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1、汽 车 电 器主讲：毛矛1 1第二章 交流发电机与调节器2.1 汽车电源系统组成n 蓄电池、“发电机+整流器+电压调节器”。n 蓄电池与发电机并联。22.1 汽车电源系统的组成n 起动前蓄电池供电；n 起动后发电机供电+蓄电池辅助。n 发电机供电过剩时，向蓄电池充电。32.2 交流发电机的结构n 主要由转子、定子、整流器及前后端盖等组成。45672.2 交流发电机的结构n 发电机工作原理：n 导线 切割 磁力线n（右手法则：手心面向N 极，大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流的方向。）n 下面来看汽车交流发电机的具体组成部件82.2.1 转 子n 转子是交流发电机的磁场部分。
2、产生旋转的交变磁场n 组成：爪级、磁轭、磁场绕组、集电环。92.2.1 转子n 两块爪级压装在转子轴上，内腔装有磁轭，n 磁轭上绕有 磁场绕组，102.2.1 转子n 绕组两端引线分别焊接在与转子绝缘的两个集电环上。n 两个电刷：装在与端盖绝缘的电刷架内，n 通过弹簧使电刷和集电环保持接触。112.2.1 转子n 发电机工作时，n 两电刷与直流电源连通，n 为磁场绕组提供定向电流产生轴向磁通122.2.1 转子n 两块爪级被分别磁化为N 级和S级n 形成犬牙交错的磁极，沿圆周方向均匀分布。132.2.1 转子n 磁极对数通常6 对。n 爪级凸缘呈鸟嘴型发电机工作时，在定子铁心内部形成近似正弦变
3、化的交变磁场。142.2.2 定子n 组成：定子铁心、定子绕组n 作用：切割磁力线产生交流电。15n 定子铁心由一组相互绝缘、内圆带嵌线槽的环状硅钢片叠制而成。n 定子槽内嵌三相绕组。162.2.2 定子n 三相绕组的连接有Y 形连接和连接两种。n Y 形连接是将三个末端U2、V2、W2 接在一起，将首端U1、V1、W1 作为发电机的交流输出端。172.2.2 定子n 连接是将每相的首端和另一相的末端依次相连接n 汽车发电机多用Y 形，少数大功率交流发电机采用连接。182.2.2 定子n 为在三相绕组中产生大小相等、频率相同、相位差120 度的对称电动势，n 三相绕组的绕法原则：n（1）每相绕
4、组的线圈个数及每个线圈的匝数相等。192.2.2 定子n 例如，JF11 型发电机定子总槽数Z 为36，每相绕组为36/3=12 槽。n 因采用单层集中绕法，每个槽放1 个有效边n 每相绕组有6 组线圈串联，每个线圈有13匝n 每相绕组共有136=78 匝。202.2.2 定子（2）每个绕组的节距相等n 两个概念：n 节距y1：等于线圈的两个有效边之间的定子槽数。212.2.2 定子n 极距yp：相邻异性磁极中心线之间的定子槽数。n 而要使线圈内能产生最大的感应电动势，线圈的两个有效边应分别置于异性的磁极下面。222.2.2 定子n 每个线圈的节距y1相等并等于极距yp时n 满足上述条件n 获
5、得最大感应电动势。n 极距yp可通过下面公式计算n y1=yp=Z/2Pn 式中Z 定子铁心的总槽数；n P 磁极对数。232.2.2 定子n（3）三相绕组的首端U,V,W 在定子槽内的排列须间隔120 电角度。n 转子旋转时，磁场相对定子中的导体运动，在定子绕组中产生感应电动势。n 每转过一对磁极，线圈中的感应电动势就变化一个周期，即360 电角度。242.2.2 定子n 如果p=6，Z=36，每个槽的电角度 为60n=（360p）/Z=（3606）/36=60n 要使三相绕组的电动势相差120 相位角，须：n 相邻两相绕组线圈的起端应间隔2+3n 个槽（y1=3，n=1，2，3），即2，5
6、，8，11 个槽。252.2.2 定子n 如图2-5，JF11 定子三相绕组的三个首端U1，V1，W1 被依次嵌入第1，9，17 三个槽中，而末端U2，V2，W2 则相应嵌在34，6，14三个槽内，定子绕组展开图如下图262.2.2 定子27282.2.2 定子n n小结：小结：n（1）每相绕组的线圈个数及每个线圈的匝数相等。n（2）每个绕组的节距相等。n（3）绕组的首端U,V,W 在定子槽内间隔120 电角度。n 在三相绕组中产生大小相等、频率相同、相位差120 的对称电动势对称电动势定子绕组：绕法有规则，排列有秩序292.2.3 整流器n 整流器由硅整流二极管组成。n 作用：将定子绕组产生
7、的三相交流电转换为直流电；其次，可阻止蓄电池电流向发电机倒流。n 由六只硅整流二极管组成三相桥式整流器，n 通常直接装在散热板上或发电机后端盖上，n 又称“整流桥”。30312.2.3 整流器n 正极管子：3 只，引线为正极，外壳为负极，通常压装在散热板上，管壳底部一般涂红；n 负极管子：与上相反，管壳底部一般涂黑。n 新型发电机将六只硅整流二极管分别压装在不同的散热板上。322.2.3 整流器n 散热板通常用铝合金制成。“整流桥”n 固定在后端盖上n 引出至后端盖外部发电机的电源输出端。n 后端盖上铸有标记“B”或“+”，“A”，“电枢”。整流电路见下图33342.2.4 端盖和电刷总成n
8、端盖由铝合金压铸或用沙模铸造而成。n 铝合金为非导磁材料，具有漏磁少、轻便、散热性好等优点。n 为了提高轴承孔的机械强度，增加其耐磨性，有的端盖轴承座内镶有钢套。n 后端盖上装有电刷架，塑料或尼龙制成。352.2.4 端盖和电刷总成n 2 个电刷装在电刷架的孔内，由弹簧压在集电环上。n 电刷架2 种形式：外装式；内装式（淘汰）。n 电刷：铜粉+石墨粉（模压）n 电刷引线 接“蓄电池（它励）”n&后端盖接线端子（自励）36372.2.4 端盖和电刷总成n 前端装有带轮，n 其后有叶片式风扇n 前后端盖上分别有出风口和进风口n 风冷发电机382.2.5 国产交流发电机的型号n 根据行业标准QC/T
9、73-93 汽车电器设备产品型号编制方法，汽车交流发电机的型号为5部分:n n 为产品代号：有JF、JFZ、JFB、JFW 四种392.2.5 国产交流发电机的型号n 电压等级代号：112V、224V、66V。n 为电流等级代号：数字，含义见表2-1n 为设计序号：用阿拉伯数字表示。n 为 变 型 代 号：以 调 整 臂 位 置，从 驱 动 端 看，Y-右边、Z-左边、无-中间402.2.5 国产交流发电机的型号n 例如，桑塔拉,奥迪100 型轿车用的JFZ1913Z，其含义为:n 电压等级为12V、输出电流大于90A、第13 次设计、调整臂位于左边、整体式交流发电机。n 表2-1 电流等级代
10、号电流等级代号1 2 3 4 5 6 7 8 9电流值/A 19202930394049505960697079808990412.3 交流发电机的工作原理n 2.3.1 发电原理n 交流发电机的工作原理如图所示。F 励磁端E 搭铁B 输出端422.3.1 发电原理n 1、发电机内部有一个由发动机带动的转子（旋转磁场）n 2、磁场外有定子绕组，绕组有3 组线圈(3 相绕组)，三相绕组彼此相隔120432.3.1 发电原理n 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变化）而产生频率相同，幅值相等，相位相差120 的三相正弦交流电动势，波形如下图。
11、442.3.1 发电原理452.3.1 发电原理n 每相电动势的有效值为n E=4.44 k f N n k绕组系数，采用整距集中绕组时，k=1n f感应电动势的频率（HZ）n f=pn/60（p为磁极对数，n为转速）n N每相绕组的匝数（匝）n 每极磁通（Wb）462.3.2 整流原理n 定子绕组产生交流电，n 由 硅 整 流 二 极 管 组 成的 整 流 电 路 转 变 为直流电。472.3.2 整流原理n 二极管具有单向导电性：n 正向电压：导通、低阻；n 反向电压：截止，高阻。n 利 用 二 极 管 的 单 向 导 电 性，即 可 把 交 流 电 转 变 成 直 流电。482.3.2
12、整流原理n 由6 只硅二极管组成的三相桥式整流电路如右图所示。n n 导通原则：492.3.2 整流原理n 二极管VD1，VD2，VD3为正极管子，其正极分别接在发电机三相绕组的首端，负极连接在一起，在某一瞬间，正极电位最高正极电位最高者导通者导通；502.3.2 整流原理n 二极管VD4，VD5，VD 6为负极管子，其负极分别接在发电机三相绕组的首端，正极连接在一起，某一瞬间负极电位最低者导负极电位最低者导通通。512.3.2 整流原理n 每 一 时 刻 只 有2只 二 极 管 导 通，负 载 两 端 得 到 一 个 平稳的直流脉动电压。52532.3.2 整流原理n 有 的 发 电 机 具
13、 有 中 性 点接 线 柱，是 从 三 相 绕 组的 中 性 点 引 出 来 的，标记为“N”。n 输 出 电 压 为UN，称 中 性点电压。542.3.2 整流原理n 中 性 点 电 压 的 平 均 值 为发 电 机 输 出 电 压（平 均值）的一半n UN=1/2U n 该 电 压 一 般 用 来 控 制各种用途的继电器。552.3.2 整流原理n 有的发电机没有中性点接线柱，但是也把中性点电压充分的利用了（如夏利、桑塔纳发电机）。8 管交流发电机562.3.2 整流原理n 这些发电机在中性点处接上两只整流二极管，和三相绕组的六只整流二极管一道输出，可提高发电机功率10%15%。8 管交流
14、发电机572.3.3 励磁方式n 将电源引入到（转子）磁场绕组使之产生磁场称为励磁。n 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。n 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。582.3.3 励磁方式n 励磁方式有自励和他励两种。n 先他励，后自磁.n 当发电机转速较低，其电压低于蓄电池电压时，先由蓄电池向磁场绕组供电；592.3.3 励磁方式n 当发电机转速升高，其电压高于蓄电池电压时，发电机向自身的磁场绕组供电。602.3.4 九管交流发电机n 9 管交流发电机的基本结构和6 管交流发电机相同，所不同的是整流器。612.3.4 九管交流发
15、电机n 9 管交流发电机的整流器是由6 只大功率整流二极管和3 只小功率励磁二极管组成的交流发电机。622.3.4 九管交流发电机n 其中6 只大功率整流二极管组成三相全波桥式整流电路，n 对外负载供电632.3.4 九管交流发电机n 3 只小功率二极管与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。n 所以称3 只小功率管为励磁二极管。642.3.5 十一管交流发电机n 11 管交流发电机的整流器由8 只大功率整流二极管和3 只磁场二极管组成。n 其它结构和6 管交流发电机相同。652.3.5 十一管交流发电机n 11 管交流发电机的整流器，相当于9管交流发电机的整流器加2 只中性点整流管662.3.5 十一管交流发电机n 11 管发电机既能提高发电机功率，又使充电指示灯电路简化，应用较广。67