汽車電器與電控技術(shù) 課件 2 交流發(fā)電機(jī)與電壓調(diào)節(jié)器技術(shù)

《汽車電器與電子控制技術(shù)》AutomobileElectricalEquipmentand

ElectronicControlTechnology第6講交流發(fā)電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)原理

第1章汽車電器技術(shù)

AutomobileElectricalTechnology

一、教學(xué)內(nèi)容1.交流發(fā)電機(jī)的分類2.交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理3.無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理二、教學(xué)要求1.掌握交流發(fā)電機(jī)的分類方法2.理解交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3.了解交流發(fā)電機(jī)的工作原理1.5交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理1.5.1交流發(fā)電機(jī)分類方法

按總體結(jié)構(gòu)、整流器結(jié)構(gòu)和磁場(chǎng)繞組搭鐵形式進(jìn)行分類1.按總體結(jié)構(gòu)分類——類型4種（1）普通交流發(fā)電機(jī)。既無(wú)特殊裝置，也無(wú)特殊功能和特點(diǎn)的發(fā)電機(jī)——二極管組成三相橋式整流器，輸出為直流電的發(fā)電機(jī)。（2）整體式交流發(fā)電機(jī)。機(jī)體帶電子調(diào)節(jié)器的交流發(fā)電機(jī)——大眾JFZ1913Z型（3）無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)。沒有電刷和集電環(huán)的交流發(fā)電機(jī)——如東風(fēng)車系用JFW2621型28V45A、斯太爾車系用JFW2518A型28V27A整體式交流發(fā)電機(jī)。（4）帶泵交流發(fā)電機(jī)。帶真空制動(dòng)助力泵的交流發(fā)電機(jī)。如JFB1712型交流機(jī)。分類方法1.5.1交流發(fā)電機(jī)的分類方法1.按總體結(jié)構(gòu)分類——類型4種2.按整流器結(jié)構(gòu)分類——類型4種（1）6管交流發(fā)電機(jī)。整流器由6只整流二極管組成三相橋式全波整流電路的交流發(fā)電機(jī)，如解放車系用JF1522A、JF1518交流發(fā)電機(jī)——普通交流發(fā)電機(jī)。（2）8管交流發(fā)電機(jī)。整流器由8只二極管組成的交流發(fā)電機(jī)，如JFZ1542型14V45A型交流發(fā)電機(jī)——增大輸出電流，提高輸出功率。（3）9管交流發(fā)電機(jī)。整流器由9只二極管組成的交流發(fā)電機(jī)，如斯太爾車系用JFZ2518A型28V27A整體式發(fā)電機(jī)——控制充電指示燈顯示蓄電池充放電狀態(tài)。（4）11管交流發(fā)電機(jī)。整流器由11只二極管組成的交流發(fā)電機(jī)，如大眾車系用JFZ1913Z型14V90A交流發(fā)電機(jī)——兼有8只和9只功能。1.5.1交流發(fā)電機(jī)的分類方法1.按總體結(jié)構(gòu)分類——類型4種2.按整流器結(jié)構(gòu)分類——類型4種3.按磁場(chǎng)繞組搭鐵形式分類（1）內(nèi)搭鐵型交流發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組的一端與發(fā)電機(jī)殼體連接。（2）外搭鐵型交流發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組的一端經(jīng)調(diào)節(jié)器后搭鐵。大多數(shù)汽車都采用外搭鐵型交流發(fā)電機(jī)。

1.5.2交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理1.5.1交流發(fā)電機(jī)的分類1.5.2交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)四部分組成：

轉(zhuǎn)

子5

定

子6

整流器4

端

蓋3、7整體式交流發(fā)電機(jī)：基本結(jié)構(gòu)+電壓調(diào)節(jié)器2（IntegratedCircuit，IC）

結(jié)構(gòu)組成第6講交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理1.5.1交流發(fā)電機(jī)的分類1.5.2交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.轉(zhuǎn)子組成：兩塊爪極3：每塊6個(gè)鳥嘴形磁極磁場(chǎng)繞組4：兩端焊接在集電環(huán)上鐵

芯：構(gòu)成導(dǎo)磁回路集

電

環(huán)1：連接電刷與磁場(chǎng)繞組功用：產(chǎn)生磁場(chǎng)——繞組通電產(chǎn)生6對(duì)N、S磁極第6講交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理2.定子組成：定子鐵芯5：內(nèi)圓帶槽環(huán)狀硅鋼片疊壓而成。定子繞組1：繞在鐵芯槽內(nèi)。功用：產(chǎn)生交流電。

第6講交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理3.整流器組成：整流二極管：6只，壓裝或焊接散

熱

板：2塊，鋁合金板1）安裝3只正極管，正整流板2）安裝3只負(fù)極管，負(fù)整流板第6講交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理3.整流器組成：連接：功用：將定子繞組產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。連接功用第6講交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理1.5.1交流發(fā)電機(jī)的分類1.5.2交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)4.端蓋組成：前、后端蓋：用鋁合金板卷壓焊接或砂模鑄造而成。前端蓋7：驅(qū)動(dòng)端蓋，外側(cè)裝有風(fēng)扇和驅(qū)動(dòng)帶輪，抽風(fēng)散熱。后端蓋3：電刷端蓋，安裝電刷組件，引入磁場(chǎng)電流。電刷組件：由電刷、電刷架和電刷彈簧組成。

支承轉(zhuǎn)子和定子總成，并用螺栓將部件連成一體。

端蓋功用1.5.2交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理1.5.1交流發(fā)電機(jī)的分類1.5.2交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.5.3交流發(fā)電機(jī)的工作原理發(fā)電原理+整流原理：磁路：鐵芯→N極→轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙→定子→→定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙→S極→鐵芯。

設(shè)計(jì)：轉(zhuǎn)子相鄰異性磁極（N與S）間的氣隙大于轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙，以使磁力線穿過定子鐵芯，定子繞組才能切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。原理：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場(chǎng)繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，定子繞組切割磁力線，三相繞組感應(yīng)產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位互差120°的正弦交流電動(dòng)勢(shì)eu、ev、ew。磁路1.5.2交流發(fā)電機(jī)的工作原理發(fā)電原理：——轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場(chǎng)繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，定子繞組切割磁力線，三相繞組感應(yīng)產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位互差120°的正弦交流電動(dòng)勢(shì)eu、ev、ew?！敵鲭妷翰ㄐ危赫医涣麟姟Ｓ行е礒Φ為：EΦ＝4.44KNfΦ＝CeΦn整流原理：三相橋式整流電路整流。發(fā)電原理整流原理1.5.3無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

無(wú)刷結(jié)構(gòu)1.5.3交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理

磁路設(shè)計(jì)發(fā)電原理1.5.3無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理

課程小結(jié)（6）這次課主要介紹了：1.交流發(fā)電機(jī)的分類方法2.交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理3.無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理

這一講是交流發(fā)電機(jī)的基本內(nèi)容，重點(diǎn)是無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。希望同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)、掌握重點(diǎn)。接下來(lái)請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。同學(xué)們，下次課再會(huì)！第7講交流發(fā)電機(jī)的工作特性主講：舒華教授

第1章汽車電器技術(shù)

AutomobileElectricalTechnology

一、教學(xué)內(nèi)容1.交流發(fā)電機(jī)的輸出特性2.交流發(fā)電機(jī)的限流保護(hù)原理3.交流發(fā)電機(jī)提高輸出功率的原理二、教學(xué)要求1.掌握交流發(fā)電機(jī)的限流保護(hù)原理2.理解交流發(fā)電機(jī)的輸出特性3.了解交流發(fā)電機(jī)提高輸出功率的原理1.6交流發(fā)電機(jī)的工作特性1.6.1交流發(fā)電機(jī)的工作特性國(guó)標(biāo)規(guī)定：汽車交流發(fā)電機(jī)的工作特性是以轉(zhuǎn)速為基準(zhǔn)的輸出特性來(lái)表示的。定義：發(fā)電機(jī)電壓在試驗(yàn)電壓Ut時(shí)，輸出電流I與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系——電流–轉(zhuǎn)速特性。試驗(yàn)電壓：12V發(fā)電機(jī)—13.5V—————24V發(fā)電機(jī)—27.0V性能指標(biāo)：

空載轉(zhuǎn)速nA

零電流轉(zhuǎn)速n0

最小工作電流IL

額定電流IR

最大電流Imax性能指標(biāo)輸出特性1.6.1交流發(fā)電機(jī)的工作特性1.空載轉(zhuǎn)速nA：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高到充電指示燈（或電流表）指示充電開始時(shí)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)n＞nA時(shí)，發(fā)電機(jī)才能對(duì)外輸出電流。意義

選擇發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)比依據(jù)。2.零電流轉(zhuǎn)速n0發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)電壓，但尚無(wú)電流輸出時(shí)的轉(zhuǎn)速。在電流–轉(zhuǎn)速特性曲線上與橫坐標(biāo)相交。實(shí)用意義1.6.1交流發(fā)電機(jī)的工作特性3.最小工作電流IL發(fā)電機(jī)U=Ut、轉(zhuǎn)速nL＝1500r/min時(shí)的輸出電流。nL稱為最小工作轉(zhuǎn)速，相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?！猲L反映發(fā)電機(jī)低速充電性能好壞。當(dāng)今汽車選用的蓄電池的容量越來(lái)越小，要求怠速時(shí)發(fā)電機(jī)應(yīng)對(duì)蓄電池充電。∴最小工作電流越大，低速充電性能越好。實(shí)用意義1.6.1交流發(fā)電機(jī)的工作特性4.額定電流IRU＝Ut、n＝nR時(shí)輸出的最小電流。nR＝6000r/minnR是輸出額定電流時(shí)允許的最高轉(zhuǎn)速。5.最大電流Imax發(fā)電機(jī)U＝Ut、n＝nmax時(shí)的輸出電流。國(guó)規(guī)：12V發(fā)電機(jī)nmax＝15000r/min———24V發(fā)電機(jī)nmax＝12000r/min。1.6.2交流發(fā)電機(jī)的限流保護(hù)原理

限流保護(hù)1.5.5交流發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)電壓——當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電流時(shí)，電樞反應(yīng)（定子繞組輸出電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，稱為電樞反應(yīng)）、漏磁通、鐵磁物質(zhì)的磁飽和以及整流二極管的非線性特性等因素，將會(huì)導(dǎo)致交流發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁通的分布變?yōu)榉钦曳植?，從而造成交流發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和輸出電壓的波形產(chǎn)生畸變，相電壓的實(shí)際波形如圖1-15（a）所示?！脭?shù)學(xué)方法可以分析證明，輸出電壓畸變的波形可以認(rèn)為是由圖1-15（b）所示的正弦基波和圖1-15（c）所示的三次諧波（波形頻率為基本頻率3倍的波）疊加而成。

相電壓波形1.5.5交流發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)電壓三相繞組電壓的基波電壓和三次諧波電壓波形：——盡管三相電壓的基波相位差為120°電角度

，但各相的三次諧波之間的相位是相同的（相位差為0）。1.5.5交流發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)電壓——當(dāng)采用Y形連接時(shí)，線電壓（輸出電壓）是兩相電壓之差，而三次諧波電壓大小相等，相位相同，可以互相抵消，所以對(duì)外輸出電壓反映不出三次諧波電壓?！?，相電壓可以反映出三次諧波電壓，且該三次諧波電壓的幅度隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高而升高。1.5.5交流發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)電壓

交流發(fā)電機(jī)增大輸出功率的原理

交流發(fā)電機(jī)增大輸出功率的原理8管交流發(fā)電機(jī)提高輸出功率的原理：實(shí)驗(yàn)證明：不改動(dòng)交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，加裝整流二極管，當(dāng)中高速運(yùn)行時(shí)，輸出功率比額定功率增大11%~15%。中高速：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過2000r/min，

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過800r/min。增大輸出電流課程小結(jié)（7）這次課主要介紹了：1.交流發(fā)電機(jī)的輸出特性2.交流發(fā)電機(jī)的限流保護(hù)原理3.交流發(fā)電機(jī)提高輸出功率的原理

這一講是交流發(fā)電機(jī)的基本特性，重點(diǎn)是交流發(fā)電機(jī)的限流原理和增大輸出功率的原理。希望同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)、掌握重點(diǎn)。接下來(lái)請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。同學(xué)們，下次課再會(huì)！第8講交流發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器主講：舒華教授

第1章汽車電器技術(shù)

AutomobileElectricalTechnology

一、教學(xué)內(nèi)容1.交流發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)原理與調(diào)節(jié)方法2.交流發(fā)電機(jī)電子調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)原理3.交流發(fā)電機(jī)電子調(diào)節(jié)器的工作特性二、教學(xué)要求1.掌握電壓調(diào)節(jié)原理與調(diào)節(jié)方法2.理解電子調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)原理3.了解電子調(diào)節(jié)器的工作特性1.7交流發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器1.7交流發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器1.7.1交流發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)原理

當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出電壓，防止輸出電壓過高而損壞電器設(shè)備，避免蓄電池過量充電。2.分類：機(jī)械式————觸點(diǎn)式分立元件式——體積大集成電路式——體積?。赫w式交流發(fā)電機(jī)功用1.7.1交流發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)原理

調(diào)節(jié)原理1.7.1交流發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)原理

1.7.2電子調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)原理1.調(diào)節(jié)方法：利用晶體管的開關(guān)特性，使磁場(chǎng)電流接通與切斷來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流。2.基本電路：四部分組成信號(hào)電壓監(jiān)測(cè)電路：R1、R2、VS信號(hào)放大控制電路：VT1、R3功率放大電路：三極管VT2保護(hù)電路：續(xù)流二極管VD1.7.2電子調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)原理

功用1.7.2電子調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)原理

1.7.3內(nèi)搭鐵型電子調(diào)節(jié)器

磁場(chǎng)電流電路1.7.3內(nèi)搭鐵型電子調(diào)節(jié)器

磁場(chǎng)電流電路1.7.3內(nèi)搭鐵型電子調(diào)節(jié)器

1.7.3內(nèi)搭鐵型電子調(diào)節(jié)器

1.7.3內(nèi)搭鐵型電子調(diào)節(jié)器

交流發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)過程

1.7.2電子調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)原理1.7.1交流發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)原理1.7.2電子調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)原理1.調(diào)節(jié)方法：2.基本電路：3.工作過程：4.保護(hù)原理：續(xù)流二極管VD在VT2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止瞬間，磁場(chǎng)繞組產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)（F端為負(fù)，E端為正）經(jīng)二極管VD構(gòu)成放電回路，防止VT2被擊穿。因?yàn)榉烹婋娏髁鹘?jīng)VD，所以VD稱為續(xù)流二極管。課程小結(jié)（8）這次課主要介紹了：1.交流發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)原理與調(diào)節(jié)方法2.交流發(fā)電機(jī)電子調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)原理3.交流發(fā)電機(jī)電子調(diào)節(jié)器的工作特性

這一講是交流發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)原理與特性，重點(diǎn)是電壓調(diào)節(jié)原理與調(diào)節(jié)方法。希望同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)、掌握重點(diǎn)。接下來(lái)請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。同學(xué)們，下次課再會(huì)！第9講電子式調(diào)節(jié)器的工作特性與信號(hào)電壓的取樣方式主講：舒華教授

第1章汽車電器技術(shù)

AutomobileElectricalTechnology

一、教學(xué)內(nèi)容1.交流發(fā)電機(jī)電子調(diào)節(jié)器的工作特性2.交流發(fā)電機(jī)電子調(diào)節(jié)器信號(hào)電壓的取樣方式3.交流發(fā)電機(jī)與電子調(diào)節(jié)器的試驗(yàn)二、教學(xué)要求1.了解交流發(fā)電機(jī)與電子調(diào)節(jié)器的試驗(yàn)方法2.理解電子調(diào)節(jié)器信號(hào)電壓的取樣方式3.掌握電子調(diào)節(jié)器的工作特性1.7交流發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器1.7.3電子調(diào)節(jié)器的工作特性

定義導(dǎo)通時(shí)間ton/ms截止時(shí)間toff/ms開關(guān)周期T/ms相對(duì)導(dǎo)通率τon相對(duì)截止率τoff3000419230.170.836000220220.090.919000123240.040.941.7.3電子調(diào)節(jié)器的工作特性—當(dāng)VT2截止時(shí)，If被切斷，發(fā)電機(jī)僅靠剩磁發(fā)電；交流機(jī)剩磁很少，工作上限很高，調(diào)節(jié)范圍很大?！涣靼l(fā)電機(jī)的輸出電壓不會(huì)失控。調(diào)節(jié)范圍1.7.4調(diào)節(jié)器信號(hào)電壓的取樣方式

取樣方式1.7.4調(diào)節(jié)器信號(hào)電壓的取樣方式

取樣電路優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1.7.4調(diào)節(jié)器信號(hào)電壓的取樣方式

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)取樣電路1.7.4調(diào)節(jié)器信號(hào)電壓的