点电压第25页/共134页中性点作用中性点作用带有中性点接线柱的发带有中性点接线柱的发电机可用中性点电压来电机可用中性点电压来控制各种用途的继电器。控制各种用途的继电器。有的发电机没有中性点有的发电机没有中性点接线
14、柱，但是也把中性接线柱，但是也把中性点电压充分的利用了点电压充分的利用了（如夏利、桑塔纳发电（如夏利、桑塔纳发电机），这些发电机在中机），这些发电机在中性点处接上两只整流二性点处接上两只整流二极管，和三相绕组的六极管，和三相绕组的六只整流二极管一道输出，只整流二极管一道输出，可提高发电机功率。可提高发电机功率。第26页/共134页第三节第三节 交流发电机的结构交流发电机的结构交流发电机一般由转子、定子、整流交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。器、端盖四部分组成。JF132JF132型交流发电机组件图见图型交流发电机组件图见图第27页/共134页交流发电机的结构交流发电机的结构第
15、28页/共134页交流发电机的结构交流发电机的结构第29页/共134页交流发电机的电路交流发电机的电路第30页/共134页一、转子一、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、集电转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图。环、转子轴组成，见图。第31页/共134页转子结构图转子结构图第32页/共134页转子转子转子轴上压装着两块爪转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极鸟嘴形磁极,爪极空腔爪极空腔内装有磁场绕组内装有磁场绕组(转子转子线圈线圈)和磁轭。和磁轭。集电环由两个彼此绝缘集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，
16、集电环压的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。磁场绕组的两端相连。第33页/共134页交流发电机磁路交流发电机磁路交流发电机的磁交流发电机的磁路为：磁轭路为：磁轭N N极极转子与定子转子与定子之间的气隙之间的气隙定定子子定子与转子定子与转子间的气隙间的气隙S S极极磁轭。磁轭。第34页/共134页转子产生旋转磁场转子产生旋转磁场当两集电环通入当两集电环通入直流电时（通过直流电时（通过电刷），磁场绕电刷），磁场绕组中就有电流通组中就有电流通过，并产生轴向过，并产生轴向磁通，使爪极一磁通，使爪极一块被磁化为块被磁化为
17、N N极，极，另一块被磁化为另一块被磁化为S S极，从而形成六极，从而形成六对相互交错的磁对相互交错的磁极。当转子转动极。当转子转动时，就形成了旋时，就形成了旋转的磁场。转的磁场。第35页/共134页二、定子二、定子定子的功用定子的功用是产生交流是产生交流电。电。定子由定子定子由定子铁心和定子铁心和定子绕组成。见绕组成。见图图第36页/共134页定子定子定子铁心由内圈带槽的硅定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组有三相，三相绕定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产（
18、大功率）接法，都能产生三相交流电。生三相交流电。三相绕组的必须按一定要三相绕组的必须按一定要求绕制求绕制,才能使之获得频才能使之获得频率相同、幅值相等、相位率相同、幅值相等、相位互差互差120120的三相电动势。的三相电动势。第37页/共134页定子绕组定子绕组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相等。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。2.2.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。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。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 2+1
19、20o+120o电角度（一对磁极占有的空间为电角度（一对磁极占有的空间为360360o o电角度）电角度）第38页/共134页JF13交流发电机三相绕组绕制交流发电机三相绕组绕制结构参数如下：结构参数如下：磁极对数磁极对数p 6p 6对；定子对；定子槽数槽数z 36z 36槽槽定子绕组相数定子绕组相数3 3相；每个线圈匝数相；每个线圈匝数N 13N 13匝匝绕组联结方法绕组联结方法 Y Y型联结型联结第39页/共134页发电机定子展开图发电机定子展开图第40页/共134页三、整流器三、整流器交流发电机整流器的作交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相用是将定子绕组的三相交流电变为直流电交流电变
20、为直流电6 6管交流发电机的整流管交流发电机的整流器是由器是由6 6只硅整流二极只硅整流二极管组成三相全波桥式整管组成三相全波桥式整流电路流电路6 6只整流管分别压装只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。（或焊装）在两块板上。第41页/共134页整流器电路整流器电路第42页/共134页汽车用硅整流二极管特点汽车用硅整流二极管特点工作电流大，正向平均电流工作电流大，正向平均电流5050A A，浪涌电流浪涌电流600600A A；反向电压高，反向重复峰值反向电压高，反向重复峰值电压电压270270V V，反向不重复峰值反向不重复峰值电压电压300300V V；只有一根引线见图。并且有只有一根引线见
21、图。并且有的二极管引线是正极，有的的二极管引线是正极，有的二极管引线是负极，引出线二极管引线是负极，引出线为正极的管子叫正极管，引为正极的管子叫正极管，引出线为负极的管子叫负极管，出线为负极的管子叫负极管，所以说整流二极管有正二极所以说整流二极管有正二极管和负二极管之分。管和负二极管之分。第43页/共134页汽车用二极管结构汽车用二极管结构第44页/共134页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，称为将正极管安装在一块铝制散热板上，称为正整流板；正整流板；将负极管安装另一块铝制散热板上，称为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负整流板，也可
22、用发电机后盖代替负整流板。见图。板。见图。第45页/共134页二极管安装示意图二极管安装示意图第46页/共134页整流管的安装整流管的安装在正整流板上有一个在正整流板上有一个输出接线柱输出接线柱B B（发电发电机的输出端）。机的输出端）。负整流板上直接搭铁。负整流板上直接搭铁。负整流板上一定和壳负整流板上一定和壳体相联接。体相联接。整流板的形状各异，整流板的形状各异，有马蹄形、长方形、有马蹄形、长方形、半圆形等见图半圆形等见图第47页/共134页整流管的安装整流管的安装第48页/共134页四、端盖四、端盖端盖一般分两部分（前端端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起固定转盖和后端盖），起固定转子
23、、定子、整流器和电刷子、定子、整流器和电刷组件的作用。组件的作用。端盖一般用铝合金铸造，端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。二是铝合金散热性能好。后端盖上装有电刷组件，后端盖上装有电刷组件，有电刷、电刷架和电刷弹有电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷的作用是将簧组成。电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场电源通过集电环引入磁场绕组。绕组。第49页/共134页电刷架电刷架第50页/共134页电刷架电刷架第51页/共134页五、磁场绕组的内搭铁型和外搭铁五、磁场绕组的内搭铁型和外搭铁内搭铁型发电机：磁内搭铁型发电机：磁场绕组负电刷直接搭场绕组负电刷直接
24、搭铁的发电机（和壳体铁的发电机（和壳体直接相连）。外搭铁直接相连）。外搭铁型发电机：磁场绕组型发电机：磁场绕组的两只电刷都和壳体的两只电刷都和壳体绝缘的发电机。绝缘的发电机。外搭铁型发电机的磁外搭铁型发电机的磁场绕组负极（负电刷）场绕组负极（负电刷）接调节器，通过后再接调节器，通过后再搭铁。搭铁。第52页/共134页磁场绕组的内搭铁型和外搭铁磁场绕组的内搭铁型和外搭铁第53页/共134页六、六、8管交流发电机管交流发电机8 8管交流发电机管交流发电机（如夏利车用）（如夏利车用）和和6 6管交流发电管交流发电机的基本机构机的基本机构是相同的，所是相同的，所不同的是整流不同的是整流器有器有8 8只
25、硅整流只硅整流二极管二极管第54页/共134页8管交流发电机管交流发电机其中其中6 6只组成三相全波只组成三相全波桥式整流电路，还有桥式整流电路，还有2 2只是中性点二极管，只是中性点二极管，1 1只正极管接在中性点和只正极管接在中性点和正极之间，正极之间，1 1只负极管只负极管接在中性点和负极，对接在中性点和负极，对中性点电压进行全波整中性点电压进行全波整流。流。试验表明：加装中性点试验表明：加装中性点二极管的交流发电机在二极管的交流发电机在结构不变的情况下可以结构不变的情况下可以提高发电机的功率提高发电机的功率10%10%15%15%。之间。之间。第55页/共134页中性点二极管提高发电机
26、功率的原中性点二极管提高发电机功率的原理理交流发电机交流发电机中性点电压中性点电压为三次谐波，为三次谐波，随着发电机随着发电机转速的提高，转速的提高，中性点三次中性点三次谐波电压也谐波电压也升高。升高。第56页/共134页中性点二极管提高发电机功率的原中性点二极管提高发电机功率的原理理当中性点电压瞬时值高于当中性点电压瞬时值高于三相绕组的最高值时，中三相绕组的最高值时，中性点正极管导通对外输出性点正极管导通对外输出电流；电流回路为：中性电流；电流回路为：中性点点中性点正极管中性点正极管负载负载某一负极管某一负极管定子绕组定子绕组中性点。中性点。当中性点电压瞬时值低于当中性点电压瞬时值低于三相绕
27、组的最低值时，中三相绕组的最低值时，中性点负极管导通对外输出性点负极管导通对外输出电流；电流回路：中性点电流；电流回路：中性点定子绕组定子绕组某一正极管某一正极管负载负载中性点负极管中性点负极管中性点。中性点。第57页/共134页七、七、9 9管交流发电机管交流发电机9 9管交流发电机的管交流发电机的基本结构和基本结构和6 6管交管交流发电机相同，流发电机相同，所不同的是整流所不同的是整流器。器。9 9管交流发电管交流发电机的整流器是由机的整流器是由6 6只大功率整流二只大功率整流二极管和极管和3 3只小功率只小功率励磁二极管组成励磁二极管组成的交流发电机。的交流发电机。第58页/共134页9
28、 9管交流发电机管交流发电机其中其中6 6只大功率整流只大功率整流二极管组成三相全波二极管组成三相全波桥式整流电路，对外桥式整流电路，对外负载供电负载供电3 3只小功率管二极管只小功率管二极管与三只大功率负极管与三只大功率负极管也组成三相全波桥式也组成三相全波桥式整流电路专门为发电整流电路专门为发电机磁场供电。所以称机磁场供电。所以称3 3只小功率管为励磁只小功率管为励磁二极管二极管。第59页/共134页八、八、1111管交流发电机管交流发电机（如桑塔纳车用发电机）（如桑塔纳车用发电机）1111管交流发管交流发电机的整流电机的整流器由器由8 8只大功只大功率整流二极率整流二极管（其中管（其中2
29、 2只只中性点二极中性点二极管）和管）和3 3只磁只磁场二极管组场二极管组成。其它结成。其它结构和构和6 6管交流管交流发电机相同。发电机相同。第60页/共134页1111管交流发电机管交流发电机1111管交流发电管交流发电机的整流器，机的整流器，相当于相当于9 9管交流管交流发电机的整流发电机的整流器加器加2 2只中性点只中性点整流管。整流管。由于由于1111管交流管交流发电机既能提发电机既能提高率又使充电高率又使充电指示灯电路简指示灯电路简化，因此应用化，因此应用较广。较广。第61页/共134页九、无刷交流发电机九、无刷交流发电机由于没有电刷和集电环，由于没有电刷和集电环，所以不会因为电刷
30、和集所以不会因为电刷和集电环的磨损和接触不良电环的磨损和接触不良造成激磁不稳定或发电造成激磁不稳定或发电机不发电等故障；同时机不发电等故障；同时工作时无火花，也减小工作时无火花，也减小了无线电干扰。了无线电干扰。无刷交流发电机分为爪无刷交流发电机分为爪极式、激磁机式和永磁极式、激磁机式和永磁式三种。式三种。第62页/共134页第四节、交流发电机工作特性第四节、交流发电机工作特性交流发电机的励磁交流发电机的励磁交流发电机的工作特性交流发电机的工作特性第63页/共134页 一、交流发电机的励磁一、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
31、电磁场，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。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。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。第64页/共134页他励他励在发动机起动在发动机起动期间，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65页/共134页自励自励随
32、着转速的提高，随着转速的提高，发电机的电动势逐发电机的电动势逐渐升高并能对外输渐升高并能对外输出，出，一般在发动机怠速一般在发动机怠速时发电机就能对外时发电机就能对外供电供电当发电机能对外供当发电机能对外供电时，就可以把自电时，就可以把自身发的电供给磁场身发的电供给磁场绕组生磁发电，这绕组生磁发电，这种供给磁场电流的种供给磁场电流的方式称为自励。方式称为自励。第66页/共134页内搭铁交流发电机励磁电路内搭铁交流发电机励磁电路第67页/共134页外搭铁交流发电机励磁电路外搭铁交流发电机励磁电路第68页/共134页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，在某些充电系电路中，接有充电指
33、示灯，其接有充电指示灯，其作用是：作用是：指示发电机是否有指示发电机是否有故障；故障；警告驾驶员停车后警告驾驶员停车后关断点火开关。关断点火开关。电流表的作用？电流表的作用？第69页/共134页6管交流发电机电源系电路管交流发电机电源系电路第70页/共134页九管交流发电机电源系电路九管交流发电机电源系电路第71页/共134页九管交流发电机电源系电路九管交流发电机电源系电路在发动机起动期间，在发动机起动期间，发电机电压发电机电压(为为0 0)UD+)UD+蓄电池电蓄电池电压时，整流二极管压时，整流二极管截止，发电机不能截止，发电机不能对外输出，由蓄电对外输出，由蓄电池供给磁场电流。池供给磁场电
34、流。路径：蓄电池路径：蓄电池+点火开关点火开关充电指充电指示灯示灯调节器调节器磁磁场绕组场绕组搭铁搭铁蓄蓄电池电池-。充电指示。充电指示灯亮灯亮第72页/共134页九管交流发电机电源系电路九管交流发电机电源系电路当发动机转速升高当发动机转速升高到怠速及其以上时，到怠速及其以上时，发电机应能正常发发电机应能正常发电并对外输出，此电并对外输出，此时，发电机电压时，发电机电压蓄电池电压，发电蓄电池电压，发电机自励。机自励。UB=UD+UB=UD+，充电指示灯两端压充电指示灯两端压降为零，灯熄灭降为零，灯熄灭,若若没有熄灭没有熄灭,说明发电说明发电机有故障或充电指机有故障或充电指示灯电路有搭铁示灯电路
35、有搭铁第73页/共134页二、交流发电机的工作特性二、交流发电机的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 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转速的变化为基础。，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、空载特性和外特性，其中以输出特性最为重要。交流发电机的特性有输出特性、空载特性和外特性，其中以输出特性最为重要。第74页/共134页输出特性输出特性输出特性是指在发输出特性是指在发电
36、机端电压电机端电压U U不变不变（对（对1212V V系列的交系列的交流发电机规定为流发电机规定为1414V V，对对2424V V输出电流与转速之输出电流与转速之间的关系，即间的关系，即U=U=常常数时，数时，I If f（n n）的函数关系。的函数关系。第75页/共134页由特性曲线由特性曲线I=fI=f（n n）可以看出可以看出（1 1）空载转速）空载转速n1n1发电机转速小于一定发电机转速小于一定值值n1n1时，对外输出电时，对外输出电流为零。当发电机达流为零。当发电机达到额定电压并能对外到额定电压并能对外输出电流时的最小转输出电流时的最小转速为速为n1n1，称称n1n1为空载为空载转
37、速。空载转速常用转速。空载转速常用来作为测试发电机性来作为测试发电机性能的参数之一。能的参数之一。第76页/共134页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ImaxImax发电机输出电流能力随发电机输出电流能力随转速的升高而增大，但转速的升高而增大，但曲越来越平坦，当转速曲越来越平坦，当转速达到一定值时，无论转达到一定值时，无论转速增加多少电流都不再速增加多少电流都不再增加，即一定结构的发增加，即一定结构的发电机输出最大电流电机输出最大电流ImaxImax有一定限制。由此可见，有一定限制。由此可见，交流发电机自身具有限交流发电机自身具有限制输出电
38、流防止过载的制输出电流防止过载的能力，又称为自我保护能力，又称为自我保护能力。能力。第77页/共134页交流发电机自我限流的原理交流发电机自我限流的原理交流发电机定子交流发电机定子绕组具有一定的绕组具有一定的阻抗阻抗Z Z，它由绕组它由绕组的电阻的电阻r r及感抗及感抗XLXL两部分组成，两部分组成，XLXL2fL2fL第78页/共134页交流发电机自我限流的原理交流发电机自我限流的原理由于由于XL XL 与与n n成正比，故发电机定子绕组的阻抗成正比，故发电机定子绕组的阻抗Z Z随发电机的车速随发电机的车速升高而增加。高速时，由于升高而增加。高速时，由于R R与与XLXL相比可忽略不计，相比
39、可忽略不计，故阻抗故阻抗Z Z约等于约等于XLXL，定子阻抗定子阻抗Z Z与转速与转速n n成正比，其值较大，产生成正比，其值较大，产生较大的内压降。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。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。大。第79页/共134页交流发电机自我限流的原理结论交流发电机自我限流的原理结论结论结论发电机电压（
40、输出）一定时，发电机电流存在最大值。（无论发电机电压（输出）一定时，发电机电流存在最大值。（无论转速多高）转速多高）即发电机功率存在最大值。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，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。烧坏发电机的情况。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80页/共134页输出特性输出特性(3)(3)额定转速额定转速n2 n2 额定电流额定电流IAIA发电机出厂时，发电机出厂
41、时，通过试验，规定通过试验，规定了空载转速与额了空载转速与额定转速。在使用定转速。在使用过程中，可通过过程中，可通过检测这两个数据检测这两个数据来判断发电机性来判断发电机性能的好坏。能的好坏。第81页/共134页输出特性输出特性发电机达到额定电发电机达到额定电流流IAIA时的转速定为时的转速定为额定转速，图中用额定转速，图中用n2n2表示，额定电流表示，额定电流一般定为最大输出一般定为最大输出电流的电流的2 23 3。空载转速与额定转空载转速与额定转速是测试交流发电速是测试交流发电机性能的重要依据。机性能的重要依据。第82页/共134页空载特性空载特性空载特性是研究空载特性是研究发电机在空载运
42、发电机在空载运行时，其端电压行时，其端电压随转速变化的关随转速变化的关系，即系，即I I0 0时，时，U=fU=f（n n）的曲线，的曲线，如图如图第83页/共134页外特性外特性外特性是研究当外特性是研究当发电机转速一定发电机转速一定时，其端电压与时，其端电压与输出电流的关系，输出电流的关系，即即n-=n-=常数时，常数时，U=fU=f（I I）的曲线，的曲线，如图所示。如图所示。第84页/共134页外特性外特性从外特性曲线可以从外特性曲线可以看出发电机电压受看出发电机电压受负载影响的程度：负载影响的程度：如果发电机在高速如果发电机在高速运转时，突然失去运转时，突然失去负载，发电机电压负载，
43、发电机电压会突然升高，致使会突然升高，致使发电机及调节器等发电机及调节器等内部电子元件有被内部电子元件有被击穿的危险。击穿的危险。第85页/共134页第五节第五节 交流发电机的电压调节器交流发电机的电压调节器电压调节器的分类电压调节器的分类电压调节器的调压原理电压调节器的调压原理电子调节器结构与工作原理电子调节器结构与工作原理电子调节器应用实例电子调节器应用实例第86页/共134页交流发电机的电压调节器交流发电机的电压调节器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机和交流发电机的速比为1 17 73
44、3，因此交流发电机转子的转，因此交流发电机转子的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，无法满足汽车用电设备的工作要求。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，交流发电机必须配用电压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。调节器，使其输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。第87页/共134页一、电压调节器的分类一、电压调节器的分类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：触点式电压调节器触点式
45、电压调节器晶体管调节器晶体管调节器集成电路调节器集成电路调节器电脑控制调节器电脑控制调节器第88页/共134页触点式电压调节器触点式电压调节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，存在机械惯性和电磁惯性，电压调节精度低，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，可靠性差，寿命短，现已被淘汰。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。第89页/共134页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：三极管的开关频率高，且不产生火花，调节精随着半导体技术
46、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、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、解放及多种中低档车型。中低档车型。第90页/共134页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，安装于发电机的内部（又称内装式调节器）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
47、上。，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。第91页/共134页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，由电负载检测仪测量系统总负载后，向发电机电脑发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、广州本田等轿车统正常
48、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。发电机上使用了这种调节器。第92页/共134页电压调节器的分类电压调节器的分类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：内搭铁型调节器内搭铁型调节器外搭铁型调节器外搭铁型调节器第93页/共134页调节器选配调节器选配内搭铁型调节器：适合于与内搭铁型交流发内搭铁型调节器：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电机所匹配的电子调节器称为内搭铁型调节器；器；外搭铁型调节器：适合于与外搭铁型交流发外搭铁型调节器：适合于与
49、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电机所匹配的电子调节器称为外搭铁型调节器。器。在使用过程中，对于晶体管调节器，最好使在使用过程中，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，发电机可能由于励磁搭铁形式相同，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。节器，必须是
50、专用的，是不能替代的。第94页/共134页二、电压调节器的调压原理二、电压调节器的调压原理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E=CenE=Cen（V V）第95页/共134页二、电压调节器的调压原理二、电压调节器的调压原理这里这里CeCe为发电机的结构常数，为发电机的结构常数，n n为转子转速，为转子转速，为转子的磁极磁为转子的磁极磁通，也就是说发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通，也就是说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。通成正比。当转速升高时，当转速升