第二章 交流發(fā)電機

第二章交流發(fā)電機第1頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章交流發(fā)電機第一節(jié)概述第二節(jié)交流發(fā)電機的構造第三節(jié)交流發(fā)電機的工作原理第四節(jié)交流發(fā)電機的特性第五節(jié)觸點式電壓調(diào)節(jié)器第六節(jié)電子節(jié)電壓調(diào)節(jié)器第2頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述第3頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月一、發(fā)電機的作用發(fā)電機是汽車電器系統(tǒng)的另一個低壓電源。發(fā)電機的作用是將發(fā)動機的部分機械能變成電能，向除起動機以外的所有用電設備供電，并及時對蓄電池進行補充充電。第4頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月二、交流發(fā)電機的優(yōu)點單機功率大，體積小，質(zhì)量輕，節(jié)約銅材低速充電性能好結構簡單、故障少、壽命長、維修方便調(diào)節(jié)器的結構簡單很少產(chǎn)生干擾電波第5頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)交流發(fā)電機的構造

第6頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)交流發(fā)電機的構造目前，汽車用交流發(fā)電機主要是三相同步交流發(fā)電機。它包括交流同步發(fā)電機和硅二極管整流器兩部分。 以下是交流發(fā)電機的結構示意圖：第9頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月一、交流發(fā)電機的結構示意圖第10頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月一、交流發(fā)電機的結構示意圖第11頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月二、交流發(fā)電機的主要組成部分轉(zhuǎn)子定子前后端蓋、風扇及皮帶輪等第12頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月1、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是三相同步交流發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)磁場部分。它是由轉(zhuǎn)軸、兩塊爪形磁極、磁軛、激磁繞組、滑環(huán)等部件構成。第13頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月1、轉(zhuǎn)子當轉(zhuǎn)子繞組接通直流電源時，激磁繞組中便有激磁電流流過，從而時繞組產(chǎn)生六對相互交錯的磁極。第14頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月2、定子定子又稱電樞，是三相同步交流發(fā)電機產(chǎn)生三相交流電的部件。定子由鐵芯和三相繞組組成。第15頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月2、定子（定子繞組的繞線原則）1）為使三相電動勢大小相等，每相繞組的線圈個數(shù)和每個線圈的節(jié)距與匝數(shù)都必須完全相等。2）為使三相電動勢在相位上互差120度，三相繞組的起端A、B、C（或末端X、Y、Z）在定子槽內(nèi)的排列，必須相隔120度電角度（兩個槽的寬度相等）。第16頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月3、端蓋端蓋分前端蓋（驅(qū)動端益）和后端蓋（整流端蓋），其作用是支承轉(zhuǎn)子，安裝和封閉內(nèi)部構件。它們由非導磁材料鋁合金制成，漏磁少，質(zhì)量輕，散熱性能好。端蓋的中心有球軸承，外圍有通風孔和組裝螺孔。

第17頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1前端蓋前端蓋的外側為驅(qū)動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)的皮帶輪，所以又稱驅(qū)動端蓋。第18頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2后端蓋后端蓋內(nèi)裝有電刷和刷架。電刷有兩個，用于引入激磁電流。一個電刷引出線接到發(fā)電機后端蓋上的磁場接線柱（標記為“F”或“磁場”）上；另一個接鐵電刷的引線，用螺釘固定在后端蓋上（標記為“一”或“搭鐵”）。電刷都是利用壓簧與轉(zhuǎn)子上兩個滑環(huán)良好接觸。第19頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3風扇發(fā)電機的后端蓋上有進風口，前端蓋上有出風口，當皮帶輪與風扇一起旋轉(zhuǎn)時，使空氣高速流經(jīng)電機內(nèi)部進行強力通風冷卻。第20頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4皮帶輪皮帶輪是利用皮帶將發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩傳給轉(zhuǎn)子，通常用鋁合金制成。一般分為單槽和雙槽兩種。第21頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月4、整流器其作用是將三相交流電變?yōu)橹绷飨蛲廨敵?。它由一塊元件板和六只硅二極管組成。第22頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1元件板（又稱散熱板）第23頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1元件板元件板用鋁合金制成月牙形，與后端蓋用尼龍或其他絕緣材料制成的墊片隔開，并用螺栓通至后端蓋外部（作為發(fā)電機的火線接線柱）。元件板上壓裝三個硅整流二極正管。第24頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2硅整流二極管目前國內(nèi)外采用的交流發(fā)電機多為負極搭鐵。故壓裝在后端蓋上的三只硅二極管，其引線為二極管的負極，外殼為正極，俗稱負極管或反燒管，管殼底有黑色標記；壓裝在元件板上的三只硅二極管，其引線為二極管的正極，外殼為負極，俗稱正極管或正燒管，管殼底有紅色標記。第25頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月交流發(fā)電機的整流器，由六只硅二極管組成。六只硅二極管的安裝如圖所示:第26頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月三、交流發(fā)電機的類型按搭鐵性質(zhì)分：基本都是負極搭鐵，僅有解放CA10B用的JF13D為正極搭鐵。按通風性質(zhì)分：有風冷式、封閉式兩種。按安裝方式分：有單掛腳式、雙掛腳式、無掛腳（或稱抱持式）三種。第27頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月三、交流發(fā)電機的類型按結構形式可分為四大類：一般交流發(fā)電機，即JF型；帶真空泵交流發(fā)電機，即JFB型；帶電壓調(diào)節(jié)器的整體式交流發(fā)電機，即JFZ型；沒有電刷及集電環(huán)的無刷交流發(fā)電機，即JFW型。第28頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月四、交流發(fā)電機型號交流發(fā)電機的型號命名，依據(jù)的是QC/T73—1993《汽車電器設備型號編制方法》。目前國內(nèi)正規(guī)的命名方法：第29頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月JFXXXXX例如，JFW1311頭兩個字母“JF”表示交流發(fā)電機。后一個字母表示產(chǎn)品大類（無字母為一般交流發(fā)電機；“Z”表示帶調(diào)節(jié)器發(fā)電機；“B”表示帶真空泵交流發(fā)電機；“W”表示無刷交流發(fā)電機）。第一位數(shù)字表示電壓等級（“1”表示14V，“2”表示28V）第二位數(shù)字表示功率（W）：“1”表示≤180W“2”表示≤250W“3”表示≤350w、“5”表示≤500W“7”表示≤750W“8”表示≤1000W“9”表示＞1000W后兩位數(shù)字“11”表示設計順序號。所以JFW1311表示無刷交流發(fā)電機，14V，350W，設計序號為11。第30頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)交流發(fā)電機的工作原理第31頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月一、交流發(fā)電

機的發(fā)電原理交流發(fā)電機通電后產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，其磁力線切割定子線圈，從而在線圈內(nèi)產(chǎn)生交變電動勢。它產(chǎn)生交流電的基本原理，仍然是電磁感應原理。第32頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月二、三相交流發(fā)電機的工作原理

實際使用的交流發(fā)電機是三相同步交流發(fā)電機，即是指轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相同（同步轉(zhuǎn)速）的三相交流發(fā)電機。第33頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月三相交流發(fā)電機的工作原理 當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁力線和定子繞組之間產(chǎn)生相對運動，在三相繞組中產(chǎn)生交變電動勢，其頻率為： 式中p——磁極對數(shù)；n——發(fā)電機轉(zhuǎn)速（r／min）。第34頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月三、整流原理第35頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月三、整流原理利用硅二極管的單向?qū)щ娦钥砂呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟姟Ｈ鄻蚴饺ㄕ麟娐返恼髟砣鐖D所示。第36頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月l、元件板上三個正極管D1、D3、D5的正極分別接在發(fā)電機三相繞組的首端A、B、C。D1、D3、D5分別在三相交流電正半周期內(nèi)導通，且哪相電壓最高，則按該相繞組的正極管子導通。2、后端蓋上三個負二極管D2、D4、D6的負極分別接發(fā)電機三相繞組A、B、C。D2、D4、D6分別在三相交流電負半周期內(nèi)導通。且哪相電壓最低，則接該相繞組的負極管子導通。3、同時導通的正、負管子各一個。4、同時導通的兩個管子總是將發(fā)電機的電壓加在負載R兩端。第38頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)交流發(fā)電機的特性第39頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月交流發(fā)電機的特性有輸出特性、空載特性和外特性，其中以輸出特性最為重要。第40頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸出特性（曲線）交流發(fā)電機的輸出特性又稱負載特性或輸出電流特性。它是指發(fā)電機向負載供電時，保持輸出電壓恒定的情況下，發(fā)電機的輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的關系。第41頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸出特性（曲線分析）1、發(fā)電機的轉(zhuǎn)速甚低時，其端電壓低于額定電壓，此時發(fā)電機不能向外供電；當轉(zhuǎn)速達到空載轉(zhuǎn)速n1時，電壓達到額定值；當轉(zhuǎn)速高于空載轉(zhuǎn)速n1時，發(fā)電機才有能力在額定電壓下向外供電。所以空載轉(zhuǎn)速值n1常用作選擇發(fā)電機與發(fā)動機速比的主要依據(jù)。2、當轉(zhuǎn)速超過n1時，發(fā)電機輸出電流I將隨著轉(zhuǎn)速n的升高而增大；當轉(zhuǎn)速等于n2時，發(fā)電機輸出額定功率（即額定電流與額定電壓之積），故將轉(zhuǎn)速n2稱為滿載轉(zhuǎn)速。3、當發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到一定值時，發(fā)電機的輸出電流就不再隨轉(zhuǎn)速的升高而增大。這時的電流值稱為發(fā)電機的最大輸出電流或限流值。這個性能表明，交流發(fā)電機具有自動限制電流的自我保護能力。交流發(fā)電機的最大輸出電流約為額定電流的1.5倍。第42頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月二、空載特性（曲線）空載特性是指發(fā)電機空載時，發(fā)電機的端電壓與轉(zhuǎn)速之間的關系，即I=0時，u與n之間的函數(shù)關系。第43頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月二、空載特性（曲線分析）從曲線可以看出，隨著轉(zhuǎn)速的升高。端電壓上升較快，由他激轉(zhuǎn)入自激發(fā)電時，即能向鉛蓄電池進行補充充電，進一步證實了低速充電性能好的優(yōu)點。因此，空載特性是判定硅整流發(fā)電機充電性能是否良好的重要依據(jù)。第44頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月三、外特性（曲線）外特性是指轉(zhuǎn)速一定時，發(fā)電機的端電壓與輸出電流的關系。經(jīng)不同恒定轉(zhuǎn)速的試驗后，可輸出一組相似外特性曲線。第45頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月三、外特性（曲線分析）發(fā)電機的轉(zhuǎn)速越高，端電壓也越高，輸出電流也越大。轉(zhuǎn)速對電壓的影響較大，當保持在任一轉(zhuǎn)速時，端電壓均隨輸出電流的增大而相應下降。注意：端電壓受轉(zhuǎn)速和負載變化影響的交流發(fā)電機，必須配用電壓調(diào)節(jié)器才能保持電壓的恒定。否則，當發(fā)電機在高速運轉(zhuǎn)時，若突然失去負載，其電壓會突然升高，這時發(fā)電機中的二極管以及調(diào)節(jié)器內(nèi)的電子元件將有被擊穿的危險。第46頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)觸點式電壓調(diào)節(jié)器

第47頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車交流發(fā)電機必須配有電壓調(diào)節(jié)器與其聯(lián)合工作。這是因為交流發(fā)電機在結構一定、磁場強度不變的條件下，其輸出電壓的大小與發(fā)電機的轉(zhuǎn)速成正比，而發(fā)電機由發(fā)動機帶動，汽車正常行駛時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化范圍很大。為了使發(fā)電機電壓在不同的轉(zhuǎn)速下均能保持一定，這就必須裝置電壓調(diào)節(jié)器。電壓調(diào)節(jié)器有觸點式電壓調(diào)節(jié)器和電子電壓調(diào)節(jié)器。第48頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月觸點式電壓調(diào)節(jié)器它又可分為雙級觸點式電壓調(diào)節(jié)器（兩對觸點）和單級觸點式電壓調(diào)節(jié)器（一對觸點）兩種。這兩種觸點式電壓調(diào)節(jié)器基本原理都是以發(fā)電機的轉(zhuǎn)速為基礎，通過改變觸點的開閉時間，改變激磁電流，維持發(fā)電機電壓恒定。第49頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月

雙級觸點式電壓調(diào)節(jié)器第50頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月一、FT61型雙級觸

點式電壓調(diào)節(jié)器動觸點在兩個靜觸點中間形成一對常閉的低速觸點K1，另一對常開的高速觸點K2，能調(diào)節(jié)兩級電壓，故稱為雙級觸點式。高速靜觸點與金屬底座直接搭鐵。對外只有點火（或火線、電樞、A、S、十）和磁場（或F）兩個接線柱。低速觸點K1和加速電阻（助振電阻）R1、調(diào)節(jié)電阻（附加電阻）R2并聯(lián)；高速觸點K2與發(fā)電機激磁繞組并聯(lián)；溫度補償電阻R3串入磁化線圈電路中。另外還有電磁鐵芯，磁化線圈、活動觸點臂銜鐵，拉力彈簧等。第51頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理硅整流三相同步交流發(fā)電機相電壓有效值的變化規(guī)律前面已敘述過，其值為：又知硅整流發(fā)電機經(jīng)整流后輸出的直流電壓值為因此，整流發(fā)電機端電壓的高低，取決于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n和磁極磁通。保持電壓恒定的調(diào)控原理，只能在轉(zhuǎn)速升高時，相應減弱磁通，而磁通的減弱又只能以減小激磁電流來實現(xiàn)。反之亦然。第52頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月電

壓

調(diào)

節(jié)

過

程第53頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月二、FT70型雙級觸點式電壓調(diào)節(jié)器

FT70型調(diào)節(jié)器，可與JF01、JF11、JF21系列交流發(fā)電機配合使用，裝在CA10B等汽車上。這種調(diào)節(jié)器基本構造與FT61型調(diào)節(jié)器相似，但卻有以下特點：①靜觸點只有一個，且在中間位置，動觸點有兩個在動臂上，形成常閉的低速觸點，和常開的高速觸點。②所配電阻值與FT61型不同。該調(diào)節(jié)器的工作原理及工作過程與FT61型相同。

第54頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月三、雙級式調(diào)節(jié)器的不足之處雙級式調(diào)節(jié)器基本可滿足使用要求，但還存在一些不足之處：如觸點間隙過?。?.2mm～0.4mm），易燒蝕；從一級調(diào)壓到二級調(diào)壓中間有一失控區(qū)，使工作電壓上升0.5V，對充電不利；同時調(diào)節(jié)電壓受負載影響大。第55頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月

單觸點式電壓調(diào)節(jié)器第56頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月單觸點式電壓調(diào)節(jié)器帶滅弧系統(tǒng)的單級觸點式電壓調(diào)節(jié)器正是為了克服雙級式電壓調(diào)節(jié)器的以上不足而設計的。目前的帶滅弧系統(tǒng)的單級觸點式電壓調(diào)節(jié)器有兩種：FT111型調(diào)節(jié)器，配用12V發(fā)電機；FT211型調(diào)節(jié)器，配用24V發(fā)電機。第57頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月FT111

型調(diào)節(jié)

器的構

造第58頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月一、FT111型調(diào)節(jié)器的構造FT111型調(diào)節(jié)器的構造與雙級式調(diào)節(jié)器基本相同，都是由磁軛、鐵芯、磁化線圈、加速電阻、調(diào)節(jié)電阻、溫度補償電阻和觸點等組成的。不同的是：①FT111型調(diào)節(jié)器將雙觸點變成了單觸點。②FT111型調(diào)節(jié)器給觸點并聯(lián)了一套滅弧系統(tǒng)。由二級管D、扼流線圈Q2、電容器C組成D—Q2—C觸點滅弧系統(tǒng)。第59頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月二、滅弧電路的工作過程

①當發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高．電壓達到規(guī)定值時，磁化線圈Q1產(chǎn)生足夠大的吸力，使觸點K打開，于是R1、R2被串入電路，使發(fā)電機激磁電流急劇減小，電壓降低。②由于激磁電流發(fā)生突變，在激磁繞組中感應出一個浪涌電壓。結果在激磁繞組中產(chǎn)生了很高的自感電動勢。③其感應電流可通過二級管D扼流線圈Q2構成回路，起到續(xù)流作用，保護了觸點。④觸點K并聯(lián)一電容器C，通過扼流線圈Q2可以加速浪涌電壓的吸收，從而減小觸點間火花達到保護觸點的目的。第60頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月三、FT111調(diào)節(jié)器的優(yōu)點①因為只有一對觸點，調(diào)整保養(yǎng)容易。②觸點振動頻率高。這種調(diào)節(jié)器，除加速電阻外，還采用了具有退磁作用的扼流線圈Q2，所以提高了觸點的振動頻率，可改善電壓波形。③電火花和無線電干擾小。第61頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)電子電壓調(diào)節(jié)器第62頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第63頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電子電壓調(diào)節(jié)器的優(yōu)點與觸點式電壓調(diào)節(jié)器相比，電子電壓調(diào)節(jié)器有如下的優(yōu)點：1）結構簡單、工作可靠、故障少。2）由于電子調(diào)節(jié)器沒有觸點，故不會產(chǎn)生觸點火花，因而對無線電設備的干擾減小。3）使用壽命長。第64頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電子調(diào)節(jié)器的結構型式

電子調(diào)節(jié)器的結構型式一般有兩種：可拆式密封式第65頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月三、晶體管調(diào)節(jié)器的基本組成部分信號檢出部分也叫電壓敏感電路，它的作用是檢出高于規(guī)定的供電電壓，并將其變?yōu)榱硪恍盘栯妷?。開關控制部分它的作用是把這一信號電壓變?yōu)榭刂齐娮娱_關通斷的控制電壓。電子開關部分它的作用是按控制電壓的變化，改變發(fā)電機激磁繞組電路通斷時間比例的開關裝置。第66頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月四、晶體管調(diào)節(jié)器的工作過程當發(fā)電機電壓高于規(guī)定供電電壓時，電子開關即切斷激磁電流，使發(fā)電機輸出電壓迅速下降。當其降至規(guī)定電壓之后，開關又接通激磁電流。如此反復，實現(xiàn)如同振動式調(diào)壓器觸點振動的效果，控制發(fā)電機輸出電壓，使之穩(wěn)定不變。第67頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體管調(diào)節(jié)器的幾個實例第68頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月1、JFT126、JFT246型調(diào)節(jié)器第