汽車電工電子第4章汽車電動機與發(fā)電機課件

1、交流電動機4.1第四章 汽車電動機與發(fā)電機直流電動機4.2控制電動機4.3常用低壓電器4.4三相異步電動機的控制4.5車用發(fā)電機4.64.1 交流電動機 一、三相交流異步電動機的結構及工作原理1、基本組成：定子和轉子。三相籠型異步電動機結構及符號 旋轉磁場的產生 2、三相異步電動機的工作原理 3、三相交流異步電動機的工作過程 空載運行有載運行4、三相異步電動機的銘牌 二、三相交流異步電動機的起動和調速1、三相異步電動機的起動 （1）直接起動 （2）降壓起動 定子繞組串電阻降壓起動 2、調速 （1）變極調速 （2）變頻調速 變頻調速原理方框圖三、三相交流同步電動機的結構及工作原理1、結構 (a)

2、凸極式 (b)隱極式 同步電動機結構示意圖 2、工作原理 三相同步電動機工作原理3、同步電動機的起動 同步電動機的起動分兩個階段，即異步起動和牽入同步。常用的同步電動機起動方法有輔助電動機起動法、異步起動法和變頻起動法。 4.2 直流電動機 一、直流電動機的結構及工作原理 1、結構 直流電動機剖面圖 2、工作原理 3直流電動機的銘牌銘牌上標明了電動機的型號、額定數(shù)據(jù)及勵磁方式 磁極由直流電流勵磁，產生恒定磁場。兩磁極之間的轉子表面嵌有導體，導體中通入直流電流。由于轉子帶電導體在磁場中受到電磁力作用，產生電磁轉矩，使轉子旋轉。1.主磁極 2.勵磁繞組 3.電樞鐵心 4.電樞繞組 5.換向磁極 6

3、.換向極繞組二、直流電動機的起動和調速直流電動機的使用主要包括起動、反轉、調速和制動等。1、起動：起動電流很大，不允許直接起動。 2、反轉：改變電樞的電流方向，從而改變電磁轉矩方向，實現(xiàn)電動機反轉。 3、調速：在負載不變的情況下，通過人為方法改變電動機轉速的方法稱為調速。 （1）電樞串電阻：串聯(lián)電阻增大時，轉速下降；反之，轉速升高。 （2）改變電樞電壓 ：電樞電壓下降則轉速下降；反之，轉速升高。（3）改變主磁通：勵磁電流減小時，主磁通減小，轉速升高。三、汽車起動機簡介1對汽車起動機的基本要求（1）必須有足夠的轉矩和轉速（2）轉矩應能隨轉速的升高而降低2汽車起動機的組成與分類（1）汽車起動機的組

4、成：直流串勵式電動機、傳動機構和控制裝置。（2）起動機的分類：汽車起動機的種類很多，但電動機部分一般沒有大的差別，主要差異在傳動機構和控制裝置。汽車起動機按傳動機構的不同可分為慣性嚙合式起動機、電樞移動式起動機和強制嚙合式起動機。3汽車起動機的結構和工作原理（1）啟動電動機：啟動電動機為直流串勵式直流電動機，用永久磁鐵做磁極，沒有激磁線圈。增加負荷時轉速低，轉矩大。負荷減小時轉矩也相應減小，轉速提高。由于轉速隨負荷的變化有明顯的變化，適用于短時間內要求大轉矩 (大負載)的情況，符合啟動發(fā)動機的要求。1.端蓋 2.電刷架 3.接線柱 4.電樞 5.磁極固定螺釘 6.磁極鐵芯 7.勵磁繞組 8.電

5、刷（2）傳動機構傳動機構又稱離合機構或離合器，由單向離合器和傳動撥叉等部件構成。單向離合器屬于超速保護裝置，其作用是傳遞電動機轉矩以啟動發(fā)動機，在發(fā)動機啟動后自動打滑，保證電樞不致飛散。 a起動機靜止狀態(tài) b驅動齒輪與飛輪正在嚙合 c完全嚙合1.飛輪 2.驅動齒輪 3.單向離合器 4.撥叉 5.活動鐵芯 6.電磁開關 7.電樞 （3）控制機構控制機構也稱為操縱機構，其作用是控制起動機主電路的通、斷，驅動齒輪的移除和退回。起動機的控制部分分為直接操縱式和電磁操縱式兩種。電磁操縱式控制機構，也稱為電磁開關，目前廣泛使用。電路分析：啟動發(fā)動機時，接通總開關，點火開關置于起動檔時，起動繼電器觸點閉合，

6、電磁開關中的吸拉線圈和保持線圈電路被接通，產生磁場從而吸引鐵芯。鐵芯牽引撥叉，使小齒輪與飛輪齒圈嚙合。此時，流經吸拉線圈的電流經電動機的磁場線圈流入電樞，電動機慢慢旋轉起來，并使小齒輪和飛輪齒圈進行圓滑嚙合。4.3 控制電機一、伺服電動機伺服電動機在自動控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件，執(zhí)行控制指令，將指令信號轉換為轉軸上的角位移或角速度輸出。伺服電動機的指令信號通常是電壓信號，稱為控制電壓。伺服電動機按使用電源類型不同，分為交流伺服電動機和直流伺服電動機兩類。工作原理：交流伺服電動機的結構與單相電容式異步電動機相似。電動機定子上裝有互差90的兩相繞組，一相為勵磁繞組A1A2，接交流電源 ；另一相控制繞

7、組B1B2，接輸入信號 。勵磁繞組上串聯(lián)有電容，起移相作用。當交流電壓 和信號電壓 同時加在定子繞組上時，產生旋轉磁場，轉子隨之轉動。轉速的高低與信號的大小成正比。當 為零，即無控制信號輸入時，則不產生旋轉磁場，轉子起動轉矩為零，因此，轉子靜止不動。信號反相時，轉子反轉。二、步進電動機 定子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，其定子上裝有6個均勻分布的磁極，每對磁極上都繞有控制繞組，每相繞組首端A1、B1、C1接電源，末端A2、B2、C2相連，構成星形聯(lián)結。轉子也由硅鋼片疊壓而成，轉子形狀為凸極，稱為齒。當向A相繞組輸入電脈沖時，由于磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，于是產生磁場力使轉子鐵芯齒1、3與A相繞組軸

8、線對齊，若將電脈沖通入到B相繞組中，同理可知，轉子鐵芯齒2、4與相繞組軸線對齊，如定子繞組按的順序重復輸入電脈沖，轉子將按順時針方向一步一步轉動。電動機的轉速與輸入的電脈沖頻率有關，電脈沖的頻率越高，電動機的轉速越快。需要轉子反轉時，只需改變輸入電脈沖的順序即可。步進電動機與一般電動機不同，不是連續(xù)運轉的，而是一步一步轉動的，因此稱為步進電動機。4.4 常用低壓電器低壓電器是指額定電壓等級在交流1200V、直流1500V以下的電器，在電氣線路中起通斷、保護、控制或調節(jié)作用。低壓電器是電氣控制中的基本組成元件一、閘刀開關 二、鐵殼開關 閘刀開關的結構與符號 鐵殼開關 三、組合開關 組合開關 四、

9、按鈕 按鈕開關 五、熔斷器 熔斷器 六、交流接觸器 七、時間繼電器時間繼電器是一種以時間為參量的繼電器，具有延時分斷或接通觸點的作用?？諝庾枘嵝蜁r間繼電器是利用空氣阻尼的原理實現(xiàn)延時的，由電磁系統(tǒng)、延時機構和觸點3部分組成。時間繼電器的圖形符號如圖所示，文字符號為KT。 交流接觸器的外形、結構及符號空氣阻尼型時間繼電器的工作原理：當線圈得電時，因鐵芯被吸合，托板瞬時向下移動，推動瞬時動作觸點動作。此時，由于活塞桿上端連接氣室中的橡皮膜，向下移動受到空氣的阻尼作用，因此，活塞桿和杠桿不會立即跟隨鐵芯向下移動，而是緩慢下降。經過一段時間后，活塞桿下降到一定位置，通過杠桿的轉動才能推動延時動作觸點動

10、作，使動斷觸點斷開，動合觸點閉合。從線圈得電到延時動作觸點動作完成的一段時間即為空氣阻尼型時間繼電器的延時時間。延時時間的長短可通過上氣室進氣孔的延時調節(jié)螺釘調節(jié)進氣孔的大小來改變。線圈斷電時，彈簧恢復作用，上氣室中的空氣經排氣孔（單向閥）迅速排出，瞬時動作觸點和延時動作觸點都瞬時復位。八、熱繼電器：熱繼電器是一種過載保護電器，它利用電流熱效應原理工作，結構主要由發(fā)熱元件、雙金屬片和觸點組成。熱繼電器的發(fā)熱元件串接在被保護設備的電路中，當電路正常工作時，對應的負載電流流過發(fā)熱元件產生的熱量不足以使雙金屬片產生明顯彎曲變形；當設備過載時，負載電流增大，與它串聯(lián)的發(fā)熱元件產生的熱量使雙金屬片產生彎

11、曲變形，經過一段時間后，當彎曲程度達到一定幅度時，由導板推動杠桿，使熱繼電器的觸點動作，其動斷觸點斷開，動合觸點閉合。 a.外形 b.工作原理 c.符號九、空氣斷路器：空氣斷路器是一種自動切換電路故障的保護電器，主要由觸點、脫扣機構組成。 塑料外殼式斷路器 DZ15L系列漏電保護斷路器 符號4.5 三相異步電動機的控制 一、三相異步電動機的正、反轉控制線路 1、單向旋轉控制線路起動過程：SBst KM自+M+（起動）停止過程：SBstPKM-M-（停止） 2、正、反轉控制線路正轉過程： SBstFKMF自+M+（正轉） KMR-（互鎖）停止過程：SBstPKMF-M-（停止）反轉過程：SBst

12、RKMR自+M+（反轉） KMF-（互鎖） 二、三相異步電動機的降壓起動線路 1、三相異步電動機的降壓起動線路2、延時控制電路 串聯(lián)電阻降壓起動 時間繼電器控制串聯(lián)電阻降壓起動線路降壓起動過程： SBst1 KMF自+ M+（M串起動） 4.6 車用發(fā)電機發(fā)電機是汽車電氣系統(tǒng)兩個電源之一，與蓄電池并聯(lián)工作。發(fā)電機是車輛運行中的主要電源，在發(fā)電機發(fā)出的電能多于汽車電器所消耗的電能時，它能將多余的電能儲存在蓄電池中；當汽車電器用電超過發(fā)電機所輸出電能時，由蓄電池補充不足的電能（發(fā)動機啟動時起動機消耗的電能也是由蓄電池提供的）。發(fā)電機分為直流發(fā)電機和交流發(fā)電機。交流發(fā)電機具有體積小、重量輕、結構簡單

13、、維護方便、使用壽命長和低速充電性能好等特點，應用廣泛。交流發(fā)電機分為同步交流發(fā)電機和異步交流發(fā)電機。汽車應用的硅整流交流發(fā)電機為三相同步交流發(fā)電機。汽車發(fā)電機連接電路圖1交流發(fā)電機的特點 體積小、質量小、功率大、結構簡單、維修方便、使用壽命長。 發(fā)動機低速運轉時，對蓄電池的充電性能好。 蓄電池在起動發(fā)動機時消耗的電能可以很快被交流發(fā)電機充電補充，可相對減小蓄電池的容量。 交流發(fā)電機工作時，不產生明顯的火花，對無線電設備的干擾小。 由于交流發(fā)電機裝用了體積小的硅整流元件，將交流電轉換為直流電，因此外部電路簡單。2.汽車交流發(fā)電機工作特點 工作轉速范圍寬。現(xiàn)代汽車發(fā)動機的轉速范圍很寬，汽車交流發(fā)

14、電機的工作轉速范圍也很寬，一般在1000r/min12000r/min之間，因而對發(fā)電機的零部件的要求也較高。 負載變化范圍大。車輛運行過程中，電器的使用具有隨機性，從而使發(fā)電機的負載變化范圍大。 工作環(huán)境差。發(fā)動機工作時的振動、工作環(huán)境溫度的變化及灰塵等對發(fā)電機工作的穩(wěn)定性和可靠性都提出了更高的要求。 與蓄電池并聯(lián)，采用單線制，負極搭鐵（少數(shù)用于某些特定場合的發(fā)電機采用雙線制）。3.車用按點擊的分類車用交流發(fā)電機可按整流器結構、總體結構和搭鐵形式進行分類。按整流器結構不同，可分為六管發(fā)電機、八管發(fā)電機、九管發(fā)電機、十一管發(fā)電機等，這幾種交流發(fā)電機的基本結構相同，所不同的是整流器中的硅整流二極管的數(shù)量分別為6只、8只、9只、11只。4.車用發(fā)電機的結構車用三相交流同步發(fā)電機由轉子總成、定子總成、傳動帶輪、風扇、前后端蓋及電刷等部件組成。轉子結構定子結構與三相繞組的星形聯(lián)結圖電刷及電刷架5.車用發(fā)電機的工作原理同步發(fā)電機的定子結構與一般的異步電機相似，在疊壓而成的鐵芯上開槽，裝上定子三相繞組