第一讲第二章交流发电机和调节器PPT讲稿.ppt

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1、第一讲第二章交流发电机和调节器第1页，共54页，编辑于2022年，星期二发电机的功能：发电、整流和调节电压第2页，共54页，编辑于2022年，星期二交流发电机的功能交流发电机的功能(1)发电用多槽带把发动机的旋转传输到皮带轮，转动电磁化的转子，在定子线圈中产生交流电流。(2)整流因为定子线圈中产生的电是交流电，它不能用于车辆上安装的直流电器装置，所以利用整流器将交流电变为直流电。(3)调节电压利用调节器调节发电机的电压，在发电机转速或负载发生变化时也能保持电压稳定。第3页，共54页，编辑于2022年，星期二第一节交流发电机的工作原理发电原理发电原理整流原理整流原理励磁方法励磁方法第4页，共54

2、页，编辑于2022年，星期二一、发电原理第5页，共54页，编辑于2022年，星期二第6页，共54页，编辑于2022年，星期二二、整流过程硅二极管具有单向导电性。整流过程实际上就是将具有单向导电性的硅二极管组成各种整流电路，把交流电变成直流电。第7页，共54页，编辑于2022年，星期二第8页，共54页，编辑于2022年，星期二三相桥式整流电路第9页，共54页，编辑于2022年，星期二第10页，共54页，编辑于2022年，星期二带中心抽头的交流发电机连接示意图中心点电压：UN=U/2第11页，共54页，编辑于2022年，星期二三、激磁方法激磁的类型：(1)自激：发电机利用剩磁自激(2)他激：蓄电池

3、供给激磁绕组电流的方式先他激、后先他激、后自激。自激。第12页，共54页，编辑于2022年，星期二九管交流发电机的原理图第13页，共54页，编辑于2022年，星期二九管交流发电机的原理图第14页，共54页，编辑于2022年，星期二第二节 交流发电机的构造发电机的作用是将来自发动机的机械能转变成电能。机械能通过皮带轮传给发电机。皮带轮带动转子转动发出交流电来。然后经二极管整流器整流变成直流电。第15页，共54页，编辑于2022年，星期二交流发电机的主要部件一、转子一、转子产生磁场二、定子二、定子产生交流电三、整流器：交流变直流三、整流器：交流变直流四、其他：产生磁场而将电流提供给转子的电刷和滑环

4、，使转子平滑转动的轴承、冷却转子、定子及二极管的风扇。所有这些部件均装在前后机架上。第16页，共54页，编辑于2022年，星期二交流发电机在汽车上的位置第17页，共54页，编辑于2022年，星期二第18页，共54页，编辑于2022年，星期二第19页，共54页，编辑于2022年，星期二一、转子是用来建立磁场的。是用来建立磁场的。由两块爪极、激磁绕组、轴和滑环等组成。由两块爪极、激磁绕组、轴和滑环等组成。“F”（或（或“磁场磁场”）接线柱和）接线柱和“”（搭铁）（搭铁）接线柱。接线柱。第20页，共54页，编辑于2022年，星期二工作原理由低碳钢制成的两块六爪磁极压装在转子轴上，其空腔内装有导磁用的

5、铁心，称为磁轭。铁心上绕有励磁绕组，励磁绕组的二根引出线分别焊在与轴绝缘的两个压装在轴上的滑环上。滑环与装在后端盖内的两个电刷相接触，两个电刷通过引线分别接在两个螺钉接线柱上。这两个接线柱即为发电机的“F”（磁场）接线柱和“-”（搭铁）接线柱。当这两个接线柱与直流电源相接时，便有电流流过励磁绕组，产生磁通，使两块爪极被分别磁化为N极和S极，形成犬牙交错的磁极，产生磁场，当发动机工作时，可在定子铁心内部形成交变磁场第21页，共54页，编辑于2022年，星期二转子装配图第22页，共54页，编辑于2022年，星期二二、定子第23页，共54页，编辑于2022年，星期二定子又叫电枢，是用来产生交流电动势

6、的。定子又叫电枢，是用来产生交流电动势的。由定子铁心和定子绕组组成。定子铁心一般由一组由定子铁心和定子绕组组成。定子铁心一般由一组相互绝缘的且内圆带有嵌线槽的圆环状硅钢片叠制相互绝缘的且内圆带有嵌线槽的圆环状硅钢片叠制而成。嵌线槽内嵌入三相对称的定子绕组。而成。嵌线槽内嵌入三相对称的定子绕组。绕组的绕组的连接方法连接方法 星形连接星形连接 三角连接三角连接 在三相绕组中所产生的电动势应是对称电动势，即电动势的大小相等、在三相绕组中所产生的电动势应是对称电动势，即电动势的大小相等、电位差互差电位差互差120 电角度。电角度。一般采用星形连接，即每相绕组的首端分别与整流一般采用星形连接，即每相绕组

7、的首端分别与整流器的硅二极管相接，作为交流发电机的交流输出端，器的硅二极管相接，作为交流发电机的交流输出端，每相绕组的尾端接在一起，形成中性点每相绕组的尾端接在一起，形成中性点N。第24页，共54页，编辑于2022年，星期二三、整流器将定子绕组将定子绕组产生的三相产生的三相交流电变成交流电变成直流电输出；直流电输出；其次，可阻其次，可阻止蓄电池的止蓄电池的电流向发电电流向发电机倒流。它机倒流。它一般有六个一般有六个硅二极管接硅二极管接成三相桥式成三相桥式全波整流电全波整流电路路。第25页，共54页，编辑于2022年，星期二第三节交流发电机的特性一、输出特性输出特性是指发电机端电压不变，即U=常

8、数的情况下，输出电流与发电机转速之间的关系，即I=f（n）的函数关系。第26页，共54页，编辑于2022年，星期二交流发电机的输出特性1 1、发动机转速低于额定转速、发动机转速低于额定转速n1n1时发电机不向外供电时发电机不向外供电2 2、发发电电机机达达到到额额定定功功率率时时的的转转速速定定为为额额定定转转速速n2n2，额额定定电流一般定为最大输出电流的电流一般定为最大输出电流的2 23 3。3 3、当当转转速速达达到到一一定定值值时时，无无论论转转速速增增加加多多少少电电流流都都不不再再增增加，即一定结构的发电机输出最大电流加，即一定结构的发电机输出最大电流ImaxImax有一定限制有一

9、定限制第27页，共54页，编辑于2022年，星期二二、空载特性空载特性是指发电机空载时，发电机端电压与转速之间的关系，即I=0时，U=f（n）的函数关系。交流发电机的空载特性第28页，共54页，编辑于2022年，星期二三、外特性外特性是指转速一定时，发电机的端电压与输出电流的关系，即n=常数时，U=f（I）的函数关系。交流发电机的外特性第29页，共54页，编辑于2022年，星期二外特性在转速变化时，发电机端电压有较大的变化，在转速恒定时，由于输出电流的变化对端电压也有很大影响，因此，要使输出电流稳定，必须配用电压调节器。高速时，当发电机突然失去负载时，端电压会急剧升高，这时电气设备中的电子元件

10、将有被击穿的危险第30页，共54页，编辑于2022年，星期二第四节 交流发电机的调节器基本原理：基本原理：E E=4.44KfN=4.44KfNK=K=绕组系数绕组系数f=f=感应电动势的频率感应电动势的频率N=N=每相绕组匝数每相绕组匝数=每极磁通每极磁通 第31页，共54页，编辑于2022年，星期二功用功用在在发发电电机机转转速速和和发发电电机机上上的的负负载载发发生生变变化化时时自自动动控控制制发发电电机机电电压压，使使其其保保持持恒恒定定，防防止止发发电电机机电电压压过过高高而而烧烧坏坏用用电电设设备备和和导导致致蓄蓄电电池池过过量量充充电电，同同时时也也防防止止发发电电机机电电压压过

11、过低低而而导导致致用用电电设设备备工工作作失失常常和和蓄电池充电不足蓄电池充电不足第32页，共54页，编辑于2022年，星期二一、电磁振动式调节器1.双级电磁振动式调节器第33页，共54页，编辑于2022年，星期二FT61型双级式电磁振动调节器线路原理图第34页，共54页，编辑于2022年，星期二FT61型调节器的工原理简述如下：调节器不工作时，低速触点K1闭合，高速触点K2处于开启状态。第35页，共54页，编辑于2022年，星期二发电机低速运转时，低速触点K1是闭合的，发电机的供给电压低于蓄电池电压。激磁电流由蓄电池供给（他激）。第36页，共54页，编辑于2022年，星期二磁场电流路径第37

12、页，共54页，编辑于2022年，星期二当发电机转速升到n1时，发电机电压稍高于第一级调节电压U1时，流经电磁铁线圈的电流产生的吸力克服弹簧拉力使K1打开，激磁电流路径发生了变化第38页，共54页，编辑于2022年，星期二磁场电流路径第39页，共54页，编辑于2022年，星期二当发电机转速超过n2又小于n3时，K1一直打开，R1一直串入激磁回路中，激磁电流和发电机端电压都随转速的升高而升高，低速触点失去调节作用，活动触点处于中间位置，称为失控区。第40页，共54页，编辑于2022年，星期二当发电机转速高于n3时，磁化线圈XL的吸力使高速触点K2闭合，将激磁绕组短路，激磁电流减小到零。第41页，共

13、54页，编辑于2022年，星期二二、晶体管电压调节器电磁振动式电压调节器结构复杂，重量和体积大，火花易烧蚀触点，寿命低，对无线电干扰大，具有一定的机械惯性和磁惯性，触点开闭动作迟缓。晶体管电压调节器以开关管代替触点，不但开关频率提高，且不会产生火花，调节效果好，具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高等优点，所以晶体管调节器使用愈来愈广。第42页，共54页，编辑于2022年，星期二晶体管调节器的基本电路Uab=UacUAB电压反向加在稳压 管VS上。R1的阻值是 这样确定的：当发电 机输出电压UAC达到规 定的调整值时（如桑 塔纳为13.514.5 V），UAB电压正好等 于稳压管W的反向击穿电压

14、。第43页，共54页，编辑于2022年，星期二当发电机未转动时，接通点火开关K，蓄电池加在R1两端的电压小于稳压管的反向击穿电压，DW处于截止状态，T1基极无电流也处于截止状态，T2导通，产生激磁电流第44页，共54页，编辑于2022年，星期二起动发动机后随着转速的升高，发电机端电压迅速上升。当R1上的检测电压UAC达到稳压管的反向击穿电压，DW导通，随即T1导通，T2截止，激磁电流降至零，使电压急剧下降，当下降到低于调整值时，DW又恢复到截止状态，T1截止，T2导通，如此反复。第45页，共54页，编辑于2022年，星期二三、集成电路调节器1967年美国通用汽车公司把集成电路调节器作为一个部件

15、，装在交流发电机上。汽车上采用的集成电路调节器，通常是并用半导体技术和薄膜（或厚膜）技术的混合集成电路。集成电路调节器有如下优点：由于它是用树脂封装的，能防潮及泥土、油污等溅污，并在130的高温环境正常工作。由于内部无可移动零件，能承受较大的振动和冲击。体积小、重量轻，可以作为一个标准件装到发电机上。电压调节精度高，在调节转速范围内电压变化不大于0.1V，这对汽车上其他电子（特别是ECU）设备很重要。能通过较大的激磁电流（可达6A以上）。使用寿命长，一般能达16万km以上。第46页，共54页，编辑于2022年，星期二汽车用交流发电机实例奥迪、红旗第47页，共54页，编辑于2022年，星期二夏利

16、第48页，共54页，编辑于2022年，星期二第五节交流发电机充电系的过电压保护装置一、过电压的产生从过电压的性质来分，可分为瞬变性和非瞬变性过电压两种。1.非瞬变性过电压非瞬变性过电压，主要是由于发电机调节器失灵，或其他故障引起发电机激磁电流未经过调节器，使发电机电压升高到不正常值。2.瞬变性过电压瞬变性过电压有以下几种情况：第49页，共54页，编辑于2022年，星期二（1）抛负载瞬变抛负载瞬变即交流发电机正在向蓄电池充电过程中与蓄电池连接导线突然脱开，或者在没有蓄电池的情况下，突然断开其他负载。（2）磁场衰减瞬变磁场衰减瞬变即交流发电机的激磁绕组，由于点火开关（或电源开关）转到断开位置而与蓄

17、电池突然中断时，就会产生按指数衰减的负脉冲电压。（3）点火系瞬变（4）切换电感性负载瞬变在汽车运行中，切换一个电感性辅助电器（电喇叭、刮水器、电风扇、螺线管继电器等），都会产生自感引起的瞬变过电压。第50页，共54页，编辑于2022年，星期二二、过电压的保护从理论讲，防止过电压有两种可能的方案：一、提高电子设备的定额。这种方法不增加系统中的电气元件，但很不经济。二、增加过电压保护装置。过电压保护装置吸收电系中可能产生的各种瞬变性过电压电能，保护电子设备中各电子元件正常工作。第51页，共54页，编辑于2022年，星期二1.稳压管保护电路稳压管加继电器的浪涌保护装置正常情况下浪涌保护装置是不导通的

18、，当出现瞬时高压时，稳压管DW导通，电压只能升到DW的击穿电压。浪涌电压的能量通过DW搭铁消耗后，DW又恢复不导通状态。优点：1.反应迅速2.无功率消耗3.线路简单、工作可靠第52页，共54页，编辑于2022年，星期二2.可控硅过压保护电路波许自动复位可控硅过压保护电路图当电压高到足以击穿稳压管DW2时T3导通触发可控硅SCR继电器通过电流触点闭合其作用有2：1是峰值电流通继电器；2是短路SCR，及时使电路恢复正常第53页，共54页，编辑于2022年，星期二国产发电机规格发电机型号额定数据空载转速(r/min)满载转速(r/min)功率/W电压/V 电流/AJF11、JF13、JF132350142510002500JF12、JF233502812.510002500JF21、JF152、JF153500143610002500JF22、JF25500281810002500JF1000、JF21010002836100022502JF150150141110502000JF200200141510003500JF01175141313003500第54页，共54页，编辑于2022年，星期二