交流发电机及调节器.pptx
第1页/共75页第一节 交流发电机的构造第二节 交流发电机的工作原理第三节 交流发电机的特性第四节 触点式电压调节器第五节 电子电压调节器第六节 其他类型的交流发电机第七节 交流发电机及整流器的检修本章内容介绍第3页/共75页n转子v磁极部分：产生旋转磁场n定子（电枢）v产生三相交流电v由铁芯、三相绕组构成n端盖v支撑转子，安装和封闭内部构件v由前后端盖构成第一节 交流发电机的构造n风扇v散热n驱动带轮v将发动机转矩通过皮带轮带动转子旋转n电刷和电刷架v装在后端盖上，引入激磁电流第4页/共75页交流发电机的构造图后端盖后端盖负极管负极管正极管正极管散热板散热板电刷架电刷架电刷电刷转子转子定子定子前端盖前端盖风扇风扇驱动带轮驱动带轮第5页/共75页第6页/共75页n作用：产生旋转磁场n结构：v 滑环：将直流电源接入激磁绕组 一端与电刷相接，一端与激磁绕组相连v 转轴：带动转子旋转v 爪形磁极：形成多对磁极v 激磁绕组：通以电流后产生磁场v 磁轭：形成磁通路转转 子子图3.3 交流发电机的转子总成图3.4 交流发电机转子分解图第7页/共75页转子第8页/共75页图3.5 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定子作用：产生三相交流电定子的结构v 定子铁芯v 定子三相绕组定子三相绕组的连接v 星形连接v 三角形连接定定 子子第9页/共75页定子第10页/共75页定 子发电机定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀分布着36个槽，用来嵌放定子线圈。在定子槽内嵌放着定子线圈，有多种绕法组成三相绕组，以产生三相交流电第11页/共75页定子中三相绕组的绕法定子中三相绕组的绕法q要求1 1：在三相绕组中产生大小相等，频率相同的电动势v 每相绕组线圈个数、每个线圈的匝数和每个线圈的节距都完全相等v节距：每个线圈的两个有效边之间所间隔的定子槽数,Yv极距：相邻两异性磁极中心线之间的槽数v整距：是指同一个线圈的两个有效边所跨的电磁距离正好为一个极距第12页/共75页q要求2 2：三相绕组产生相位相差1201200 0的对称电动势 v三相绕组的起端或末端在定子槽内的排列，必须相隔1201200 0电度角 磁极对数P P6 6，定子槽数z z36,36,定子每一槽距的电度角a a 之间存在的关系第13页/共75页图3.6 交流发电机整流二极管安装示意图a）焊接式 b）电路图 c)压装式1正整流板.2负整流板作用：将三相交流电变为直流构成v散热板v后端盖v二极管二极管v正极管：接线柱为正，外壳为负，壳底红色标记；v负极管：接线柱为负，外壳为正，壳底黑色标记。整流器整流器压装在与机壳绝缘的元件板上，散热板与后端盖上的“磁场”(称为“B”或“十”、“F”)接线柱相连，是发电机的正极端子压装在另一元件板(或后端盖)上，与后端盖的”搭铁”、“E”、“-”)相连，是发电机的负极端子第14页/共75页整流桥第15页/共75页皮带轮第16页/共75页调节器第17页/共75页端盖v作用：支撑转子，安装和封闭内部构件v结构：v驱动端盖，前端盖v整流端盖，后端盖风扇v通风使电机散热皮带轮v将发动机转矩通过皮带轮带动转子旋转交流发电机的其他部分交流发电机的其他部分后端后端盖盖负极负极管管正极正极管管散热散热板板电刷电刷架架电电刷刷转子转子定子定子前端前端盖盖风风扇扇皮带轮皮带轮铝合金制成，漏磁小，重量轻，散热性能好第18页/共75页电刷和电刷架v装在后端盖上，引入磁场电流可直接从外部拆装结构须拆开电机端盖方可拆装结构第19页/共75页第20页/共75页（1 1）内搭铁型交流发电机）内搭铁型交流发电机 励磁绕组的一端经负电刷励磁绕组的一端经负电刷（E E）引出后和后端盖直）引出后和后端盖直接相连（直接搭铁）的发接相连（直接搭铁）的发电机电机（2 2）外搭铁型交流发电机）外搭铁型交流发电机 励磁绕组的两端励磁绕组的两端 (F(F和和E)E)均和端盖绝缘的发电机称均和端盖绝缘的发电机称为外搭铁型交流发电机，为外搭铁型交流发电机，标记为标记为F F1 1和和F F2 2a)内搭铁型交流发电机 b)外搭铁型交流发电机图3.10 交流发电机的搭铁型式电刷和外电路的连接型式第21页/共75页举例说明：JF 1 5 2JF 1 5 2；JFZ 1 9 13 Z JFZ 1 9 13 Z 交流发电机的型号交流发电机的型号JF产品代号产品代号电压等级电压等级设计序号设计序号电流等级电流等级变形代号变形代号JF JFZ JFB JFW6,1，2第22页/共75页第23页/共75页一、交流发电机的发电原理v基本原理v过程转子感应线圈通以电流，产生磁场发动机带动转子转动，形成旋转磁场导致定子线圈切割磁力线在定子线圈中产生感应电动势第三节第三节 交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理第24页/共75页第25页/共75页v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 式中式中 p p磁极对数磁极对数 n n发电机转速发电机转速(r/min)(r/min)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则产产生生的的三相电动势也是对称的。三相电动势也是对称的。第26页/共75页v定子3 3相绕组感生电动势的大小第27页/共75页二、交流发电机的激磁方式二、交流发电机的激磁方式v供给转子激磁绕组电流，让转子产供给转子激磁绕组电流，让转子产生足够磁场的方式生足够磁场的方式他激方式：发电机开始发电时，其电压低于蓄电池电压，由蓄电池给转子提供激磁电流，产生磁场自激方式：发电机电压输出额定电压时，发电机自身提供激磁电流给转子，产生磁场第28页/共75页三、交流发电机的整流原理三、交流发电机的整流原理v二极管的单向导电性二极管的单向导电性v三相桥式整流电路图三相桥式整流电路图v D1，D3，D5的导通情况v D2，D4，D6的导通情况图3.12 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第29页/共75页（1 1）二极管的导通原则）二极管的导通原则 当当3 3只只正正二二极极管管负负极极端端连连接接在在一一起起时时，正正极极端端电电位位最最高高者导通；者导通；当当3 3只只负负二二极极管管正正极极端端连连接接在在一一起起时时，负负极极端端电电位位最最低低者导通。者导通。（2 2）整流过程的分析）整流过程的分析 同同时时导导通通的的二二极极管管管管子子总是两个，正、负管子各一个。总是两个，正、负管子各一个。图 整流二极管导通分析2 2V V8 8V V5 5V V-3V-3V-7V-7V-9V-9V正正极极管管负负极极管管第30页/共75页汽车用硅整流二极管特点汽车用硅整流二极管特点允许的工作电流大，如ZQ50型二极管的正向平均电流为50A，浪涌电流为600A。承受反向电压的能力高，可承受的反向重复峰值电压在270V左右，反向不重复峰值电压在300V左右。只有一根引线（引出电极）根据引出电极的不同分为正二极管和负二极管。第31页/共75页几种电压及其大小几种电压及其大小相电压：线电压：发电机直流输出电压：二极管能承受最高反向电压：中性点接线柱直流电压：流过每个二极管的平均电流与负载电流的关系:I为负载电流相电压线电压A AB BC C第32页/共75页n中性点电压 在定子绕组为星形连接时，三相绕组的公共结点称为中性点。从三相绕组的中性点引一根导线到发电机外，标记为“N”。“N”点电压称为中性点电压。带有中性点接线柱的发电机，可用中性点电压来控制各种用途的继电器工作。图3.15 交流发电机中性点电压波形图第33页/共75页输出特性v定义 u 恒定时：f(I,n)；v输出特性曲线v交流发电机不需要电流调节器交流发电机特性交流发电机特性为何交流发电机不需要电流调节器？空载转速满载转速第34页/共75页v交流发电机的自身限流原理交流发电机的自身限流原理n定子阻抗n 电枢反应当转速很大时，定子线圈电阻可忽略，因此，当转速很大时，定子线圈电阻可忽略，因此，定子阻抗随转子转速增大而增大，使整个电路定子阻抗随转子转速增大而增大，使整个电路的阻抗增大，因此电流减小的阻抗增大，因此电流减小在发电机中两种磁场：转子旋转磁场；感应磁在发电机中两种磁场：转子旋转磁场；感应磁场场感应磁场方向与转子磁场方向相反，限制在定子中产生的感应电动势的大小第35页/共75页空载特性v空载特性曲线v发电机不带负载时，发电机的端电压和转速之间的关系空载转速之前：他激空载转速之后：自激且向蓄电池充电第36页/共75页汽车发电机的选配 1、计算车辆电器总负载；2、确定车辆常时工作时的负载；3、计算发动机在怠速情况下电机的输出功率；4、计算车辆在几个不同速度下电机的输出功率；5、确保电机能够承受车辆在过载情况下的电器负荷，即选配电机时应该留有一定量的安全余度；6、在特殊应用情况下应考虑电机的输出是否满足电器要求，如在怠速情况下是否可以给空调及车辆照明灯供电。根据以上结果对照电机输出特性曲组选择相应的电机并确定传动比第37页/共75页外特性vn=n=常数：u=f(I);u=f(I);v外特性曲线v特点n1n2n3nmax转速对电压影响大：转速越高，电压、电流越大，输出功率越大负载对电压影响大：转速一定，输出功率一定，电流与电压成反比，电流随负载变化而变化，引起电压变化交流发电机必须有电压调节器第38页/共75页一、电压调节原理第五节第五节 交流发电机调节器交流发电机调节器v交流发电机输出电压与定子感应电动势成正比交流发电机输出电压与定子感应电动势成正比v感应电动势的计算公式感应电动势的计算公式v电压调节器通过调节输入到转子线圈中的激磁电流电压调节器通过调节输入到转子线圈中的激磁电流的大小，来调节磁通量的大小，来调节磁通量 的大小，从而调节输出的大小，从而调节输出电压的大小电压的大小二、电压调节方式n连续作用的调节器：激磁电流的改变是连续的n脉宽调制式调节器：激磁电流的改变是跳跃性的第39页/共75页三、交流发电机调节器的分类触点式电压调节器 电子电压调节器 1、触点式电压调节器特点分类（按触点对数）u单极式u双极式第40页/共75页2 2、电子电压调节器、电子电压调节器特点分类v按结构形式l 晶体管式l 集成电路式v按搭铁形式l 内搭铁式：晶体管串联在调节器电源 端子“+”与磁场绕组端子“F”间 l 外搭铁式：晶体管串联在调节器磁场绕组端子“F”与搭铁端子“-”间第41页/共75页3、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、广州本田等轿车发电机上使用了这种调节器。第42页/共75页通过调节激磁电流回路电阻（连续式）双触点电压调节器触点式电压调节器RK1K2第43页/共75页国产FT61FT61型电压调节器（双触点）n结构n工作过程B Bk1k1k2k2R1R1R2R2R3R3磁化磁化线圈线圈磁场磁场线圈线圈电路简化图电路简化图F F第44页/共75页单极电压调节器的灭弧过程单极电压调节器的灭弧过程FT111FT111型单极触点电压调节器吸收电容C、续流二极管D、扼流圈L第45页/共75页脉宽调制式调节方式脉宽调制式调节方式无触点调节器无触点调节器电子电压调节器的优点电子电压调节器的优点v结构简单、工作可靠、故障少结构简单、工作可靠、故障少v对无线电设备干扰少对无线电设备干扰少v使用寿命长使用寿命长v调节精度高调节精度高电子电压调节器第46页/共75页基本构成v开关控制部分（分压电路）v信号检出部分（第一级开关电路）v电子开关部分（第二级开关电路）v辅助元件及电路晶体管调节器外搭铁型晶体管电压调节器外搭铁型晶体管电压调节器第47页/共75页信号检出部分信号检出部分外搭铁式调节器工作原理n 开关控制部分n电子开关部分n工作过程第48页/共75页U UVSVSU UVSVS内搭铁型交流发电机及电压调节器内搭铁型交流发电机及电压调节器A AB BC C第49页/共75页JFT126、246型晶体管调节器型晶体管调节器第50页/共75页交流发电机电压检测法检测点的电压与发电机的端电压成正比 蓄电池电压检测法检测点的电压与蓄池电压成正比 集成电路调节器第52页/共75页检测点P P点电压 发电机电压检测法检测点P加到稳压管VD1两端的反向电压与发电机的端电压UB成正比第53页/共75页优缺点v省去信号输入线v当发电机到蓄电池的电路上压降损失较大时，会导致蓄电池的端电压偏低而引起蓄电池充电不足v大功率发电机多采用蓄电池电压检测法，使蓄电池电压得以保证 第54页/共75页缺点蓄电池电压检测法当BBAT或者SBAT之间线路断开时，就检测不到发电机电压，使发电机电压失控P点电压与蓄电池电压成正比第55页/共75页交流发电机类型第七节 其他类型交流发电机v按总体结构分 （1）普通交流发电机：无特殊装置，无特殊功能特点，使用时需要配装电压调节器。（2）整体式交流发电机：发电机和调节器制成一个整体安装在发电机内部。（3）带泵的交流发电机：发电机和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起。（4）无刷交流发电机：不需要电刷。（5）永磁交流发电机：转子磁极为永磁铁制成第56页/共75页图3.19 交流发电机结构外型a)JF1522A型交流发电机 b)捷达JFZ1813型交流发电机 c）JFB1712型交流发电机第57页/共75页图3.23 桑塔纳轿车用整体式外搭铁型11管发电机电路原理图1交流发电机 2电压调节器 3调节器的传感器第58页/共75页v按整流器结构分 （1）6管交流发电机。例JF1522（东风汽车用）（2）8管交流发电机。例JFZ1542（天津夏利汽车用）（3）9管交流发电机。例（日立、三凌、马自达汽车用）（4）11管交流发电机。例JFZ1913Z（奥迪、桑塔纳用）v按励磁绕组搭铁型式分 （1）内搭铁型交流发电机。（2）外搭铁型交流发电机。注意：交流发电机搭铁型式不同，所配用的调节器及接线方法不同，充电系故障检查方法也不同，使用时应予注意，否则发电机不发电，调节器不工作。第59页/共75页组成：6 6只组成三相全波桥式整流电路，2 2只是中性点二极管，对中性点电压进行全波整流 8管交流发电机 第60页/共75页加装中性点二极管的交流发电机在结构不变的情况下可以提高发电机的功率10%10%15%15%中性点二极管提高发电机功率的原理 v中性点电压瞬时值高于三相绕组的最高值时v中性点电压瞬时值低于三相绕组的最低值时v中性点参与了对外输出，所以能提高输出功率 第61页/共75页组成v6 6只大功率整流二极管：三相全波桥式整流电路，对外负载供电 v3 3只小功率励磁二极管：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；v充电指示灯 9 9管交流发电机 第62页/共75页图 LR160-708型9管交流发电机电路图1点火开关 2主继电器 3熔丝 4充电指示灯日立LR160-708型整体式外搭铁型9管交流发电机电路图第63页/共75页组成v8 8只大功率整流二极管（其中2 2只中性点二极管）v3 3只磁场二极管 1111管交流发电机 注意励磁电路以及充电电路第64页/共75页（2 2）充电指示灯电路：）充电指示灯电路：充电指示灯作用充电指示灯作用 指示发电机是否有故障；指示发电机是否有故障；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。（3 3）充电指示灯的工作原理：）充电指示灯的工作原理：当当点点火火开开关关接接通通时时，发发电电机机未未发发电电，由由蓄蓄电电池池供供给给磁磁场场电电流流。此此时时充充电电指指示示灯灯亮亮，表表示示蓄蓄电电池池放放电电，发发电机他励。电机他励。当当发发动动机机启启动动后后，转转速速升升高高到到怠怠速速及及其其以以上上时时，发发电电机机应应能能正正常常发发电电并并对对外外输输出出，此此时时，磁磁场场电电流流由由发发电电机机供供给给，发发电电机机自自励励发发电电。若若没没有有熄熄灭灭,说说明明发发电电机机不不发电或充电指示灯电路有故障。发电或充电指示灯电路有故障。发发电电机机熄熄火火后后，由由于于发发电电机机不不再再发发电电，如如果果没没有有关关断断点点火火开开关关，蓄蓄电电池池会会通通过过磁磁场场电电路路向向励励磁磁绕绕组组放放电电，充充电电指指示示灯灯会会再再次次发发亮亮，可可提提醒醒驾驾驶驶员员关关断断点点火火开开关关，避避免免蓄蓄电电池池放放电电时时间间过过长长烧烧坏坏励励磁磁绕绕组组和和引引起起蓄蓄电电池池亏亏电。电。第65页/共75页结构：没有电刷和集电环类型v爪极式爪极式v激磁机式激磁机式v永磁式永磁式 优点v不会因为电刷及滑环的磨损和接触不良造成励磁不会因为电刷及滑环的磨损和接触不良造成励磁不稳定或发电机不发电等故障不稳定或发电机不发电等故障v工作时无火花，减小了无线电干扰。工作时无火花，减小了无线电干扰。无刷交流发电机 第66页/共75页图3.24 爪极式无刷交流发电机的结构1外型 2后轴承 3防护罩 4整流器 5壳体 6定子 7磁轭 8励磁绕组接头 9励磁绕组 10爪极 11前端盖12风扇 13带轮爪极式无刷交流发电机的结构及工作原理第67页/共75页v爪极式无刷交流发电机的特点 优点：结构简单、维护方便、工作可靠，不存在电刷与滑环接触不良导致的发电不稳或不发电故障；缺点：爪极间连接工艺困难，由于磁路中间隙加大，发电机相同输出功率下需加大励磁电流。第68页/共75页额定电压额定电压 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，只是在发动机启动阶段略有变化，正常比较稳定，只是在发动机启动阶段略有变化，正常情况下，发动机达到怠速转速时，发电机的输出电情况下，发动机达到怠速转速时，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的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额定电压空载转速空载转速 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速，空载转速在发电机出的初始转速值定为空载转速，空载转速在发电机出厂时通过试验确定，列入产品说明书。空载转速是厂时通过试验确定，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速比的主要依据，汽车设计时选择发动机和发电机速比的主要依据，也是发电机使用过程中性能是否下降的评价指标之也是发电机使用过程中性能是否下降的评价指标之一。一。交流发电机的性能指标交流发电机的性能指标第69页/共75页n额定电流和额定转速 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，为了评价发电机的对外输出电流能力，把发电机输出最大电流的2/3定为发电机的额定电流，达到额定电流时的转速定为额定转速。发电机出厂时，通过试验确定额定转速和额定电流，并列入产品说明书，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。几种国产交流发电机的主要性能指标交流发电机型号额定电压(V)空载转速(r/min)额定电流(A)额定转速(r/min)使用车型JFZ1913Z141050906000桑塔纳、奥迪JFZ1512Z141050556000广州标致JFZ2518281150275000切诺基JFZ1714141000456000依维柯JF13A141000253500NJ1060第70页/共75页广州本田充电系第71页/共75页1.1.简述交流发电机整流原理。2.2.简述交流发电机各部分功用。3.83.8管、9 9管、1111管交流发电机中的整流二极管与6 6管交流发电机有什么不同，各个二极管有何作用？4.4.组成发电机整流器的二极管有何特点？5.5.简述电子调节器的工作原理。6.6.充电系的故障有哪些？举例说明诊断方法。7.7.简述交流发电机各种特性的定义和特点。8.8.简述交流发电机为什么不需要电流调节器.简述交流发电机为什么需要电压调节器课后习题第74页/共75页感谢您的观看。第75页/共75页
