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1、第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院2.3 交流发电机交流发电机2.3.1 交流发电机的功用交流发电机的功用2.3.2 交流发电机的结构交流发电机的结构2.3.3 交流发电机工作原理交流发电机工作原理2.3.4 常见交流发电机的分类及型号常见交流发电机的分类及型号第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院2.3.1 发电机的功用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发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转，向所有用电设备（起动机除外）供电，同时给蓄电转，向所有用电设备（起动机除外）供电，同时给蓄电池充电。池充电。第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院转子转子定子
2、定子端盖端盖整流器整流器电刷组件电刷组件带轮带轮风扇风扇 普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、带轮等组成。下图为风扇、带轮等组成。下图为JFB2JFB2型型6 6管普通交流发电机解体图管普通交流发电机解体图 JFB2型交流发电机解体图型交流发电机解体图2.3.2 交流发电机的结构交流发电机的结构第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院2.3.2 交流发电机的结构交流发电机的结构(1) 转子转子l转子是磁极部分，功用转子是磁极部分，功用是产生磁场。是产生磁场。l转子由转子由爪极、励磁绕组、铁心和滑爪极、励磁绕组、铁心和滑环环等
3、组成，如图所示。等组成，如图所示。l两块爪极两块爪极 鸟嘴形状，压装转子轴上，鸟嘴形状，压装转子轴上，爪极空腔内装有铁心和磁场绕组。爪极空腔内装有铁心和磁场绕组。l滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，磁场绕组的两端焊接在两个滑环上，磁场绕组的两端焊接在两个滑环上，滑环分别与发电机后端盖上的两个电滑环分别与发电机后端盖上的两个电刷相接触。刷相接触。l当转子转动时，就形成了旋转的磁当转子转动时，就形成了旋转的磁场场。交流发电机的转子总成交流发电机的转子总成交流发电机转子分解图交流发电机转子分解图1滑环滑环 2转子轴转子轴 3爪极爪极 4铁心铁心 5磁场绕组磁场绕组第二章 汽
4、车供电系统华东交通大学机电学院(2) 定子定子l定子是电枢部分，功用是定子是电枢部分，功用是产产生交流电生交流电。l定子由定子由定子铁心和对称的三定子铁心和对称的三相定子绕组相定子绕组组成，如图所示。组成，如图所示。l定子铁心由内圈带槽、互相定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。绝缘的硅钢片叠成。l三相绕组按一定规则对称嵌三相绕组按一定规则对称嵌放在槽内。放在槽内。l三相绕组的连接方法有星形三相绕组的连接方法有星形接法和三角形接法两种，如图接法和三角形接法两种，如图a、b所示，都能产生三相交流所示，都能产生三相交流电。电。 2.3.2 交流发电机的结构交流发电机的结构交流发电机定子总成及连
5、接方式交流发电机定子总成及连接方式a）星形星形连接连接 b) 三角形连接三角形连接a）b）第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院2.3.2 交流发电机的结构交流发电机的结构(3) 整流器整流器功用是功用是将定子绕组的三相交流电变将定子绕组的三相交流电变换为直流电换为直流电。整流器由整流器由6 6个个整流二极管和散热板整流二极管和散热板组成。组成。6只整流二极管分别压装或只整流二极管分别压装或焊接在相互绝缘的两块板上组成的，焊接在相互绝缘的两块板上组成的，其中一块为正极板，另一块为负极其中一块为正极板，另一块为负极板。板。 整流二极管分为整流二极管分为正极管和负极管正极管和负极管两种。引出电极
6、为正极的称为正极两种。引出电极为正极的称为正极管，管，3只正极管安装在正极板上；只正极管安装在正极板上；引出电极为负极的称为引出电极为负极的称为负极管负极管，3只负极管安装在负极板上。只负极管安装在负极板上。交流发电机整流二极管安装示意图交流发电机整流二极管安装示意图a）焊接式）焊接式 b）电路图）电路图 c) 压装式压装式1正整流板正整流板 2负整流板负整流板第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院2.3.2 交流发电机的结构交流发电机的结构 汽车用硅整流二极管有如汽车用硅整流二极管有如下特点：下特点： (1)允许的工作电流大，允许的工作电流大， (2)承受反向电压的能力高，承受反向电压的能
7、力高，可承受的反向重复峰值电压可承受的反向重复峰值电压在在270V左右，反向不重复峰左右，反向不重复峰值电压在值电压在300V左右左右 (3)只有一根引线（引出电只有一根引线（引出电极）极） (4)根据引出电极的不同分根据引出电极的不同分为正二极管和负二极管。为正二极管和负二极管。 整流器和定子绕组的连接整流器和定子绕组的连接如图所示。如图所示。JF1522A型交流发电机整流器总成型交流发电机整流器总成a)整流板整流板 b)整流器总成整流器总成1-负整流板负整流板 2-正整流板正整流板 3-散热片散热片 4-螺栓孔螺栓孔 5-正极管正极管 6-负极管负极管 7-安装孔安装孔 8-绝缘垫绝缘垫
8、9 电枢接柱安装孔电枢接柱安装孔a)b)交流发电机整流器和定子的连接电路图交流发电机整流器和定子的连接电路图a）星形连接星形连接 b）三角形连接三角形连接第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院2.3.2 交流发电机的结构交流发电机的结构(4) 端盖及电刷组件端盖及电刷组件 端盖分两部分（前端盖和后端盖），起端盖分两部分（前端盖和后端盖），起支撑转子、定子、整流器和电刷组件的支撑转子、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有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。后端盖上装有电刷件。好。后端盖上装有电刷件。 电
9、刷组件由电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧电刷、电刷架和电刷弹簧组成。组成。 电刷架有两种形式。电刷架有两种形式。电刷组件电刷组件a) 外装式外装式b)内装式内装式电刷的作用电刷的作用是将电源通过滑环引入磁场绕组。两个电刷分别装在是将电源通过滑环引入磁场绕组。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。电刷架的孔内，借助弹簧压力与滑环保持接触。注意事项：电刷和滑环的接触应良好，否则会因为磁场电注意事项：电刷和滑环的接触应良好，否则会因为磁场电流过小，导致发电机发电不足。流过小，导致发电机发电不足。第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院2.3.2 交流发电机的结构交流发电机的结构交
10、流发电机有内搭铁型和外搭铁型两种，如图所示。交流发电机有内搭铁型和外搭铁型两种，如图所示。a)a)内搭铁型发电机内搭铁型发电机有一只电刷和有一只电刷和壳体直接搭铁的发电机壳体直接搭铁的发电机 b)b)外搭铁型发电机外搭铁型发电机两只电刷和端盖两只电刷和端盖绝缘相连的发电机绝缘相连的发电机 p磁场绕组的一端经滑磁场绕组的一端经滑环和电刷，通过与发电环和电刷，通过与发电机端盖绝缘的磁场接线机端盖绝缘的磁场接线柱相连，另一端通过引柱相连，另一端通过引线与发电机外壳相连；线与发电机外壳相连；p磁场绕组的两端经滑磁场绕组的两端经滑环和电刷，通过引线均环和电刷，通过引线均与绝缘接线柱相连。与绝缘接线柱相连
11、。第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院2.3.2 交流发电机的结构交流发电机的结构 (5)带轮及风扇带轮及风扇 交流发电机的前端装有带轮和风扇，由发动机通过交流发电机的前端装有带轮和风扇，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。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，定子绕组和磁场绕组中都会有热量发电机工作时，定子绕组和磁场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需的。常工作，所以为发电机散热是必需的。 为了提高散热能力，有的发电机装有两个风扇（前为了提高散热能力，有
12、的发电机装有两个风扇（前后各一个）。如丰田轿车的发电机。后各一个）。如丰田轿车的发电机。(1)转子的转动使发电机发电；转子的转动使发电机发电；(2)风扇的转动为发电机散热。风扇的转动为发电机散热。 第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院2.3.3 交流发电机工作原理交流发电机工作原理2.3.3.1 发电原理发电原理2.3.3.2 整流原理整流原理2.3.3.3 交流发电机的励磁交流发电机的励磁第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院2.3.3.1 发电机发电原理发电机发电原理发电机发电原理示意图发电机发电原理示意图由发动机带动发电机转子旋转由发动机带动发电机转子旋转由电刷给转子通电产生磁场由
13、电刷给转子通电产生磁场(有刷交流发有刷交流发电机，无刷直接通电电机，无刷直接通电)由定子产生交变感应电动势由定子产生交变感应电动势由整流器整流为直流电输出由整流器整流为直流电输出第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院2.3.3.1 发电机发电原理发电机发电原理l交流电动势的波形也近似正弦规律，（因转子磁极呈鸟嘴形，交流电动势的波形也近似正弦规律，（因转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律）其磁场的分布近似正弦规律）l三相电动势对称三相电动势对称( (因发电机定子的三相绕组是对称绕制的）因发电机定子的三相绕组是对称绕制的）感应电动势输出波形感应电动势输出波形第二章 汽车供电系统华东交通大学
14、机电学院三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式：三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式：式中式中, , 每相电动势的最大值每相电动势的最大值 每相电动势的有效值每相电动势的有效值 电角速度电角速度2.3.3.1 发电机发电原理发电机发电原理第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院定子每相电动势的有效值的表示定子每相电动势的有效值的表示 式中式中, -, -绕组系数绕组系数( (和发电机定子绕组的绕线方式有关和发电机定子绕组的绕线方式有关 ) ) - -每相绕组的匝数（单位：匝）每相绕组的匝数（单位：匝） - -频率（单位：频率（单位：Hz） - -每极磁通（单位：每极磁通（单位：Wb） - -
15、电机结构常数（电机结构常数（ ） - -称为相电动势。称为相电动势。 由由此此可可见见，当当交交流流发发电电机机结结构构一一定定时时（结结构构常常数数 不不变变），相相电动势电动势 和发电机转速、磁通成正比。和发电机转速、磁通成正比。2.3.3.1 发电机发电原理发电机发电原理第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院1) 整流原理整流原理: :(1)二极管的导通原则二极管的导通原则 当当3 3只只正正二二极极管管负负极极端端连连接接在在一一起起时，正极端电位最高者导通；时，正极端电位最高者导通； 当当3 3只只负负二二极极管管正正极极端端连连接接在在一一起起时，负极端电位最低者导通。时，负极端
16、电位最低者导通。整流二极管导通分析整流二极管导通分析2.3.3.2 发电机整流原理发电机整流原理第二章 汽车供电系统华东交通大学机电学院2.3.3.2 发电机整流原理发电机整流原理 交流发电机定子的三相绕交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电，组中，感应产生的是交流电，要通过要通过6只二极管组成的三只二极管组成的三相桥式整流电路整流为直流相桥式整流电路整流为直流电的，整流电路如图电的，整流电路如图a所示。所示。 二二极极管管具具有有单单向向导导通通性性, ,当当给给二二极极管管加加上上正正向向电电压压时时二二极极管管导导通通, , 当当给给二二极极管管加加上上反反向向电电压压时时二二极极管管截截止止。将将定定子子的的三三相相绕绕组组和和6只只整整流流二二极极管管按按图图a的的电电路路连连接接，发发电电机机的的输输出出端端B、E上上就就输输出出一一个个脉脉动动直直流流电电压压，如如图图所所示示c c，这这就就是是发发电电机机的的整流原理。整流原理。发电机整流原理发电机整流原理a) 整流电路整流电路 b) 三相交流电压三相交流电压 c) 整流电压波形整流电压波形第二章 汽车供电系统
