第2章 交流发电机及调节器.ppt

第二章 交流发电机及调节器,第一节、概述 第二节、交流发电机构造及型号 第三节、交流发电机的工作原理 第四节、交流发电机的特性 第五节、电压调节器 第六节、交流发电机充电系统的使用维护 第七节、典型电源系电路连接及故障诊断 第八节、无刷交流发电机,第一节 概述,一、发电机的功用 发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电见图),,二、发电机的分类 汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，由于交流发电机在许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘汰，目前所有汽车均采用交流发电机，交流发电机按照不同的分类方法分为以下几类：,1、按发电机总体结构分为五类： 普通交流发电机 使用时需要配装电压调节器的发电机， 例JF132 （EQ140用） 整体式交流发电机 发电机和调节器制成一个整体的发电机，例奥迪、 桑塔纳轿车的发动机上装配的JFZ1813Z型发电机，别 克轿车的发动机上装配的是CS型发电机等带泵交流发电机 和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机， 例福建仙游电机厂生产的JFB1712发电机 无刷交流发电机 不需要电刷的发电机， 例JFW1913 永磁交流发电机 磁极为永磁铁制成的发电机,2、按装用的二极管数量分类 六管交流发电机 例JF1522（东风汽车用） 八管交流发电机 例JFZ1542（天津夏利汽车用） 九管交流发电机 例（日本日立、三凌、马自达汽车用） 十一管交流发电机 例JFZ1913Z（奥迪、桑塔纳汽车用）,3、按磁场绕组搭铁形式两分类 内搭铁型交流发电机： 磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相联），另一端接发电机调节器F。

如EQ1090车用JF132发电机 外搭铁型交流发电机： 磁场绕组的一端接电源，另一端（负极）接入调节器F，通过调节器后再搭铁如CA1092车用JF1522发电机第二节、交流发电机的构造与型号 一、交流发电机的构造 二、交流发电机的型号,一、交流发电机的结构,交流发电机都由两部分组成：三相同步交流发电机和硅二极管整流器JF132型交流发电机组件图,交流发电机的结构,交流发电机的电路,（一）三相同步交流发电机 由转子、定子、前后端盖、风扇及皮带轮等组成 1、转子,转子的功用是产生旋转磁场 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组（转子线圈）和磁轭（铁芯）励磁绕组绕在铁芯上，铁芯压装在两块极爪之间的转子轴上 集电环（滑环）由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极当转子转动时，就形成了旋转的磁场当线圈通电后，产生轴向磁通，使两爪极磁化，形成N、S极。

爪极设计成鸟嘴形的目的是使磁场成正弦分布，电枢线圈产生的感应电动势近似于正弦波形，转子每转一周，定子的每相电路上就能产生周波个数等于磁极对数的交流电动势2、 定子（又叫电枢）,定子铁心 定子绕组,,,定子的功用是产生交流电 定子由定子铁心和定子绕组组成 见图,定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中 定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电 三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势定子绕组 1）每相绕组的线圈个数、每个线圈的节距和匝数，必须完全相等 每个线圈的两个有效边之间的定子槽数，叫做线圈节距相邻两异性磁极中心线之间的槽数称为极距 每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等2）三相绕组的始边或末端在定子槽内的排列应相互间隔 120°电角度（一对磁极占有的空间为360°电角度） JF13有6对磁极，36个定子槽数每个磁极占3各槽，即180 °电角度，每个槽占60 °点角度，两个相邻槽中心距之间为60 °电角度 为了使三相绕组各个起端之间相隔120°电角度 ，即线圈的节距为3，各起点之间的距离应为2+3n个槽（n=0,1,2,3…），即2，5，8，11…个槽均可。

JF13为8三相绕组三个首端A,B,C 依次放入1，9，17三个槽内，而末端X,Y,Z则相应放入34，6，14三个槽内定子三相绕组有两种接法,1）星形接法（Y形） 2)三角形接法（△形）,JF13交流发电机三相绕组绕制,结构参数如下： 磁极对数p= 6对；定子槽数z =36槽 定子绕组相数3相；每个线圈匝数N= 13匝，绕组联结方 法 Y型联接3、前、后端盖 用非导磁性材料铝合金制成具有轻便、散热性好等优点 后端盖上装有电刷总成前、后端盖上均有通风口，发电机转动时风扇能使空气高速流经发电机内部进行冷却4、电刷 作用:将直流电引入励磁绕组 结构:两只电刷装在电刷架内，在弹簧压力作用下与集电环保持良好的接触 励磁绕组的搭铁回路不同，电刷总成上的两电刷接线柱可分为“B、F”接线柱或“F1、F2”接线柱,前者为内搭铁式发电机所用，后者为外搭铁发电机所用电刷架,电刷架有两种形式：外部拆装式，内部拆装式,,内搭铁型发电机 有一只电刷（负电刷） 和壳体直接搭铁的发电机,外搭铁型发电机 两只电刷（正、负电刷） 和壳体绝缘的发电机,皮带轮 作用：通过皮带将发动机转速传递给发电机的转子轴。

材料: 铸铁或铝合金 类型：单槽、双槽 利用半圆键装在前端盖外侧的转子轴上，用弹簧垫片和螺母紧固 风扇 作用：对发电机进行冷却 材料：常用1.5mm厚的钢板冲压而成或用铝合金铸造制成 利用半圆键装在前端盖外侧的转子轴上，紧压在皮带轮与前端盖之间5、带轮及风扇,（二）整流器 交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电 6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路 6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上整流器电路,汽车用硅整流二极管特点： 工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A； 反向电压高，反向重复峰值电压270V，反向不重复峰值电压300V； 只有一根引线见图并且有的二极管引线是正极，有的二极管引线是负极，引出线为正极的管子叫正极管，引出线为负极的管子叫负极管，所以说整流二极管有正二极管和负二极管之分整流管的安装,将正极管安装在一块铝制散热板上，称为正整流板（正 元件板）； 将负极管安装另一块铝制散热板上，称为负整流板也 可用发电机后盖代替负整流板在正整流板上有一个输出接线柱B（发电机的输出端）负整流板上直接搭铁负整流板一定和壳体相联接 整流板的形状各异，有马蹄形、长方形、半圆形等。

见图,整流器和定子绕组的连接,星形连接,三角形连接,几种不同发电机整流器,a：具有中性点二极管 b：具有磁场二极管 c：具有中性点和磁场二极管,二、交流发电机的型号,根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-1993《汽车电器设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流发电机型号由五部分组成：,1,2,3,4,5,1、 产品代号 产品代号用中文字母表示，例： JF——普通交流发电机 JFZ——整体式（调节器内置）交流发电机 JFB——带泵的交流发电机 JFW——无刷交流发电机,2、电压等级代号 电压等级代号用一位阿拉伯数字表示， 1 表示12V系统 2 表示24V系统 6 表示6V系统,3、电流等级代号,电流等级代号也用一位阿拉伯数字表示见下表,4、设计序号 设计序号用1～2位阿拉伯数字表示，表示产品设计的先后顺序 5、变型代号 交流发电机以调整臂位置作为变形代号Z——左调整臂 Y ——右调整臂 例：JFZ1913Z发电机,JFWZ240发电机,第三节 交流发电机工作原理 交流发电机的发电原理 整流原理和过程 交流发电机的励磁方式 不同形式交流发电机的电路连接方式及原理,交流发电机发电原理图,一、交流发电原理,1.在发电机内部有一个由发动机带动的转子（旋转磁场） 2.磁场外有一个定子绕组, 绕组有3组线圈(3相绕组)，3相绕组彼此相隔120度 3.当转子旋转时，旋转的磁场使固定的电枢绕组切割磁力线（或者说使电枢绕组中通过的磁通量发生变化）而产生电动势。

1、交流感生电动势的频率,交流电动势的变化频率f与发电机的转速n 、磁极对数p成正比：,2、三相交流感生电动势幅值,1）交流电动势的波形近似正弦波（因转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律） 2）三相电动势对称（因三相绕组对称安置）,三相交流电动势幅值表达式,式中 Em－每相电动势的最大值 Eф－每相电动势的有效值 w－电角速度（ w ＝2π f）,每相绕组中电动势的有效值,式中：K-绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关的系数 ) N-每相匝数（匝） f－频率（Hz） φ-每极磁通（Wb） Ce-电机常数（Ce＝4.44KNp/60） Eφ-相电动势E = 2.34Eφ,由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数Ce不变），相电动势Eφ和发电机转速、磁通成正比二、 整流原理,• 交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电 • 是靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的 • 二极管具有单向导电性,当给二极管加上正向电压时,二极管导通, 当给二极管加上反向电压时,二极管截止二极管的导通原则,• 当三只二极管负极端相连时，正极端电位最高者导通； 当三只二极管正极端相连时，负极端电位最低者导通。

1、六管交流发电机整流过程分析,对于三个正极管子（D1、D3、D5正极和定子绕组始端相联），在某瞬时，电压最高一相的正极管导通 对于三个负极管子（D2、D4、D6负极和定子绕组始端相联），在某瞬时，电压最低一相的负极管导通 同时导通的管子总是两个，正、负管子各一个0～t1瞬时,t1～t2瞬时,t2～t3瞬时,2、9管交流发电机,9管交流发电机的基本结构和6管交流发电机相同，所不同的是整流器9管交流发电机的整流器是由6只大功率整流二极管和3只小功率励磁二极管组成的交流发电机 其中6只大功率整流二极管组成三相全波桥式整流电路，对外负载供电 3只小功率管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所以称3只小功率管为励磁二极管 VD7、VD8、VD9为磁场二极管，专门用来供给磁场电流 采用励磁二极管后，可以省去充电指示灯继电器 其输出端子标志：D+ L,九管交流发电机电路 在发动机起动期间，发电机电压(为0)UD+＜蓄电池电压时，整流二极管截止，发电机励磁二极管不能对外输出，由蓄电池供给磁场电流路径：蓄电池+→点火开关→充电指示灯→调节器→磁场绕组→搭铁→蓄电池-，充电指示灯亮。

当发动机转速升高到怠速及其以上时，发电机应能正常发电并对外输出，此时，发电机电压＞蓄电池电压，发电机自励UB=UD+，充电指示灯两端压降为零，灯熄灭；若没有熄灭,说明发电机有故障或充电指示灯电路有搭铁3、八管交流发电机工作原理,8管交流发电机（如夏利车用）和6管交流发电机的基本机构是相同的，所不同的是整流器有8只硅整流二极管，其中2只为中性点二极管8管交流发电机 其中6只组成三相全波桥式整流电路还有2只是中性点二极管，1只正极管接在中性点和正极之间，1只负极管接在中性点和负极，对中性点电压进行全波整流 试验表明：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%～15%之间中性点二极管提高发电机功率的原理,•交流发电机中性点电压为三次谐波，随着发电机转速的提高，中性点三次谐波电压也升高当中性点电压瞬时值高于三相绕组的最高值时，中性点正极管导通对外输出电流。