汽车用交流发电机整流电路分析

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1、1卫巨口口飞目互巨曰设计研究曰 目口口巨月口 臼 曰曰 汽车用交流发电机整流电路分析一t海汽车电机二厂沈励厂文摘一分析了汽车用交流发电机整流电路的特殊性,认为在设计和电磁计算中应考虑换向重餐角的影响,月给出了该厂JF系列交流发电机换 向重叠角侧试曲线,供同行参考。国内外 齐种汽车己厂泛使用交流发电机作为充电电源,井为 汽车共他用电设备提供 电能,从而林代了传统的_直流发电机。汽车用交流发电机由三利1同步 交流发电机和二和桥式整 流器两大部分组成(图1),共一作原理是人所共知的。但是将两者结合起来考虑,汽车交流发电机整流 电路的特殊性则常常容易被忽视。本文将 着重讨论在 电磁计算中过去不加考虑的

2、换向重餐角问题。式,f一, I厂,1一相电压最大八一角频率口一2,f宁图1交流发电机电路原理为了便于分析,一 不妨假设交流发电机 是纯 电阻负载R,了个从下列两种情况来分析。1.理想整流状态(即换向为瞬时 完成)尸极对数儿转速,对川比三相桥式整流 电路有6个整流二极竹,_七而3个二极管为正极组(D,、D。、D。),它们的负极接在一起;下而3个二 极管为负极组(DZ、D砍、D。),它们的正 极接在一起。整流二极管导通方向是从正 极组!,最高电位的正极到负极组中最低 电位的负极,因而任何时 刻只有两个二极管工作,一个是 正极组二极管,另一个为负极组二极竹(图2)。每个二极管导通时间为?/3(望是周

3、期)。如图2所示,在艺,才。时间内,A相 电位 最高,H相电位 最低,电流经过D,、D;两个二极管。在乞2一1。时间内,A相电位仍最高,而C相电位变得最低,电流经过D,和D6两个二极管。在艺。艺4时间内,R相 电位最高,C和电位 仍最低,电流流过D。、D。两个二极管。1.刁样,在艺:一才:l卜l 间内,二极管D。、l一)2导通。在t;了;时间 内,二极管DS、D:导通。在之。一名;时间内,二极管I )。、D;导通。依此循环,在负载上便 可得到一 个比较平稳的直流脉冲电压UN,脉动周期为刃/ 6,公一 2耐。整 流电压的平均值二相交流发 电机每相 电压表达式为I厂A(艺)万r nsin。才产工二

4、:6112U了、二二 , ,. 三、rJ一人丫只改n 飞c000 ,艺d(。艺)z了丁飞“一刀!1飞S1!(一哭尹)厂“、一刀!一,(一弩)式IJ=1.65zm二2.3 4U心忿 1.35王厂v召,一相电压有效值场一线电压有效值汽车电器动动动、. . . 渊渊义义渊渊渊侧侧义曰、一一 ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( (义义取取、I I I I I I I I I产,乙乙乙乙乙 六六六六六六) ) ) ) ) ) ) ) )I I I I I I I I I I I I I I I I I I I )

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6、通,这个区域称换 向区,以换向重叠 角丫表示., ,蓄一一 蓄一一,区丘”此区间,C、人两相进行换相,整流 器中妇;、1 );、D,导通,可以近似地认为A、C相经过整流二极管D;、D。短路,而此时,B相 电流味一了N,按克希荷 夫定律(忽略电枢绕组电阻)“c。一:争二七一打、八 (J)式卜图2交流发电机三相 交流 电压波形及二极管理想导通情况山 于(少、义“c八一实际整流状态下C、人两相问的线电压UcA一理想整流状态下C、A两相间的线电压L一电枢绕组电感A相短路,则万c八。艺八1公cl入所以(丈艺八.dc一币-一一一币从图2可以看出,在纯电阻负载下,整流电流与整流电压波形相同。2.实际整流状态

7、当交流发电机正常工作时,整流并1卜 是理想的,由于交流发电机电枢绕组有电感,储存着电磁能量,电流不可能突变,因而二极管内电流并非瞬时消失,同时二极管开始工作的 电流也是逐渐增加的,也就是说二极管的导通和截止不能瞬时完成,电流换向需有一个过渡过程。如图3所示。将式(2)代人式(l)得C八一2。赞一厂、 (:子)负载上的瞬间电压为肠Nl一叭、乙努一乙恕蜘一山心笋孚田翻k k k,才才田田 , 限/门门 价价价贬贬一 万万、岭岭 洲洲火火曰 t t t 一一卜1 1 1甲甲 扭i i i匕尸尸日日日日日日/ / /L L L叫叫叫叫叫皿皿皿皿皿皿 丫丫丫卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜

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9、3实际换向波形图196。年第5期弃 又2,6V交山Z簇区间在该区间,A、B相全导通,整流器中D,、D:导通,并有认:一坛一IN起见,我将本厂JF系列的功率从14 0 w到1000w、电压且V和28v的交流发电机进行了实际测量,即精确测量其线电压U l,由于输出电压UN已知,就可由下式算出K,及,箫一梁一 ”兀,刀N十2U。1.3 5Ut令此区间负载上 的瞬间直流 电压为。N:,则,一areeo、(2万,一i)(11)(12)“吞 ):一去书、 1;打A 1,、争一、令一、 ,:1、i(。:、一:)将各种交流发电机的刃,或,作纵坐标,负载电流为横坐标,可 作出换向重叠角测试 曲线(图l),它便

10、于新产品设计时查阅和选用,以提高工作效率。经验证,计算值基本接近于实测值,因此,该测试曲线其有一定的使用价值。以洲/ 6一+v簇以丈我厂2区域作典 型分析,止 七他区域波形相同。整流电压的平均值为PN二140、10 00W界/6千y书/6、Nl。(。、厂邝、N,d(。,lJ兀/b+1,JUN二1通V。卜援嗽帆星浦 J . .r.!.一弃一6,l 一一界2一一NU2。!了,卜借竺一23一 “/ 中兀一3 5U!/U月二28VOU八J勺妇(7夕式中汀,一换 向系数102 0304p50厢李吞“一尹,由于设计 时直流输 出电压UN是 己知的,山式(7 )负载电流I (A)资翻滩星城 (了 iUN乙,

11、35 兀丫(8)如果 考虑整流器的正向压降万。,则式(8)变为l/lU闪一卜2Ua/1.35万y(乍)负级电流,()l /小UN2I /。2.34万下图4JF系列文流发电机换向重叠角侧试 曲组交流发电机空载时取万,一l,随着负载的增大,减小(K,l ),相电压的畸变也越厉害。过 去我们在进行 电磁计算时 没有考虑此项因素以致 误 差较大。随着对大功率交流发电机需求的增加,我们必须 计算出大,或换向重叠角,似,用超瞬变电杭进行理论计算相当繁夏,不适用于_L厂一实际 电磁i! 算为方便综上所述,交流发电机电流换 向过程的存在,使整流后的直流电压有一定 损失。为了获得一定的直流电压汀N,交流发电机必

12、须产生较高的电势即 较高 的价、u 中。因此,汽车用交流发电机的设 计及 电磁 计算需考虑换 向重叠角,的影响,此点其有很大的实用价位,尚仃待进一步研究。汽车电器对伏尔加轿车转向闪光器国产化的尝试古林林学院陈卓宏徐宗炯文 摘口分析了P C一9幼型转向闪光器的工作原理,根据实验结果找出了闪光器迅速起振的调试方法,为进口汽车配件国产化作了有益的尝试。伏尔加r A3一2 4型轿车是苏联高尔基汽车少生 产的中档小客车。己的PC一950型转 向闪光器(简称闪光器)是 晶体管有触点式继电器,其闪光频率稳定,亮 暗比适当,超负载能力强,有信号监测装置,但它存在着调试困难、不 易起振等问题。为此,我们用国产元

13、件搭接电路做了一些实验和测试,初步找到解决这些问题的办法。一、工作原理根据测绘得到的即一95 0型转向闪光器印刷 电路板见图l。由印刷电路和整车电路图整理 出来的原理图见图2。从 图2可见,闪光器由左边的自激多谐振荡器和右边的监测继电器组成。当司机发出转向信号时,转向灯开关闭合,电流从蓄电池Ec正极 出发,经电流表、点火开关、熔断丝、警告灯开关、闪光器主触点R、转向灯开关、监测继电器线 圈卫:、左 侧(或右侧)转 向信号灯、搭铁,回到蓄 电池Ec负极。此时左侧(或右侧)转 向信号灯亮,灯丝电流在监测继电器 线圈RZ(如带挂车K3也有 电流)上产生 的 电磁 力使触 点双2吸合,位于驾驶室 内的

14、转 向指示灯亦亮,如果灯丝烧断,电流为零,触点RZ不能 吸合,转向指示灯亦暗,提醒司机及时处理。当司机发出危险 警告信号时,危险警告信号灯开关手柄拉出,转 向信一号灯 电流不经点火开关,直接 由蓄电池供 电。这时 警告灯开关将左右两侧信一号灯并联在一起,受触点R,控制而同时闪光。而触 点K:在自激多谐振荡器的驱 动下按规定的频率开闭,转向信号灯和转 向指示灯也以同频率闪光。因 为T;:、T3都受; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;冰冰冰冰冰冰冰冰冰冰冰冰冰冰书. . .盆盆盆盆从目昌益. . . . . . . . . . . . . . .n几几 岁岁岁岁岁岁矍矍矍石长夕夕 歹歹歹歹歹歹歹歹歹歹歹歹歹歹毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒毒互互互互互互互互互互飞飞飞一日日采采采采互互互亡亡亡亡亡亡亡. . ., , , , ,图i闪光器印刷电路板T,的控制,为此 我们以第l级振荡电路T,为重点研究对象展开分析,其可能 出现 的几个工况如下。1.转向灯开关断开,不发出转向信