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1、第二章第二章 交流发电机及调节器交流发电机及调节器 n 概述概述 n 交流发电机的结构交流发电机的结构n 交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 n 交流发电机的工作特性交流发电机的工作特性 n 交流发电机的电压调节器交流发电机的电压调节器 n 交流发电机与调节器的使用与维护交流发电机与调节器的使用与维护学习目标学习目标 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
2、要电源，其功用是在发动机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（正常运转时，向所有用电设备（起动机起动机除外）供除外）供电，同时向蓄电池充电电，同时向蓄电池充电。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，直流发电机已被淘汰直流发电机已被淘汰。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，内部带有二极管整流电路，将管整流电路，将交流电整流为直流电交流电整流为直流电，所以汽，所以汽车交流发电
3、机输出的是车交流发电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，电压调节器对发电机的输出电压进行控制，使其保持基本对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。恒定，以满足汽车用电器的需求。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配装电压调节器调节器。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
4、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，的发电机，多用于柴油车上。多用于柴油车上。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：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
5、JFZ1813型交流发电机 c）JFB1712型交流发电机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）3.3.按磁场绕组的接地点位置分：
6、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。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、电电流等级代号、设计序号、变型代号五部分组成。流等级代号、设计序号、变型代号五部分组成。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
7、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”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1212V V系统系统n2 2表示表示2424V V系统系统n6 6表示表示6 6V V系统系统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1234
8、56789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。从驱动端看，从驱动端看，Y-Y-右边，右边，Z-Z-左边。左边。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90A
9、n13-第13次设计nZ-调整臂位于左边第二节第二节 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、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。风扇和皮带轮等组成。nJF132JF132型交流发电机（输出电流为型交流发电机（输出电流为30A30A外装电压外装电压调节器的普通交流发电机）组件图调节器的普通交流发电机）组件图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
10、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、滑环滑环1、转轴、转轴2组成。组成。转子转子n转轴上压装着两块如六个鸟嘴形磁极，磁爪空腔内装有磁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。与轴绝缘，磁场绕组的两个头分别焊接在两个滑环上。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滑环与装在后端盖的碳刷相接触。两
11、个碳刷分别装相接触。两个碳刷分别装在碳刷架的孔内，借助弹在碳刷架的孔内，借助弹簧压力与滑环保持接触。簧压力与滑环保持接触。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）两接线柱相连。柱相连。电刷组件 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）和搭铁（
12、搭铁（E E）两接柱后，使两块）两接柱后，使两块磁爪分别产生南北极，形成六磁爪分别产生南北极，形成六对相互交错的磁极。对相互交错的磁极。n当转子转动时，就形成了旋转当转子转动时，就形成了旋转的磁场。的磁场。交流发电机磁路交流发电机磁路n交流发电机的磁路为：交流发电机的磁路为：磁轭磁轭1N1N极磁爪极磁爪转子转子与定子之间的气隙与定子之间的气隙定定子子55定子与转子间的定子与转子间的气隙气隙S S极极磁轭磁轭1 1。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定子由定子铁芯和定子线圈（三相绕组）子线圈（三相绕组）组成，它固装在两端组成，它固
13、装在两端盖之间。盖之间。定子定子n定子铁芯由定子铁芯由内圈带槽的内圈带槽的环状硅钢片环状硅钢片叠制而成，叠制而成，硅钢片厚度为硅钢片厚度为0.5-1mm0.5-1mm。槽内绕有三相线圈。槽内绕有三相线圈。n线圈按星形或三角形连线圈按星形或三角形连接，这样才能获得频率接，这样才能获得频率相同、幅值相等、相位相同、幅值相等、相位互差互差120120的三相电动的三相电动势。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三、端盖三、端盖n端盖一般分前端盖和后端盖，起固定转子、定子、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。整流器和碳刷组件的作用。
14、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，一是可制造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金质量轻、散热性能有效的防止漏磁，二是铝合金质量轻、散热性能好。好。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n磁场绕组通过两只电磁场绕组通过两只电刷刷(F F和和E)E)和外电路相和外电路相连连，根据电刷和外电，根据电刷和外电路的连接型式不同，路的连接型式不同，发电机分为内搭铁型发电机分为内搭铁型和外搭铁型两种。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
15、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）外搭铁型交流发电机：电机：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。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。式整流电路。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
16、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。正极管正极管n三只正极管装在正侧三只正极管装在正侧板（即元件板或称散板（即元件板或称散热板）上，中心引线热板）上，中心引线为正极管的正极，外为正极管的正极，外壳为正极管的负极。壳为正极管的负极。n正侧板（即元件板或正侧板（即元件板或称散热板）与外壳绝称散热板）与外壳绝缘，经螺栓通至后端缘，经螺栓通至后端盖，作为发动机的电盖，作为发动机的电枢接柱，即发电机的枢接柱，即发电机的正极（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
17、整流板负整流板负极管负极管n三只负极管装在负侧三只负极管装在负侧板（即端盖）上，中板（即端盖）上，中心引线为负极管的负心引线为负极管的负极，外壳为负极管的极，外壳为负极管的正极。正极。n负侧板（即端盖）经负侧板（即端盖）经螺栓与盖外搭铁接柱螺栓与盖外搭铁接柱（E E）相通，作为发）相通，作为发动机的负极动机的负极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
18、盘盘驱驱动发电机的转子轴带动带轮和风扇一起旋转。动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，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，温度过高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作，所以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必须的。为发电机散热是必须的。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流出
19、。将转子绕组和定子绕组的热量带走，达前端盖通风口流出。将转子绕组和定子绕组的热量带走，达到散热的目的。到散热的目的。n皮皮带带轮轮利利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金制成。合金制成。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。律分布在发电机的定子槽中。n2.2.内部有一个转子，转子上安装着内部有一个转子，转子上安装着爪极和爪极和励磁绕组励磁绕组；外有一个三相绕
20、；外有一个三相绕组，三相绕组彼此相隔组，三相绕组彼此相隔120120度电位度电位角。角。n3.3.当外电路通过电刷使励磁绕组当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为化为N N极和极和S S极。极。n4.4.当转子旋转时，由于定子绕组与当转子旋转时，由于定子绕组与磁力线有相对的切割运动，所以在磁力线有相对的切割运动，所以在三相绕组中产生频率相同，幅值相三相绕组中产生频率相同，幅值相等，相位互差等，相位互差120120电角度的正弦电角度的正弦电动势为电动势为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总结：
21、交流发电机就是把通电线圈产生的磁场在发电机中旋转，使其磁力线切割定子线圈，在线圈内产生交变电动势。转，使其磁力线切割定子线圈，在线圈内产生交变电动势。交流发电机产生交流电的基原理仍然是交流发电机产生交流电的基原理仍然是电磁感应原理电磁感应原理。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嘴
22、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产生的三相电动势也是对称的。则产生的三相电动势也是对称的。一、交流发电原理一、交流发电原理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
23、n星形接法星形接法n三角形接法三角形接法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一一定定时时（结结构构常常数数 不不变变），相电动势相电动势 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、
24、交流发电原理二、整流原理二、整流原理n交流发电机定子的三相交流发电机定子的三相绕组中，靠六只二极管绕组中，靠六只二极管组成的三相桥式整流电组成的三相桥式整流电路变为直流电的。感应路变为直流电的。感应产生的是交流电。产生的是交流电。n是是二极管具有单向导电二极管具有单向导电性。当给二极管加上正性。当给二极管加上正向电压（正极电位高于向电压（正极电位高于负极电位）时导通，即负极电位）时导通，即呈现呈现低电阻状态低电阻状态；当给；当给二极管加上反向电压二极管加上反向电压（正极电位低于负极电（正极电位低于负极电位）时截止，即呈现位）时截止，即呈现高高电阻状态电阻状态。n利用二极管的这种单向利用二极管的
25、这种单向导电特性，就可以把交导电特性，就可以把交流电变为直流电。流电变为直流电。1.二极管的导通原则二极管的导通原则 二极管的导通二极管的导通原则如下：原则如下：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。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，电压最高一相的正对于三个正极管子，在某瞬时，电压最高一相的正极管导通。极管导通。n对于三个负极管子，在某瞬时，电压最低一相的负对于三个负极管子，在某瞬时，电压最低一相的
26、负极管导通。极管导通。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。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，是从三相绕组的中性点引出来的，标记为中性点引出来的，标记为“N”N”。输出电压为输出电压为UNUN，称为中性
27、点电压称为中性点电压n中性点电压的瞬时值是一中性点电压的瞬时值是一个三次谐波电压，中性点个三次谐波电压，中性点电压的平均值为发电机输电压的平均值为发电机输出电压（平均值）的一半出电压（平均值）的一半.中性点作用中性点作用n带有中性点接线柱的发电机带有中性点接线柱的发电机可用中性点电压来控制各种可用中性点电压来控制各种用途的继电器。用途的继电器。n利用中性点电压提高发电机利用中性点电压提高发电机功率。如功率。如有的发电机没有中有的发电机没有中性点接线柱，但是也把中性性点接线柱，但是也把中性点电压充分的利用了（如夏点电压充分的利用了（如夏利、桑塔纳发电机），这些利、桑塔纳发电机），这些发电机在中性
28、点处接上两只发电机在中性点处接上两只整流二极管，和三相绕组的整流二极管，和三相绕组的六只整流二极管一道输出，六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（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
29、。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。他励（启动时）他励（启动时）n在发动机在发动机起起动动期间，需期间，需要蓄电池供要蓄电池供给发电机磁给发电机磁场电流生磁场电流生磁使发电机发使发电机发电。这种供电。这种供给磁场电流给磁场电流的方式称为的方式称为他励发电。他励发电。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
30、速时发电机就能对外供电。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。生磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自励。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。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，励磁电路都必须由点火开关控制。交流发电机的励磁电路如图所示。内外搭铁交流发电机励磁电
31、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，其作用在某些充电系电路中，接有充电指示灯，其作用是：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（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额定电压额定电压交流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.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下，发动机达到
32、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（的额定电压（1212V V系统的发电机额定电压为系统的发电机额定电压为1414V V，24V24V系统的发电机额系统的发电机额定电压为定电压为2828V V）。）。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，能够达到额定电压时的初始转速值定为空载转空载转速速.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
33、比的主要依据，也是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。发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定定为为发电机的发电机的额定电流额定电流;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
34、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，发电机的额定转速和额定电流是评价发电机性能的重要指标。发电机的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(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JFZ1512ZJFZ1512Z14141050105055556000
35、6000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
36、 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。输出特性输出特性n输出特性是指在发电输出特性是指在发电机机端电压端电压U U不变不变（对（对1212V V系列的交流发电机规定为系列的交流发电机规定为1414V V，对对2424V V规定为规定为28V),28V),输出电输出电流与转速之间的关系流与转速之间的关系，即即U=U=常数时，常数时，If（n）的函数关系。的函数关系。由特性曲
37、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，因发电机时，因发电机端电压低于额定值，端电压低于额定值，发电机不能对外输出发电机不能对外输出电流，车用电器设备电流，车用电器设备只能由蓄电池供电只能由蓄电池供电.nn=n1n=n1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为空载为空载转速转速。n空载转速常用来作为空载转速常用来作为测试发电机性能的参测试发电机性能的参数之一。数之一。由特性曲线由特性曲线I=fI=f（n n）可
38、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随转速的升高而增大速的升高而增大，但曲越，但曲越来越平坦，当转速达到一来越平坦，当转速达到一定值时，无论转速增加多定值时，无论转速增加多少电流都不再增加，即一少电流都不再增加，即一定结构的发电机输出最大定结构的发电机输出最大电流电流ImaxImax有一定限制。由有一定限制。由此可见，交流发电机具有此可见，交流发电机具有自身限制输出电流防止过自身限制输出电流防止过载的能力载的能力，又，又称为自我保称为自我保护能力护能力。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
39、压（输出）一定时，发电机电流存在发电机电压（输出）一定时，发电机电流存在最大值。（无论转速多高），即发电机功率存最大值。（无论转速多高），即发电机功率存在最大值。在最大值。n限制发电机输出功率，只要限制发电机输出电限制发电机输出功率，只要限制发电机输出电压即可。压即可。n限制输出电压后，发电机转速增加，不会出现限制输出电压后，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。由于电流过高，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。(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，发电机输时，发
40、电机输出额定功率（即额定电流出额定功率（即额定电流与额定电压之积），此时与额定电压之积），此时的转速称为额定转速（或的转速称为额定转速（或满载转速满载转速)。n发电机出厂时，通过试验，发电机出厂时，通过试验，规定了空载转速与额定转规定了空载转速与额定转速。在使用过程中，可通速。在使用过程中，可通过检测这两个数据来判断过检测这两个数据来判断发电机性能的好坏。发电机性能的好坏。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
41、流发电机性能的重发电机性能的重要依据。要依据。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，其端电压随运行时，其端电压随转速变化的关系，即转速变化的关系，即I I0 0时，时，U=fU=f（n n）的曲线，如的曲线，如图。图。n从曲线可以看出，随着转从曲线可以看出，随着转速的增加，端电压将不断速的增加，端电压将不断上升。由他励转为自励时，上升。由他励转为自励时，即能向蓄电池进行补充充即能向蓄电池进行补充充电，进一步证实了电，进一步证实了低速充低速充电性能好电性能好的优点。的优点。U U=f=f（n n）曲线的渐近线近）曲线的渐近线近似为一直线。似为一直线。外特性
42、外特性n外特性是研究当发外特性是研究当发电机转速一定时，电机转速一定时，其端电压与输出电其端电压与输出电流的关系，即流的关系，即n=n=常常数时，数时，U=fU=f（I I）的的曲线，如图所示。曲线，如图所示。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，定子绕组的阻抗就越大，其压降就越大；输出降也会增加，而且转速越高，定子绕组的阻抗就越大
43、，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，当发电机在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。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。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，反当输出电流增
44、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的。机是工作在转折点以前的。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
45、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；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）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驱动旋转的，且发动机和交流发电机的
46、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转速变化范围非常大大，这样将，这样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，这与汽车用电设备要求电压恒定相矛盾这与汽车用电设备要求电压恒定相矛盾.因此，发因此，发电机必须要有一个电机必须要有一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是当发动机转速变化交流发电机调节器的作用就是当发动机转速变化时，自动对发电机的电压进行调节，使发电机的时，自动对发电机的电压进行调节，使发电机的电压稳定，以满足车用电设备的要求。电压稳定，以满足车用电设备的要求。一、电压调节器的分类
47、（一）一、电压调节器的分类（一）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：n触点式电压调节器触点式电压调节器n晶体管调节器晶体管调节器n集成电路调节器集成电路调节器n电脑控制调节器电脑控制调节器触点式电压调节器触点式电压调节器n触点式电压调节器应用较早，这种调节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，寿火花，对无线电干扰大，可靠性差，寿命短，现已被淘汰。命短，现已被淘汰。晶体管调节器晶体管调节器n随着
48、半导体技术的发展，采用了晶体管随着半导体技术的发展，采用了晶体管调节器。其优点是：调节器。其优点是：三极管的开关频率三极管的开关频率高，且不产生火花，调节精度高高，且不产生火花，调节精度高，还具，还具有有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小电波干扰小等优点，现广泛应用于东风、等优点，现广泛应用于东风、解放及多种中低档车型。解放及多种中低档车型。集成电路调节器集成电路调节器n集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点外，还具有外，还具有超小型超小型，安，安装于装于发电机的发电机的内内部部（又称内装式调节器），减少了外接线
49、，并（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。纳、奥迪等多种轿车车型上。电脑控制调节器电脑控制调节器n电脑控制调节器是现在轿车采用的一种电脑控制调节器是现在轿车采用的一种新型调节器新型调节器，由，由电负载检测仪电负载检测仪测量系统测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，然总负载后，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，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，使蓄电池充地保证电器系统正常工作
50、，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃电充足，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。车发电机上使用了这种调节器。电压调节器的分类（二）电压调节器的分类（二）电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式可分为：可分为：n内搭铁型调节器内搭铁型调节器n外搭铁型调节器外搭铁型调节器调节器选配调节器选配n内搭铁型调节器：适合于与内搭铁型交流发电机内搭铁型调节器：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；所匹配的电子调节器称为内搭铁型调节器；n外搭铁型调节器：