《汽车电器与电子设备》课件广科大玉洁第二章发电机

第二章

交流发电机及调节器保障汽车正常工作的电源之一交流发电机图片由皮带驱动交流发电机图片第一节交流发电机的构造交流发电机一般由转子、定子、皮带轮、风扇、整流器、前后端盖和电刷组件等部分组成。

JF132型交流发电机组件图见图，p24交流发电机第一节交流发电机的构造一、转子功用：转子的功用是产生旋转磁场。组成：转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成。1、转子的组成（1）转子轴上压装着两块低碳钢制成的爪极，两块爪极各有四至八个鸟嘴形磁极（国产多为六个）,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和导磁用的铁芯(磁轭)。第一节交流发电机的构造问题：爪极为什么做成鸟嘴状？第一节交流发电机的构造（2）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，并与装在后端盖内的两个电刷相接触。第一节交流发电机的构造3）、旋转磁场的产生：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N极，另一块被磁化为S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。转子视频转子磁极制作成鸟嘴形，可使定子绕组感应产生的交流电动势近似于正弦曲线波形。第一节交流发电机的构造1.功用：定子是用来产生交流电的。2.组成：定子由定子铁芯和定子绕组组成。二、定子（电枢）第一节交流发电机的构造（1）定子铁芯由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁芯的槽中。（2）定子绕组1）三相绕组采用星形接法或三角形接法，都能产生三相交流电。2）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、相位互差120°的三相电动势。定子视频第一节交流发电机的构造3、定子线圈绕制原则磁极对数p=6对；定子槽数z=36槽;定子绕组相数3相；每个线圈匝数N=13匝;绕组联结方法：Y型联结绕制视频为了使三相绕组产生频率相同、幅值相等、相位互差120°电角度的三相对称电动势，在绕制三相绕组时，应合理确定绕组的安放位置。第一节交流发电机的构造三、整流器

1、作用：将交流电变成直流电、是交流发电机的关键部件；2、实现方式：利用二极管的单向导通性

3、整流器一般由6只硅整流二极管和安装整流管的散热板组成。整流器视频整流器总成大多数都装于交流发电机后端盖的外侧，在整流器总成外面再加装一个用薄铝板或薄铁板冲压而成的防护盖三、整流器（续）汽用整流二极管有正极管与负极管之分。3只正极管和3只负极管。引出电极为二极管正极的称为正极管，其上标有红色标记；引出电极为二极管负极的称为负极管，其上标有绿色或黑色标记第一节交流发电机的构造第一节交流发电机的构造四、端盖1.作用：固定转子、定子、整流器和电刷组件。2.材料：一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。3.电刷组件：装在后端盖上，有电刷、电刷架和电刷弹簧组成。4.电刷作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。端盖视频风扇视频滑环电刷视频五、交流发电机型号根据QC/T73-1993《汽车电器设备产品型号编制方法》规定，汽车交流发电机的型号组成如图所示。举例：JF132型交流发电机含义是什么？第二节交流发电机的工作原理第二节交流发电机的工作原理一、发电原理1.发电原理（1）发动机带动发电机内部转子旋转，产生旋转磁场。（2）磁场外发电机壳体（铁芯）上固定有3组线圈(3相定子绕组)，3相绕组彼此相隔120°。频率：p：磁极对数n：发电机转速发电原理视频第二节交流发电机的工作原理电动势瞬时值：每相电动势的有效值：结论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。第二节交流发电机的工作原理二、整流过程1.交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电，靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。2.二极管具有单向导电性,当给二极管加上正向电压时,二极管导通,当给二极管加上反向电压时,二极管截止。整流视频名词：正向电压？第二节幅交流梢发电机机的工作茧原理3.整流滥结果三相桥冠式整流焰电路中柳二极管垮的依次堤循环导挡通,使碍得负载RL两端得鸦到一个生比较平招稳的脉俩动直流敏电压。发电机讽输出的纪直流电悠压平均骆值为：式中：UAB—线电压俱；UΦ—相电压亲。每只二级色管的最大零反向电压荒是线电压叹的最大值第二节据交流发电亚机的工作怕原理.中性夸点（Y型接法）（1）概怠念：三相缠绕组的末洞端接到一司起形成中树性点，用N表示。（2）苍中性点元电压UN是通过三柿个搭铁的鸽负极管整血流后得到酒的直流电锡压（即三正相半波整绣流），故UN＝U/2（3）中性点奇电压用挖途：一捡般用来吩控制各迹种用途防的继电施器。如售磁场继齿电器、吨充电指承示灯继挤电器等修。（4）初中性点僵输出：惨在三相公绕组中瓣性点处腥接上两温只中性岁点二极迎管（功辩率管）吵，通过跌两只中返性点二项极管与吓桥式整喊流器正苏负极相输连，可黄提高发昂电机功汇率输出音10%附-15想%。第二节观交流发电耳机的工作匪原理三、激磁渐方法1.激磁倍：将电源移引入到磁谷场绕组使寄之产生磁尽场的过程穿称为激磁帅。2.方屑式：交饺流发电究机激磁蹈方式有晕自激和宇他激两附种。（1）他激：交流警发电机坝开始发沸电时，恋因二极边管死区目电压的革存在，桃需先由摊蓄电池恢供给激磁电流(责他激阶段)槽。（2）涝自激：当发翅电机电芳压达到穿蓄电池胁电压时渡，即由致发电机蝴自己供懂给激磁电流，奖即由他激转为自激。（3）他激的优点路：由蓄麻电池激磁可以尼较快进罩入自激状态。第二节惰交流搅发电机击的工作服原理交流发电钩机励磁电堂路第三节玩、交流狭发电机费的工作匠特性交流发电天机的工作蜓特点：转彩速变化范汗围大，对瓜于一般汽最油发动机误来说，其质转速变化屑比约为1棒：8，柴展油机约为黑1：5，隶因此分析汽胀车用交晚流发电曲机的特豆性必须旧以转速答的变化捕为基础度。交流发赠电机的靠特性有测：A.输出特际性B.空载特设性C.外特性其中以忽输出特眨性最为祝重要。第三节虑、交流些发电机赶的工作泻特性第三节硬、交流植发电机偷的工作刘特性一、输厘出特性1.概念：在发电巾机端电淘压U不变（对12V系列的卧交流发暮电机规交定为1遥4V，对24V系列的定装为28V）时，输截出电流食与转速矿之间的阔关系，即U=常数时，I＝f塞（n）的函数敢关系。第三节查、交流掏发电机山的工作动特性2.空载阔转速n1（1）倾发电机演转速小断于一定阴值n1时，对鲁外输出亦电流为们零。（2）当发电机判达到额定矩电压并能锈对外输出牧电流时的瓶最小转速n1，称为空兰载转速页。（3）空晨载转速常射用来作为青测试发电公机性能的眠参数之一腔。第三节、院交流发电浴机的工作思特性3.最大跌电流Imax发电机径输出电递流能力举随转速慌的升高苍而增大传，但曲乡丰线越来嘴越平坦唐，当转酱速达到检一定值如时，无焰论转速构增加多发少电流化都不再钳增加，即即一定江结构的索发电机组输出最艰大电流Imax有一定吊限制。允由此可未见，交汇流发电掘机自身抛具有限农制输出飘电流防推止过载店的能力侵，又称晶为自我逆保护能叠力。第三节、外交流发电刃机的工作招特性发电机自控动限流原因：1、定子绕味组有一定懂的感抗，交流发图电机定巾子绕组塞具有一丝式定的阻球抗Z，它由绕组匠的电阻r及感抗XL两部分组货成由于XL与n成正比签，故发侮电机定贪子绕组鱼的阻抗Z随发电机孙的转速升活高而增加蒜。2、定关子电流止增加时劫，由于治电枢反忠应的增擦强，也岔会使感纯应电动池势下降盖。两者共同乓作用的结搬果，当发京电机的转验速升高且仁负载电流饿达到最大宇值时，输洽出电流几嫂乎不随负英载电阻的颜减小或转植速的增加苍而增大。第三节批、交流辱发电机秃的工作俊特性总结交流发电洒机电压（点输出）一睡定时，发郊电机电流绵存在最大访值（无论历转速多高币），即发糟电机功率碰存在最大琴值。只要限制翻发电机输俯出电压即脾可限制发方电机输出惰功率。限制输假出电压待后，发学电机转亡速增加从，不会打出现由不于电流左过高，辨烧坏发佛电机的逐情况。疲如果发晓电机电支压过高鉴通常损闹坏用电姜设备。发电机辞出厂时弊，通过资试验，绘规定了要空载转如速与额薪定转速熔。在使纱用过程仅中，可谋通过检柴测这两阳个数据储来判断里发电机诸性能的萍好坏。第三节护、交流医发电机风的工作馅特性二、空管载特性是研究发云电机在空众载运行时薯，其端电寸压随转速马变化的关古系，即I＝0时，U=f牌（n）的曲线家，如图吧。空载特性绍可判断发阻电机低速六充电性能她好坏，也粥可看出发拘电机输出债电压是随监发电机转围速升高而闻增加。第三节、溉交流发电喜机的工作逝特性三、外特独性是研究什当发电弯机转速例一定时峰，其端臂电压与玩输出电侍流的关泼系，即n=常数时情，U=f（违I）的曲线牵。从外特性坛曲线可以吗看出发电任机电压受完负载影响研的程度：如果发额电机在熟高速运约转时，财突然失将去负载倾，发电客机电压迎会突然龄升高，艇致使发车电机及单调节器练等内部秆电子元棵件有被晌击穿的阁危险。也可以看淘出：发电汤机输出电橡压随转速膝变化情况筝。第四节帆电压锅调节器如何使隐保持输保出电压痛规定范葱围内？为什么需锤要调节器亮？感应电归动势Eφ的大小背与发电机转耳速n和每极磁通φ乘积成新正比原理：戏自动调踏节磁场庸电流使砍磁极磁棍通改变阀这一原至理来调讲节发电哥机输出惹电压。发电机转中速一定时供电压调节电压调键节器的缩慧功用:自动控制客发电机电势压，使其运保持恒定蹈，防止发浇电机电压授过高而烧密坏用电设姨备和导致伍蓄电池过局量充电，感同时也防爽止发电机评电压过低潮而导致用腾电设备工艰作失常和怜蓄电池充稠电不足。磁场电流怠如何调整摘？两种主矿要的调若整方式捏：1、通过嫌触点断开妻与闭合，唯使磁场电讲路的总电水阻值改稳变来调节脚磁场电流亏。对应的调性节器：电磁振坑动式调桐节器2、利用也大功率三浅极管的开编关特性，勇使磁场电伞流接通与躺切断来调痰节磁场电寸流。对应的抬调节器晃：电子式子调节器电磁振动辈式电子式第四节晶电压申调节器二、电磁迈振动式调日节器调节电压朱方法：通水过触点开未闭，使磁涉场电路的世电阻值改忆变从而调球节磁场电忙流大小改击变发电机与输出电压龙。特点：挂触点振孕动频率券慢，存固在机械对惯性和葵电磁惯脸性，电五压调节殿精度低聚，触点央易产生忽火花，厕对无线夕电干扰材大，可滔靠性差茄，寿命碍短。第四节遵电压魔调节器实例工作原短理R3：补偿电贫阻，由镍种铬丝制成虹，电阻值葡随温度变怖化小。R1：加速基电阻，K1接通时斤，磁化虎线圈3的电流狐由两部掠分组成话，由于I0很小，R1上的电压警降忽略不算计；K1打开后牺，R1上的电流稿增大，电茫压降上升微，磁化线速圈上的电汁压下降，I0迅速减猴小，加盟速铁心幅退磁，往加快K1闭合，筹提高触赖点振动偿频率。R2：调节严电阻电磁振皮动式调女节器调节电分压Ur既与弹簧嘱拉力以浊及衔铁宿与铁芯监间的气晶隙大小病有关,可以通过娘调节气隙层或弹簧拉悬力来得到惨所需的调辆节电压.就车调整谁调节电压怪通常都是自通过调节驶弹簧拉力塘来获得需许要的调节熔电压值。第四节淡电压裕调节器三、电子险电压调节眯器调节电群压方法故：利用滑功率管柳的开关粗特性，感将晶体三极薯管作为一只肺开关串联在发电流机磁场小电路中邀，根据六发电机北输出电准压的高况低，控盛制晶体绵三极管纱的导通忘和截止告来达到徐调节发愚电机磁制场电流绞使发电棉机输出脸电压稳撕定在某僚一规定损的范围带之内启动发动垫机后，随司着转速的累上升，发疼电机端电返压迅速上任升，当电碰压稍高于捕调整值时催，R1上的检把测电压UAC达到稳压佣管的反向旬击穿电压梨，VS导通，绳随即VT1导通，VT2截止，激筋磁电流降简至零，电熔压急剧下讲降，当下陡降到低于仇调整值时记，VS又恢复截阀止状态，VT1截止，VT2导通。佛如此反竟复，使瓜发电机浪端电压备维持在帐规定的冷调整值赖上。集成电魄路调节锈器集成电搜路调节孟器与发圾电机配但装在一比起的整读体式交倡流发电宝机既可直接扑检测发电床机输出电园压，也可质通过连接枯导线检测烤蓄电池端礼电压的变千化来调节熔发电机的淘输出电压调节器吧的使用一、调节举器正确使值用（1）调贵节器与交龟流发电机梳的电压等伙级必须一碑致，否则摊充电系统奋不能正常狱工作。（2）调阳节器与交比流发电机勾的搭铁型弦式必须一耕致。（3）交颈流发电机先的功率不矿得超过调群节器所能翁匹配的功互率。（4）倒线路连宝接必须垫正确。（5）吉调节器伏必须受吩点火（坐或电源施），开采关控制穴。（6）汽潜车停驶时概，应将点炎火（或电蔬源）开关刑断开。第五节稼交流躁发电机差充电系抢的过电斥压保护压装置第五节勒交流发电逼机充电系良的过电压孤保护装置一、过赤电压的产祖生1、非瞬庆变性过葛电压产生原因输：由于发抬电机调节核器失灵，忍或其它故为障引起发志电机激磁鉴电流未经投调节器，巩使发电机饶电压升高斧到不正常缺值。2、瞬变柔性过电驼压（1）抛负喷载过电伟压：明交流发服电机在予向蓄电育池充电镜过程中寇与蓄电脆池连接席的导线雪突然脱神开，或同者没有铺蓄电池驶的情况翁下，突冷然断开耗其它负他载第五节稼交流忙发电机至充电系掌的过电雹压保护尽装置2）磁场域衰减瞬跑变由于点火准开关转到委断开位置飘与蓄电池忌突然断开激，产生一素个按指数昨衰减的负犬脉冲电压络。3）点火局系瞬变点火系触斩点闭合或意断开时，星在初级线当圈中产生脸数百伏的旺自感电动扩势，并形俩成振荡。染正常情况斩下可以由恶蓄电池吸逆收，但在杨蓄电池脱植开时，这葡一浪涌电暗压将作用勇在调节器指上，造成绸损坏。4）切换果电感性牺负载瞬锡变会产生洒一个自策感电动娇势，引须起瞬变惹过电压纠。第五节趣交流标发电机敬充电系祝的过电欲压保护烧装置二、过竖电压的保阁护1稳压管锡保护电璃路增加一个波稳压管，璃当出现瞬冶时高压时虾，导通，活通过搭铁徒消耗能量复，之后恢长复到不导改通状态。优缺点斗：P41~捐42改进：可哪以采用功星率小的稳鹊压管。第六节众交流发电水机充电系羊的故障判窜断第六节搭交流仙发电机脸充电系删的故障刃判断故障现织象：不丧充电、置充电电猎流过大悠或过小直、充电条电流不扁稳定。充电系的表故障部位僚及原因（绑p43）第六节棚交流发电叮机充电系壁的故障判镜断第六节券交流爆发电机节充电系次的故障警判断第七节铃交流刑发电机貌的检查斧与测试一、整机雹检测1、用称万用表案测量各猪接线柱绍之间的此电阻值第六节穷交流晃发电机粥充电系男的故障遵判断磁场充电电总流小的健检查步瓦骤第六节泪交流发电唉机充电系伴的故障判忌断不充电技的检查族步骤第七节欠交流发电获机的检查峡与测试2、在给试验台辫上对发橡电机进都行发电弦试验第七节援交流发电昏机的检查搏与测试第七节摊交流发电革机的检查踩与测试3、用己示波器缝观察输孟出电压脉波形第七节念交流吹发电机桌的检查钟与测试二、解状体后的斜检查1、硅二艰极管的检渠查第七节据交流航发电机损的检查脾与测试2、磁默场绕组盈的检查第七节怖交流码发电机霉的检查叙与测试3、定子暖绕组的检朽查第七节劲交流辆发电机故的检查兴与测试三、晶俱体管调拐节器的越检查第八节立无刷交流艰发电机无刷交流讨发电机分唐为爪极式、仁感应子式锄和永磁式三种由于没驾有电刷肾和集电蛋环，所弟以不会专因为电船刷和集随电环的灾磨损和郑接触不悬良造成伞激磁不剖稳定或动发电机工不发电猛等故障鄙；同时素工作时雹无火花尘，也减霜小了无蹄线电干慰扰。1．爪极绵式无刷欣交流发逃电机的成结构及滔工作原剩理爪极式无嫁刷交流发狸电机磁场组绕组是静顷止的，它睡通过一个恢磁轭托架盼固定在后唱端盖上,所以不再投需要电刷皱。两个爪竹极中只托有一个皆爪极直劫接固定谨在电机量转子轴拆上，另阻一爪极饶则用非落导磁联退接环固瓣定在前穿一爪极放上。当军转子旋顿转时，抬一个爪夫极就带臣动另一瞎爪极一纹起在定促子内转起动,当磁场绕冲组中有直筑流电通过拍时，爪极档被磁化,,就形成了暮旋转磁场段。优点：（1）结构顾简单、杜维护方比便、工询作可靠（2）不存在祸电刷与集券电环接触庄不良导致英的发电不取稳或不发壮电故障。第八节阶无刷交流店发电机第八节北无刷交流步发电机2、感每应子式舅交流发班电机结构：由定子竭、转子役、整流黎器和机穿壳组成裂。它的惰转子是赤由齿轮弊状钢片利铆成，吐其上有繁若于个率沿圆周锡均匀分夹布的齿漏形凸极抹，而没辞有磁场颜绕组。虾磁场绕歇组和电箱枢绕组程均安放贷在定子宗槽中发电过程京：当磁场绕臂组3通人直浑流电后秋，在定泄子铁心1中产生固框定磁场（旅右上部、距左下部为S极；左迟上部、慎右下部缩慧为N极）。由倡于转子4凸齿部分谨磁通容易俩