汽车电器与电控技术 课件 2 交流发电机与电压调节器技术

《汽车电器与电子控制技术》AutomobileElectricalEquipmentand

ElectronicControlTechnology第6讲交流发电机的分类与结构原理

第1章汽车电器技术

AutomobileElectricalTechnology

一、教学内容1.交流发电机的分类2.交流发电机的基本结构与工作原理3.无刷交流发电机的结构特点与工作原理二、教学要求1.掌握交流发电机的分类方法2.理解交流发电机的结构特点3.了解交流发电机的工作原理1.5交流发电机的结构原理1.5.1交流发电机分类方法

按总体结构、整流器结构和磁场绕组搭铁形式进行分类1.按总体结构分类——类型4种（1）普通交流发电机。既无特殊装置，也无特殊功能和特点的发电机——二极管组成三相桥式整流器，输出为直流电的发电机。（2）整体式交流发电机。机体带电子调节器的交流发电机——大众JFZ1913Z型（3）无刷交流发电机。没有电刷和集电环的交流发电机——如东风车系用JFW2621型28V45A、斯太尔车系用JFW2518A型28V27A整体式交流发电机。（4）带泵交流发电机。带真空制动助力泵的交流发电机。如JFB1712型交流机。分类方法1.5.1交流发电机的分类方法1.按总体结构分类——类型4种2.按整流器结构分类——类型4种（1）6管交流发电机。整流器由6只整流二极管组成三相桥式全波整流电路的交流发电机，如解放车系用JF1522A、JF1518交流发电机——普通交流发电机。（2）8管交流发电机。整流器由8只二极管组成的交流发电机，如JFZ1542型14V45A型交流发电机——增大输出电流，提高输出功率。（3）9管交流发电机。整流器由9只二极管组成的交流发电机，如斯太尔车系用JFZ2518A型28V27A整体式发电机——控制充电指示灯显示蓄电池充放电状态。（4）11管交流发电机。整流器由11只二极管组成的交流发电机，如大众车系用JFZ1913Z型14V90A交流发电机——兼有8只和9只功能。1.5.1交流发电机的分类方法1.按总体结构分类——类型4种2.按整流器结构分类——类型4种3.按磁场绕组搭铁形式分类（1）内搭铁型交流发电机磁场绕组的一端与发电机壳体连接。（2）外搭铁型交流发电机磁场绕组的一端经调节器后搭铁。大多数汽车都采用外搭铁型交流发电机。

1.5.2交流发电机的结构原理1.5.1交流发电机的分类1.5.2交流发电机的基本结构四部分组成：

转

子5

定

子6

整流器4

端

盖3、7整体式交流发电机：基本结构+电压调节器2（IntegratedCircuit，IC）

结构组成第6讲交流发电机结构原理1.5.1交流发电机的分类1.5.2交流发电机的基本结构1.转子组成：两块爪极3：每块6个鸟嘴形磁极磁场绕组4：两端焊接在集电环上铁

芯：构成导磁回路集

电

环1：连接电刷与磁场绕组功用：产生磁场——绕组通电产生6对N、S磁极第6讲交流发电机结构原理2.定子组成：定子铁芯5：内圆带槽环状硅钢片叠压而成。定子绕组1：绕在铁芯槽内。功用：产生交流电。

第6讲交流发电机结构原理3.整流器组成：整流二极管：6只，压装或焊接散

热

板：2块，铝合金板1）安装3只正极管，正整流板2）安装3只负极管，负整流板第6讲交流发电机结构原理3.整流器组成：连接：功用：将定子绕组产生的交流电转变为直流电。连接功用第6讲交流发电机结构原理1.5.1交流发电机的分类1.5.2交流发电机的基本结构4.端盖组成：前、后端盖：用铝合金板卷压焊接或砂模铸造而成。前端盖7：驱动端盖，外侧装有风扇和驱动带轮，抽风散热。后端盖3：电刷端盖，安装电刷组件，引入磁场电流。电刷组件：由电刷、电刷架和电刷弹簧组成。

支承转子和定子总成，并用螺栓将部件连成一体。

端盖功用1.5.2交流发电机结构原理1.5.1交流发电机的分类1.5.2交流发电机的基本结构1.5.3交流发电机的工作原理发电原理+整流原理：磁路：铁芯→N极→转子与定子间的气隙→定子→→定子与转子间的气隙→S极→铁芯。

设计：转子相邻异性磁极（N与S）间的气隙大于转子与定子间的气隙，以使磁力线穿过定子铁芯，定子绕组才能切割磁力线而产生感应电动势。原理：转子旋转时，磁场绕组产生旋转磁场，定子绕组切割磁力线，三相绕组感应产生频率相同、幅值相等、相位互差120°的正弦交流电动势eu、ev、ew。磁路1.5.2交流发电机的工作原理发电原理：——转子旋转时，磁场绕组产生旋转磁场，定子绕组切割磁力线，三相绕组感应产生频率相同、幅值相等、相位互差120°的正弦交流电动势eu、ev、ew。——输出电压波形：正弦交流电。有效值EΦ为：EΦ＝4.44KNfΦ＝CeΦn整流原理：三相桥式整流电路整流。发电原理整流原理1.5.3无刷交流发电机的结构原理

无刷结构1.5.3交流发电机结构原理

磁路设计发电原理1.5.3无刷交流发电机结构原理

课程小结（6）这次课主要介绍了：1.交流发电机的分类方法2.交流发电机的基本结构与工作原理3.无刷交流发电机的结构特点与工作原理

这一讲是交流发电机的基本内容，重点是无刷交流发电机的结构特点。希望同学们认真复习、掌握重点。接下来请同学们根据讲授内容阅读教材，并在网上完成课后作业。同学们，下次课再会！第7讲交流发电机的工作特性主讲：舒华教授

第1章汽车电器技术

AutomobileElectricalTechnology

一、教学内容1.交流发电机的输出特性2.交流发电机的限流保护原理3.交流发电机提高输出功率的原理二、教学要求1.掌握交流发电机的限流保护原理2.理解交流发电机的输出特性3.了解交流发电机提高输出功率的原理1.6交流发电机的工作特性1.6.1交流发电机的工作特性国标规定：汽车交流发电机的工作特性是以转速为基准的输出特性来表示的。定义：发电机电压在试验电压Ut时，输出电流I与转速n之间的关系——电流–转速特性。试验电压：12V发电机—13.5V—————24V发电机—27.0V性能指标：

空载转速nA

零电流转速n0

最小工作电流IL

额定电流IR

最大电流Imax性能指标输出特性1.6.1交流发电机的工作特性1.空载转速nA：发电机转速逐渐升高到充电指示灯（或电流表）指示充电开始时的转速。当n＞nA时，发电机才能对外输出电流。意义

选择发电机与发动机传动比依据。2.零电流转速n0发电机电压达到规定的试验电压，但尚无电流输出时的转速。在电流–转速特性曲线上与横坐标相交。实用意义1.6.1交流发电机的工作特性3.最小工作电流IL发电机U=Ut、转速nL＝1500r/min时的输出电流。nL称为最小工作转速，相当于发动机怠速时发电机的转速。——nL反映发电机低速充电性能好坏。当今汽车选用的蓄电池的容量越来越小，要求怠速时发电机应对蓄电池充电。∴最小工作电流越大，低速充电性能越好。实用意义1.6.1交流发电机的工作特性4.额定电流IRU＝Ut、n＝nR时输出的最小电流。nR＝6000r/minnR是输出额定电流时允许的最高转速。5.最大电流Imax发电机U＝Ut、n＝nmax时的输出电流。国规：12V发电机nmax＝15000r/min———24V发电机nmax＝12000r/min。1.6.2交流发电机的限流保护原理

限流保护1.5.5交流发电机的中性点电压——当发电机输出电流时，电枢反应（定子绕组输出电流产生的磁场对磁场电流产生的磁场的影响，称为电枢反应）、漏磁通、铁磁物质的磁饱和以及整流二极管的非线性特性等因素，将会导致交流发电机内部磁通的分布变为非正弦分布，从而造成交流发电机感应电动势和输出电压的波形产生畸变，相电压的实际波形如图1-15（a）所示。——利用数学方法可以分析证明，输出电压畸变的波形可以认为是由图1-15（b）所示的正弦基波和图1-15（c）所示的三次谐波（波形频率为基本频率3倍的波）叠加而成。

相电压波形1.5.5交流发电机的中性点电压三相绕组电压的基波电压和三次谐波电压波形：——尽管三相电压的基波相位差为120°电角度

，但各相的三次谐波之间的相位是相同的（相位差为0）。1.5.5交流发电机的中性点电压——当采用Y形连接时，线电压（输出电压）是两相电压之差，而三次谐波电压大小相等，相位相同，可以互相抵消，所以对外输出电压反映不出三次谐波电压。——但是，相电压可以反映出三次谐波电压，且该三次谐波电压的幅度随发电机转速升高而升高。1.5.5交流发电机的中性点电压

交流发电机增大输出功率的原理

交流发电机增大输出功率的原理8管交流发电机提高输出功率的原理：实验证明：不改动交流发电机结构，加装整流二极管，当中高速运行时，输出功率比额定功率增大11%~15%。中高速：发电机转速超过2000r/min，

发动机转速超过800r/min。增大输出电流课程小结（7）这次课主要介绍了：1.交流发电机的输出特性2.交流发电机的限流保护原理3.交流发电机提高输出功率的原理

这一讲是交流发电机的基本特性，重点是交流发电机的限流原理和增大输出功率的原理。希望同学们认真复习、掌握重点。接下来请同学们根据讲授内容阅读教材，并在网上完成课后作业。同学们，下次课再会！第8讲交流发电机电压调节器主讲：舒华教授

第1章汽车电器技术

AutomobileElectricalTechnology

一、教学内容1.交流发电机电压调节原理与调节方法2.交流发电机电子调节器的结构原理3.交流发电机电子调节器的工作特性二、教学要求1.掌握电压调节原理与调节方法2.理解电子调节器的结构原理3.了解电子调节器的工作特性1.7交流发电机电压调节器1.7交流发电机电压调节器1.7.1交流发电机的电压调节原理

当发电机转速变化时，自动调节发电机的输出电压，防止输出电压过高而损坏电器设备，避免蓄电池过量充电。2.分类：机械式————触点式分立元件式——体积大集成电路式——体积小：整体式交流发电机功用1.7.1交流发电机电压调节原理

调节原理1.7.1交流发电机电压调节原理

1.7.2电子调节器的结构原理1.调节方法：利用晶体管的开关特性，使磁场电流接通与切断来调节发电机磁场电流。2.基本电路：四部分组成信号电压监测电路：R1、R2、VS信号放大控制电路：VT1、R3功率放大电路：三极管VT2保护电路：续流二极管VD1.7.2电子调节器的结构原理

功用1.7.2电子调节器的结构原理

1.7.3内搭铁型电子调节器

磁场电流电路1.7.3内搭铁型电子调节器

磁场电流电路1.7.3内搭铁型电子调节器

1.7.3内搭铁型电子调节器

1.7.3内搭铁型电子调节器

交流发电机的电压调节过程

1.7.2电子调节器的结构原理1.7.1交流发电机的电压调节原理1.7.2电子调节器的结构原理1.调节方法：2.基本电路：3.工作过程：4.保护原理：续流二极管VD在VT2由导通转为截止瞬间，磁场绕组产生的自感电动势（F端为负，E端为正）经二极管VD构成放电回路，防止VT2被击穿。因为放电电流流经VD，所以VD称为续流二极管。课程小结（8）这次课主要介绍了：1.交流发电机电压调节原理与调节方法2.交流发电机电子调节器的结构原理3.交流发电机电子调节器的工作特性

这一讲是交流发电机电压调节器的结构原理与特性，重点是电压调节原理与调节方法。希望同学们认真复习、掌握重点。接下来请同学们根据讲授内容阅读教材，并在网上完成课后作业。同学们，下次课再会！第9讲电子式调节器的工作特性与信号电压的取样方式主讲：舒华教授

第1章汽车电器技术

AutomobileElectricalTechnology

一、教学内容1.交流发电机电子调节器的工作特性2.交流发电机电子调节器信号电压的取样方式3.交流发电机与电子调节器的试验二、教学要求1.了解交流发电机与电子调节器的试验方法2.理解电子调节器信号电压的取样方式3.掌握电子调节器的工作特性1.7交流发电机电压调节器1.7.3电子调节器的工作特性

定义导通时间ton/ms截止时间toff/ms开关周期T/ms相对导通率τon相对截止率τoff3000419230.170.836000220220.090.919000123240.040.941.7.3电子调节器的工作特性—当VT2截止时，If被切断，发电机仅靠剩磁发电；交流机剩磁很少，工作上限很高，调节范围很大。——交流发电机的输出电压不会失控。调节范围1.7.4调节器信号电压的取样方式

取样方式1.7.4调节器信号电压的取样方式

取样电路优点缺点1.7.4调节器信号电压的取样方式

优点缺点取样电路1.7.4调节器信号电压的