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整体式交流发电机工作原理、
结构及主要零部件的功能简介
一、概述
发电机是汽车的主要电源,其功用是在发动机正常运转时,向除启动
机外的所有用电设备供电,同时给蓄电池充电,汽车用发电机可分为直流
发电机和交流发电机,由于交流发电机的性能在许多方面优于直流发电机,
直流发电机已被淘汰。目前汽车采用三相交流发电机,内部带有二极管整
流电路,将交流电整流为直流电,所以,汽车交流发电机输出的是直流电。
交流发电机必须配装电压调节器,电压调节器对发电机的输出电压进行控
制,使其保持基本恒定,以满足汽车用电器的需求。
二、交流发电机的分类
一、交流发电机的分类
1.按总体结构分
(1)普通交流发电机。这种发电机即无特殊装置,也无特殊功能特点,
使用时需要配装电压调节器。
(2)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。
(3)带泵的交流发电机。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。
(4)无刷交流发电机,不需要电刷的发电机。
(5)永磁交流发电机,转子磁极为永磁铁制成的发电机
我们的产品主要以整体式交流发电机、带泵交流发电机为主。
2、按输出电压分为14V和28V两大类
3、按发电机的输出电流分有很多种,我们的产品主要有25A、如何做辣椒酱 35A、55A、
70A、75A、80A、90A、100A、110A、120A、140A、150A等。
三、交流发电机的型号
根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-93《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组成如下:
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(内置调节器)交流发电机 JFB——带泵的交流发电机 JFW——无刷
交流发电机
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2. 电压等级代号
电压等级代号用一位阿拉伯数字表示,例:1表示12V系统,2表示 24V
系统,6表示6V系统。
3. 变形代号
变形代号现在主要为各生产厂根据自己的情况进行编排,没有固定的
代号。
例:JFZ2972为28V整体式交流发电机
JFZB1990为14V整体式带泵交流发电机
四、整体交流发电机的工作原理
1. 工作原理
当外电路通过电刷使励磁绕组通电时,便产生磁场,使爪极被磁化为
N极和S极。当转子旋转时,磁通交替地在定子绕组中变化,根据电磁感
应原理可知,定子的三相绕组中便产生交变的感应电动势。这就是交流发
电机的发电原理。
由原动机(即发动机)拖动直流励磁的同步发电机转子,以转速n(rpm)
旋转,三相定子绕阻便感应交流电势。定子绕阻若接入用电负载,电机就
有交流电能输出,经过发电机内部的整流桥将交流电转换成直流电从输出
端子输出。
交流发电机分为定子绕组和转子绕组两部分,三相定子绕组按照彼此
相差120度电角度分布在壳体上,转子绕组由两块极爪组成。当转子绕组
接通直流电时即被励磁,两块极爪形成N极和S极。磁力线由N极出发,
透过空气间隙进入定子铁心再回到相邻的S极。转子一旦旋转,转子绕组
就会切割磁力线,在定子绕组中产生互差120度电度角的正弦电动势,即
三相交流电,再经由二极管组成的整流元件变为直流电输出。
当开关闭合后,首先由蓄电池提供电流。电路为:
蓄电池正极→充电指示灯→调节器触点→励磁绕阻→搭铁→蓄电池负
极。此时,充电指示灯由于有电流通过,所以灯会亮。
但发动机起动后,随着发电机转速提高,发电机的端电压也不断升高。
当发电机的输出电压与蓄电池电压相等时,发电机“B”端和“D”端的电
位相等,此时,充电指示灯由于两端电位差为零而熄灭。指示发电机已经
正常工作,励磁电流由发电机自己供给。发电机中三相绕阻所产生的三相
交流电动势经二极管整流后,输出直流电,向负载供电,并向蓄电池充电。
2.
励磁方式
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除了永磁式交流发电机不需要励磁以外,其他形式的交流发电机都需
要励磁,因为它们的磁场都是电磁场,必须给励磁绕组通电才会有磁场产
生而发电,否则发电机将不能发电。将电流引入到励磁绕组使之产生磁场
称为励磁。交流发电机励磁方式有自励和他励两种。
(1)他励
在发电机转速较低时(发动机未达到怠速转速),自身不能发电,需
要蓄电池供给发电机励磁绕组电流,使励磁绕组产生磁场来发电。这种由
蓄电池供给磁场电流发电的方式称为他励发电。
(2)自励
随着转速的提高(一般在发动机达到怠速时),发电机定子绕组的电
动势逐渐升高并能使整流器二极管导通,当发电机的输出电压大于蓄电池
电压时,发电机就能对外供电了。当发电机能对外供电时,就可以把自身
发的电供给励磁绕组,这种自身供给磁场电流发电的方式称为自励发电。
交流发电机励磁过程是先他励后自励。当发动机达到正常怠速转速时,发
电机的输出电压一般高出蓄电池电压1~2V以便对蓄电池充电,此时,由
发电机自励发电。不同汽车的励磁电路各不相同,但有一个共同特点是,
励磁电路都必须由点火开关控制。
图为星形接法交流发电机的励磁电路
五、穿校服英语 整体交流发电机的结构
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整体式交流发电机一般由定子、转子、整流桥(桥式整流器兔子窗花剪纸 )、调节
器总成(由电刷组件和调节器组成)、前后端盖、轴承、风扇、皮带轮等
组成
。
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保护罩
电刷组件
定子
转子
风扇
轴承
皮带轮
轴承
整流器
皮带轮锁紧螺母
电刷端盖
驱动端盖
交流发电机结构示意图
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1、转子
转子的功用是产生磁场。转子由爪极、励磁绕组、滑环、转子轴等组
成,如图所示
励磁线圈
滑环
转子轴
爪极
爪极
图为转子解体示意图
转子轴上压装着两块爪极,爪极被加工成鸟嘴形状,爪极空腔内装有
励磁绕组和磁轭。滑环由两个彼此绝缘的铜环组成,压装在转子轴上并与
轴绝缘,两个滑环分别与励磁绕组的两端相连。当给两滑环通入直流电时,
励磁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(或八对)相互交错的磁极。当转子
转动时,就形成了旋转的磁场。如下图所示:
1-磁轭 2-磁场绕组 3、4-磁极
5-定子铁心 6-定子绕组 7-轴 8-漏磁通
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2、定子
定子又称为电枢。定子的功用是产生交流电。当激磁电流作用于转子
绕组,转子轴在发动机正时齿轮的带动下转动,在定子绕组中产生感应电
动势。
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。
(1) 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) 每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或
成倍数。
(3) 三相绕组的始边应相互间隔2+120o电角度(一对磁极占有的空间
为360o电角度)
定子三相绕组的接法有两种
星形接法的特点是线电流等于相电流,且三相
的一端连接在一起。中性点电压的瞬时值是一个
三次谐波电压,中性点电压的平均值为发电机输出
电压(平均值)的一半,带有中性点接线柱的发电
机可用中性点电压来控制各种用途的继电器。
(如右图所示)
三角形接法的特点是线电流等于相电流,且三相连接成一个闭环,无中
性点。如图所示:
定子安装在转子的外面,和发电机的前后端盖固定在一起,当转子在
其内部转动时,引起定子绕组中磁通的变化,定子绕组中就产生交变的感
应电动势。 定子由定子铁心和定子绕组(线圈)组成。定子铁心由内圈带
槽、互相绝缘的硅钢片叠成。定子绕组有三组线圈(3相绕组),3相绕组彼
此相隔120度对称的嵌放在定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法
和三角形接法两种,都能产生三相交流电。
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定子绕组
定子铁心
定子示意图
3、
整流桥(又叫整流器)
整流桥的功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电输出。整流器由
整流板、整流二极管和激磁二极管组成。二极管只允许电流单向通过,所
以将其接入交流电路时它能使电路中的电流只按单向流动,即所谓“整
流”。整流二极管一种具有单向导电性的半导体器件,能将交流电能转变为
直流电能。将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管,整流
二极管分为正极管和负极管两种,分别压装(或焊装)在相互绝缘的两块
板上组成的。正二极管的中心引线为二极管正极,外壳为负极。正二极管
的外壳压装或焊装在元件板上,共同组成发电机的正极,由一个与后端盖
绝缘的元件板固定螺栓通至机壳外,成为发电机的B+输出钉。
4、端盖及电刷组件
端盖一般分两部分(驱动端盖和电刷端盖),起支撑转子、定子、整
流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造,一是可有效的防止漏磁,
二是铝合金散热性能好。电刷端盖上装有电刷组件。不带调节器的电刷组
件由电刷、电刷架和电刷弹簧组三国演义读后感300 成,带调节器的电刷组件由电刷、电刷架、
电刷弹簧及调节器组成。 电刷的作用是将电源通过滑环引入励磁绕组。两
个电刷分别装在电刷架的孔内,借助弹簧压力与滑环保持接触。电刷和滑
环的接触应良好,否则会因为磁场电流过小,导致发电机发电足。
电压调节器是把发电机输出电压控制在规定范围内的装置,其功用是
在发电机转速变化时,自动控制发电机电压保持恒定,使其不因发电机转
速高时电压过高烧坏用电器和导致蓄电池过充电;也不会因发电机转速低
而电压不足导致用电器工作失常。
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调节器
电刷架
电刷弹簧
电刷
电刷组件示意图
5.皮带轮及风扇
交流发电机的前端装有皮带轮和风扇,由发动机通过传动带驱动发电机
的转子轴和风扇一起旋转。发电机工作时,定子绕组和励磁绕组中都会有
热量产生,温度过高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作,所以为
发电机散热是必须的。电机的通风散热是靠风扇来完成,(由铝合金或钢
发
板冲压而成)发电机有1-2个风扇,对于只有一个风扇的发电机,风扇均
装于前端盖与带轮之间;对于有两个风扇的发电机,有的是在转子爪极两
侧各焊装一个,有的是一个风扇装于前端盖与皮带轮之间,另一个风扇装
在后端盖与转子爪极之间
六、汽车交流发电机的性能指标
1.额定电压
交流发电机的电压受电压调节器控制,一般比较稳定,只是在发动机启
动阶段略有变化,正常情况下,发动机达到怠速转速时,发电机的输出电
压应能达到一个稳定值,这个电压值称为发电机的额定电压(12V系统的
发电机额定电压为14V,24V系统的发电机额定电压为28V)。
2.空载转速
交流发电机不带负载,能够达到额定电压时的初始转速值定为空载转速,
空载转速在发电机出厂时通过试验确定,列入产品说明书。空载转速是汽
车设计时选择发动机和发电机速比的主要依据,也是发电机使用过程中性
能是否下降的评价指标之一。
3.额定电流和额定转速
交流发电机受结构、转速等条件的限制,对外输出电流的能力是有限的,
为了评价发电机的对外输出电流能力,把发电机输出最大电流的2/3定为
发电机的额定电流,达到额定电流时的转速定为额定转速。发电机出厂时,
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通过试验确定额定转速和额定电流,并列入产品说明书,发电机的额定转
速和额定电流是评价发电机性能的重要指标。
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