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1、第二章 交流发电机及调节器 n概述 n 交流发电机的工作原理 n 交流发电机的结构 n 交流发电机的工作特性 n 交流发电机的电压调节器 n 交流发电机与调节器使用与维护 学习目标 n了解交流发电机的功用、分类； n 掌握发电机的结构、工作原理及检测维 修方法； n 掌握汽车充电系的组成、电路及检测维 修方法； n 了解调节器的工作原理； n 掌握调节器的检测方法 学习方法 n本章介绍了汽车用交流发电机及调节器 结构、工作原理、充电系电路及检测维 修方法，通过对学习内容的阅读有了感 性认识后，再通过自学参考资料加深对 学习内容的理解，然后进入实践课堂观 看（或去到实验室）亲手对实物的拆装 、检
2、测、试验操作技能的训练，以便进 一步掌握其结构、工作原理和检测维修 方法。 第一节 概述 n一、发电机的功用 n 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2 -1) 一、发电机的功用 二、发电机的分类 n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.按结总体结构分五类 n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） n整
3、体式交流发电机(发电机和调节器制成一个 整体的发电机) 例别克轿车的发动机上装配的 是CS型发电机 n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JFZB292发电机。 n无刷交流发电机(不需要电刷的发电机) 例 JFW1913 n永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机) 发电机插图 2.按整流器结构分四类 n六管交流发电机 例JF1522（东风汽车用 ） n八管交流发电机 例JFZ1542（天津夏利 汽车用） n九管交流发电机 例（日本日立、三凌、 马自达汽车用） n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 n内搭铁
4、型交流发电机 磁场绕组的一端（ 负极）直接搭铁（和壳体相联） n外搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端（ 负极）接入调节器，通过调节器后再搭 铁。 三、交流发电机的型号 n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 n产品代号用中文字母表示，例： nJF普通交流发电机 nJFZ整体式（调节器内置）交流发电 机 nJFB带泵的交流发电机 nJFW无刷交流发电机 2. 电压等级代号 n电压等级代号用一位阿拉伯数字表示， n1表示12V系统 n2表示24V系统 n6表示6V系统 第二节 交流发电机工作原理 n交流
5、发电原理 n整流原理 交流发电机发电原理图 一、交流发电原理 n1.在发电机内部有一个由 发动机带动转子（旋转磁 场） n2.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 n3.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。 定子3相绕组感生电动势的大小为 ： n其中：E m -每相电动势的最大值 n -电角速度 n f-交流电动势的频率（为转速的函数） n p-磁极对数 n n-发电机转速（r/min） n E-每相电动势的有效值 定子每相电动势的有效值 nK-绕组系数(和发电机定子绕组的绕
6、线方法有关 ) nN-每项匝数（匝） n-每极磁通（Wb） nCe-电机结构常数 交流电动势波形 n交流电动势的 幅值是发电机 转速的函数。 n因此，当转速n 变化时，三相 电动势的波形 为变频率、变 幅值的交流波 形。 定子三相绕组的接法 n定子三相绕组的接法 有两种 n星形接法 n三角形接法 二、 整流原理 n交流发电机定子的三相 绕组中，感应产生的是 交流电 n是靠六只二极管组成的 三相桥式整流电路变为 直流电的。 n二极管具有单项导电性, 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 通原则如下: 二极管的导通原则 n当三只二极管负极端
7、 相连时，正极端电位 最高者导通； n当三只二极管正极端 相连时，负极端电位 最低者导通。 2.整流过程分析 整流时二极管导通条件 n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。 n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。 n但同时导通的管子总是两个，正、负管 子各一个。 整流过程 n三相桥式整流电路中二极管的依次循环 导通,使得负载RL两端得到一个比较平稳 的脉动直流电压。 n发电机输出的直流电压平均值为： n U=1.35UL=2.34U 3中性点电压 n有的发电机具有中性点
8、 接线柱，如图2-4，是从 三相绕组的中性点引出 来的，标记为“N”。输 出电压为UN，称为中性 点电压 n图2-4带中心抽头的交流 发电机 n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 中性点电压 中性点作用 n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 。 n有的发电机没有中性点 接线柱，但是也把中性 点电压充分的利用了（ 如夏利、桑塔纳发电机 ），这些发电机在中性 点处接上两只整流二极 管，和三相绕组的六只 整流二极管一道输出， 可提高发电机功率。 第三节 交流发电机的结构 n交流发电机一般由转子、定子、整流器
9、、端盖四部分组成。 nJF132型交流发电机组件图见图 交流发电机的结构 交流发电机的结构 交流发电机的电路 一、转子 n转子的功用是产生旋转磁场。 n转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环 、转子轴组成，见图。 转子结构图 转子 n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。 n集电环由两个彼此绝缘 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。 交流发电机磁路 n交流发电机的磁 路为：磁轭N极 转子与定子之 间的气隙定子 定子与转子间 的气隙S极磁 轭。 转子产生旋转磁场 n当两集电环通入直 流
10、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。 二、定子 n定子的功用 是产生交流 电。 n定子由定子 铁心和定子 绕组成。见 图 定子 n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。 n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。 n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 n1 .每个线圈的两个有效边之间的距离应 和一个磁
11、极占据的空间距离相等。 n2 .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。 n3. 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） JF13交流发电机三相绕组绕制 n结构参数如下： 磁极对数p 6对；定子 槽数z 36槽 n定子绕组相数3相；每个线圈匝数N 13匝 n绕组联结方法 Y型联结 发电机定子展开图 三、整流器 n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 n6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 n6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
12、管特点 n工作电流大，正向平均电流 50A，浪涌电流600A； n反向电压高，反向重复峰值 电压270V，反向不重复峰值 电压300V； n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。 汽车用二极管结构 整流管的安装 n将正极管安装在一块铝制散热板上，称为 正整流板； n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。见图。 二极管安装示意图 整流管的安装 n在正整流板上有一个 输出接线柱B（发电 机的输出端）。 n负整流板上直接搭
13、铁 。负整流板上一定和 壳体相联接。 n整流板的形状各异， 有马蹄形、长方形、 半圆形等见图 整流管的安装 四、端盖 n端盖一般分两部分（前端盖 和后端盖），起固定转子、 定子、整流器和电刷组件的 作用。 n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。 n后端盖上装有电刷组件，有 电刷、电刷架和电刷弹簧组 成。电刷的作用是将电源通 过集电环引入磁场绕组。 电刷架 电刷架 五、磁场绕组的内搭铁型和外搭铁 n内搭铁型发电机：磁 场绕组负电刷直接搭 铁的发电机（和壳体 直接相连）。外搭铁 型发电机：磁场绕组 的两只电刷都和壳体 绝缘的发电机。 n外搭铁型发电机的磁 场绕组负
14、极（负电刷 ）接调节器，通过后 再搭铁。 磁场绕组的内搭铁型和外搭铁 六、8管交流发电机 n8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 8管交流发电机 n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。 n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 n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
15、次谐波电 压也升高。 中性点二极管提高发电机功率的原理 n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；电流回路为：中性 点中性点正极管负载 某一负极管定子绕组 中性点。 n当中性点电压瞬时值低于 三相绕组的最低值时，中 性点负极管导通对外输出 电流；电流回路：中性点 定子绕组某一正极管 负载中性点负极管 中性点。 七、9管交流发电机 n9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。 9管交流发电机 n其中6只大功率整流 二极管组成三相全波
16、桥式整流电路，对外 负载供电 n3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。 八、11管交流发电机 （如桑塔纳车用发电机） n11管交流发 电机的整流 器由8只大功 率整流二极 管（其中2只 中性点二极 管）和3只磁 场二极管组 成。其它结 构和6管交流 发电机相同 。 11管交流发电机 n11管交流发电机 的整流器，相当 于9管交流发电 机的整流器加2 只中性点整流管 。 n由于11管交流发 电机既能提高率 又使充电指示灯 电路简化，因此 应用较广。 九、无刷交流发电机 n由于没有电刷和集电环 ，所以不会因为电刷和 集电环的磨损
