1、第二章,交流發(fā)電機(jī),第二章 交流發(fā)電機(jī),第一節(jié) 概述 第二節(jié) 交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造 第三節(jié) 交流發(fā)電機(jī)的工作原理 第四節(jié) 交流發(fā)電機(jī)的特性 第五節(jié) 觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器 第六節(jié) 電子節(jié)電壓調(diào)節(jié)器,第一節(jié),概述,一、發(fā)電機(jī)的作用,發(fā)電機(jī)是汽車電器系統(tǒng)的另一個低壓電源。 發(fā)電機(jī)的作用是將發(fā)動機(jī)的部分機(jī)械能變成電能，向除起動機(jī)以外的所有用電設(shè)備供電，并及時對蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。,二、交流發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn),單機(jī)功率大，體積小，質(zhì)量輕，節(jié)約銅材 低速充電性能好 結(jié)構(gòu)簡單、故障少、壽命長、維修方便 調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)簡單 很少產(chǎn)生干擾電波,第二節(jié),交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造,第二節(jié) 交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造,目前，汽車用交流發(fā)電機(jī)主要是三相

2、同步交流發(fā)電機(jī)。它包括交流同步發(fā)電機(jī)和硅二極管整流器兩部分。 以下是交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖：,一、交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖,一、交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖,二、交流發(fā)電機(jī)的主要組成部分,轉(zhuǎn)子 定子 前后端蓋、風(fēng)扇及皮帶輪等,1、轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子是三相同步交流發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場部分。它是由轉(zhuǎn)軸、兩塊爪形磁極、磁軛、激磁繞組、滑環(huán)等部件構(gòu)成。,1、轉(zhuǎn)子,當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組接通直流電源時，激磁繞組中便有激磁電流流過，從而時繞組產(chǎn)生六對相互交錯的磁極。,2、定子,定子又稱電樞，是三相同步交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相交流電的部件。 定子由鐵芯和三相繞組組成。,2、定子（定子繞組的繞線原則）,1）為使三相電動勢大小相等，每相繞組的線圈個

3、數(shù)和每個線圈的節(jié)距與匝數(shù)都必須完全相等。 2）為使三相電動勢在相位上互差120度，三相繞組的起端 A、 B、 C（或末端 X、Y、Z）在定子槽內(nèi)的排列，必須相隔120度電角度（兩個槽的寬度相等）。,3、端蓋,端蓋分前端蓋（驅(qū)動端益）和后端蓋（整流端蓋），其作用是支承轉(zhuǎn)子，安裝和封閉內(nèi)部構(gòu)件。 它們由非導(dǎo)磁材料鋁合金制成，漏磁少，質(zhì)量輕，散熱性能好。 端蓋的中心有球軸承，外圍有通風(fēng)孔和組裝螺孔。,3.1前端蓋,前端蓋的外側(cè)為驅(qū)動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的皮帶輪，所以又稱驅(qū)動端蓋。,3.2后端蓋,后端蓋內(nèi)裝有電刷和刷架。電刷有兩個，用于引入激磁電流。一個電刷引出線接到發(fā)電機(jī)后端蓋上的磁場接線柱（標(biāo)記為“F”或“

4、磁場”）上；另一個接鐵電刷的引線，用螺釘固定在后端蓋上（標(biāo)記為“一”或“搭鐵”）。 電刷都是利用壓簧與轉(zhuǎn)子上兩個滑環(huán)良好接觸。,3.3風(fēng)扇,發(fā)電機(jī)的后端蓋上有進(jìn)風(fēng)口，前端蓋上有出風(fēng)口，當(dāng)皮帶輪與風(fēng)扇一起旋轉(zhuǎn)時，使空氣高速流經(jīng)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)力通風(fēng)冷卻。,3.4皮帶輪,皮帶輪是利用皮帶將發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳給轉(zhuǎn)子，通常用鋁合金制成。一般分為單槽和雙槽兩種。,4、整流器,其作用是將三相交流電變?yōu)橹绷飨蛲廨敵觥?它由一塊元件板和六只硅二極管組成。,4.1元件板（又稱散熱板）,4.1 元件板,元件板用鋁合金制成月牙形，與后端蓋用尼龍或其他絕緣材料制成的墊片隔開，并用螺栓通至后端蓋外部（作為發(fā)電機(jī)的火線接線柱）

5、。 元件板上壓裝三個硅整流二極正管。,4.2 硅整流二極管,目前國內(nèi)外采用的交流發(fā)電機(jī)多為負(fù)極搭鐵。故壓裝在后端蓋上的三只硅二極管，其引線為二極管的負(fù)極，外殼為正極，俗稱負(fù)極管或反燒管，管殼底有黑色標(biāo)記；壓裝在元件板上的三只硅二極管，其引線為二極管的正極，外殼為負(fù)極，俗稱正極管或正燒管，管殼底有紅色標(biāo)記。,交流發(fā)電機(jī)的整流器，由六只硅二極管組成。 六只硅二極管的安裝如圖所示:,三、交流發(fā)電機(jī)的類型,按搭鐵性質(zhì)分：基本都是負(fù)極搭鐵，僅有解放 CA10B用的 JF13D為正極搭鐵。 按通風(fēng)性質(zhì)分：有風(fēng)冷式、封閉式兩種。 按安裝方式分：有單掛腳式、雙掛腳式、無掛腳（或稱抱持式）三種。,三、交流發(fā)電機(jī)

6、的類型,按結(jié)構(gòu)形式可分為四大類： 一般交流發(fā)電機(jī)，即JF型； 帶真空泵交流發(fā)電機(jī)，即JFB型； 帶電壓調(diào)節(jié)器的整體式交流發(fā)電機(jī)，即 JFZ型； 沒有電刷及集電環(huán)的無刷交流發(fā)電機(jī)，即JFW型。,四、交流發(fā)電機(jī)型號,交流發(fā)電機(jī)的型號命名，依據(jù)的是QC/T 731993汽車電器設(shè)備型號編制方法。目前國內(nèi)正規(guī)的命名方法：,JFXXXXX,例如，JFW1311 頭兩個字母“JF”表示交流發(fā)電機(jī)。 后一個字母表示產(chǎn)品大類（無字母為一般交流發(fā)電機(jī)； “Z”表示帶調(diào)節(jié)器發(fā)電機(jī)；“B”表示帶真空泵交流發(fā)電機(jī)；“W”表示無刷交流發(fā)電機(jī)）。 第一位數(shù)字表示電壓等級（“1”表示14V，“2”表示 28V） 第二位數(shù)字

7、表示功率（W）： “1”表示180W “2”表示250W “3”表示350w、 “5”表示500W “7”表示750W “8”表示1000W “9”表示1000W 后兩位數(shù)字“11”表示設(shè)計順序號。 所以JFW1311表示無刷交流發(fā)電機(jī)，14V，350W，設(shè)計序號為11。,第三節(jié),交流發(fā)電機(jī)的工作原理,一、交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理,交流發(fā)電機(jī)通電后產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，其磁力線切割定子線圈，從而在線圈內(nèi)產(chǎn)生交變電動勢。 它產(chǎn)生交流電的基本原理，仍然是電磁感應(yīng)原理。,二、三相交流發(fā)電機(jī)的工作原理,實(shí)際使用的交流發(fā)電機(jī)是三相同步交流發(fā)電機(jī)，即是指轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相同（同步轉(zhuǎn)速）的三相交流發(fā)電機(jī)。,

8、三相交流發(fā)電機(jī)的工作原理,當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁力線和定子繞組之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，在三相繞組中產(chǎn)生交變電動勢，其頻率為： 式中p磁極對數(shù)； n發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（rmin）。,交流發(fā)電機(jī)每相繞組中所產(chǎn)生的電動勢的有效值為： 式中，K為繞組系數(shù)，f為感應(yīng)電動勢的頻率（Hz），N為每相繞組的匝數(shù)，為每極磁通（Wb），n為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。由于 K、p、N對定型的發(fā)電機(jī)而言均為定值，故簡化為后者。,三、整流原理,利用硅二極管的單向?qū)щ娦钥砂呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟姟?三相橋式全波整流電路的整流原理如圖所示。,l、元件板上三個正極管D1、D3、D5的正極分別接在發(fā)電機(jī)三相繞組的首端A、B、C。 D1、D3、D5分別在三相交流電正半

9、周期內(nèi)導(dǎo)通，且哪相電壓最高，則按該相繞組的正極管子導(dǎo)通。 2、后端蓋上三個負(fù)二極管D2、D4、D6的負(fù)極分別接發(fā)電機(jī)三相繞組A、B、C。D2、D4、D6分別在三相交流電負(fù)半周期內(nèi)導(dǎo)通。且哪相電壓最低，則接該相繞組的負(fù)極管子導(dǎo)通。 3、同時導(dǎo)通的正、負(fù)管子各一個。 4、同時導(dǎo)通的兩個管子總是將發(fā)電機(jī)的電壓加在負(fù)載R兩端。,第四節(jié),交流發(fā)電機(jī)的特性,交流發(fā)電機(jī)的特性有輸出特性、空載特性和外特性，其中以輸出特性最為重要。,一、輸出特性 （曲線）,交流發(fā)電機(jī)的輸出特性又稱負(fù)載特性或輸出電流特性。它是指發(fā)電機(jī)向負(fù)載供電時，保持輸出電壓恒定的情況下，發(fā)電機(jī)的輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。,一、輸出特性（曲線分

10、析）,1、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速甚低時，其端電壓低于額定電壓，此時發(fā)電機(jī)不能向外供電；當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到空載轉(zhuǎn)速n1時，電壓達(dá)到額定值；當(dāng)轉(zhuǎn)速高于空載轉(zhuǎn)速n1時，發(fā)電機(jī)才有能力在額定電壓下向外供電。所以空載轉(zhuǎn)速值n1常用作選擇發(fā)電機(jī)與發(fā)動機(jī)速比的主要依據(jù)。 2、當(dāng)轉(zhuǎn)速超過n1時，發(fā)電機(jī)輸出電流 I將隨著轉(zhuǎn)速n的升高而增大；當(dāng)轉(zhuǎn)速等于n2時，發(fā)電機(jī)輸出額定功率（即額定電流與額定電壓之積），故將轉(zhuǎn)速n2稱為滿載轉(zhuǎn)速。 3、當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時，發(fā)電機(jī)的輸出電流就不再隨轉(zhuǎn)速的升高而增大。這時的電流值稱為發(fā)電機(jī)的最大輸出電流或限流值。這個性能表明，交流發(fā)電機(jī)具有自動限制電流的自我保護(hù)能力。交流發(fā)電機(jī)的最大輸出電流約

11、為額定電流的1.5倍。,二、空載特性 （曲線）,空載特性是指發(fā)電機(jī)空載時，發(fā)電機(jī)的端電壓與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，即I=0時，u與n之間的函數(shù)關(guān)系。,二、空載特性（曲線分析）,從曲線可以看出，隨著轉(zhuǎn)速的升高。端電壓上升較快，由他激轉(zhuǎn)入自激發(fā)電時，即能向鉛蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電，進(jìn)一步證實(shí)了低速充電性能好的優(yōu)點(diǎn)。 因此，空載特性是判定硅整流發(fā)電機(jī)充電性能是否良好的重要依據(jù)。,三、外特性（曲線）,外特性是指轉(zhuǎn)速一定時，發(fā)電機(jī)的端電壓與輸出電流的關(guān)系。經(jīng)不同恒定轉(zhuǎn)速的試驗(yàn)后，可輸出一組相似外特性曲線。,三、外特性（曲線分析）,發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，端電壓也越高，輸出電流也越大。轉(zhuǎn)速對電壓的影響較大，當(dāng)保持在任一轉(zhuǎn)速

12、時，端電壓均隨輸出電流的增大而相應(yīng)下降。 注意：端電壓受轉(zhuǎn)速和負(fù)載變化影響的交流發(fā)電機(jī)，必須配用電壓調(diào)節(jié)器才能保持電壓的恒定。否則，當(dāng)發(fā)電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，若突然失去負(fù)載，其電壓會突然升高，這時發(fā)電機(jī)中的二極管以及調(diào)節(jié)器內(nèi)的電子元件將有被擊穿的危險。,第五節(jié),觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器,汽車交流發(fā)電機(jī)必須配有電壓調(diào)節(jié)器與其聯(lián)合工作。 這是因?yàn)榻涣靼l(fā)電機(jī)在結(jié)構(gòu)一定、磁場強(qiáng)度不變的條件下，其輸出電壓的大小與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，而發(fā)電機(jī)由發(fā)動機(jī)帶動，汽車正常行駛時，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化范圍很大。為了使發(fā)電機(jī)電壓在不同的轉(zhuǎn)速下均能保持一定，這就必須裝置電壓調(diào)節(jié)器。 電壓調(diào)節(jié)器有觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器和電子電壓調(diào)節(jié)器。,觸點(diǎn)

13、式電壓調(diào)節(jié)器,它又可分為雙級觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器（兩對觸點(diǎn)）和單級觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器（一對觸點(diǎn)）兩種。 這兩種觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器基本原理都是以發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)，通過改變觸點(diǎn)的開閉時間，改變激磁電流，維持發(fā)電機(jī)電壓恒定。,雙級觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器,一、FT61型雙級觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器,動觸點(diǎn)在兩個靜觸點(diǎn)中間形成一對常閉的低速觸點(diǎn)K1，另一對常開的高速觸點(diǎn)K2，能調(diào)節(jié)兩級電壓，故稱為雙級觸點(diǎn)式。 高速靜觸點(diǎn)與金屬底座直接搭鐵。對外只有點(diǎn)火（或火線、電樞、A、S、十）和磁場（或F）兩個接線柱。 低速觸點(diǎn)K1和加速電阻（助振電阻）R1、調(diào)節(jié)電阻（附加電阻）R2并聯(lián)；高速觸點(diǎn)K2與發(fā)電機(jī)激磁繞組并聯(lián)；溫度補(bǔ)償電阻R

14、3串入磁化線圈電路中。另外還有電磁鐵芯，磁化線圈、活動觸點(diǎn)臂銜鐵，拉力彈簧等。,工作原理,硅整流三相同步交流發(fā)電機(jī)相電壓有效值的變化規(guī)律前面已敘述過，其值為： 又知硅整流發(fā)電機(jī)經(jīng)整流后輸出的直流電壓值為 因此，整流發(fā)電機(jī)端電壓的高低，取決于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n和磁極磁通。保持電壓恒定的調(diào)控原理，只能在轉(zhuǎn)速升高時，相應(yīng)減弱磁通，而磁通的減弱又只能以減小激磁電流來實(shí)現(xiàn)。反之亦然。,電壓調(diào)節(jié)過程,二、FT70型雙級觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器,FT70型調(diào)節(jié)器，可與JF01、JF11、JF21系列交流發(fā)電機(jī)配合使用，裝在CA10B等汽車上。 這種調(diào)節(jié)器基本構(gòu)造與FT61型調(diào)節(jié)器相似，但卻有以下特點(diǎn)： 靜觸點(diǎn)只有一個，且

15、在中間位置，動觸點(diǎn)有兩個在動臂上，形成常閉的低速觸點(diǎn)，和常開的高速觸點(diǎn)。 所配電阻值與FT61型不同。 該調(diào)節(jié)器的工作原理及工作過程與FT61型相同。,三、雙級式調(diào)節(jié)器的不足之處,雙級式調(diào)節(jié)器基本可滿足使用要求，但還存在一些不足之處：如觸點(diǎn)間隙過?。?.2mm0.4mm），易燒蝕；從一級調(diào)壓到二級調(diào)壓中間有一失控區(qū)，使工作電壓上升0.5V，對充電不利；同時調(diào)節(jié)電壓受負(fù)載影響大。,單觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器,單觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器,帶滅弧系統(tǒng)的單級觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器正是為了克服雙級式電壓調(diào)節(jié)器的以上不足而設(shè)計的。 目前的帶滅弧系統(tǒng)的單級觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器有兩種：FT111型調(diào)節(jié)器，配用12V發(fā)電機(jī)；FT211型

16、調(diào)節(jié)器，配用24V發(fā)電機(jī)。,FT111型調(diào)節(jié)器的構(gòu)造,一、FT111型調(diào)節(jié)器的構(gòu)造,FT111型調(diào)節(jié)器的構(gòu)造與雙級式調(diào)節(jié)器基本相同，都是由磁軛、鐵芯、磁化線圈、加速電阻、調(diào)節(jié)電阻、溫度補(bǔ)償電阻和觸點(diǎn)等組成的。 不同的是： FT111型調(diào)節(jié)器將雙觸點(diǎn)變成了單觸點(diǎn)。 FT111型調(diào)節(jié)器給觸點(diǎn)并聯(lián)了一套滅弧系統(tǒng)。由二級管D、扼流線圈Q2、電容器C組成DQ2C觸點(diǎn)滅弧系統(tǒng)。,二、滅弧電路的工作過程,當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高電壓達(dá)到規(guī)定值時，磁化線圈Q1產(chǎn)生足夠大的吸力，使觸點(diǎn)K打開，于是R1、R2被串入電路，使發(fā)電機(jī)激磁電流急劇減小，電壓降低。 由于激磁電流發(fā)生突變，在激磁繞組中感應(yīng)出一個浪涌電壓。結(jié)果在激磁

17、繞組中產(chǎn)生了很高的自感電動勢。 其感應(yīng)電流可通過二級管D扼流線圈Q2構(gòu)成回路，起到續(xù)流作用，保護(hù)了觸點(diǎn)。 觸點(diǎn)K并聯(lián)一電容器C，通過扼流線圈Q2可以加速浪涌電壓的吸收，從而減小觸點(diǎn)間火花達(dá)到保護(hù)觸點(diǎn)的目的。,三、FT111調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn),因?yàn)橹挥幸粚τ|點(diǎn)，調(diào)整保養(yǎng)容易。 觸點(diǎn)振動頻率高。這種調(diào)節(jié)器，除加速電阻外，還采用了具有退磁作用的扼流線圈Q2，所以提高了觸點(diǎn)的振動頻率，可改善電壓波形。 電火花和無線電干擾小。,第六節(jié),電子電壓調(diào)節(jié)器,一、電子電壓調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn),與觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器相比，電子電壓調(diào)節(jié)器有如下的優(yōu)點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、故障少。 2）由于電子調(diào)節(jié)器沒有觸點(diǎn)，故不會產(chǎn)生觸點(diǎn)火花

18、，因而對無線電設(shè)備的干擾減小。 3）使用壽命長。,二、電子調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)型式,電子調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)型式一般有兩種： 可拆式 密封式,三、晶體管調(diào)節(jié)器的基本組成部分,信號檢出部分 也叫電壓敏感電路，它的作用是檢出高于規(guī)定的供電電壓，并將其變?yōu)榱硪恍盘栯妷骸?開關(guān)控制部分 它的作用是把這一信號電壓變?yōu)榭刂齐娮娱_關(guān)通斷的控制電壓。 電子開關(guān)部分 它的作用是按控制電壓的變化，改變發(fā)電機(jī)激磁繞組電路通斷時間比例的開關(guān)裝置。,四、晶體管調(diào)節(jié)器的工作過程,當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓高于規(guī)定供電電壓時，電子開關(guān)即切斷激磁電流，使發(fā)電機(jī)輸出電壓迅速下降。 當(dāng)其降至規(guī)定電壓之后，開關(guān)又接通激磁電流。 如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)如同振動式調(diào)壓器觸點(diǎn)振動的效果，控制發(fā)電機(jī)輸出電壓，使之穩(wěn)定不變。,晶體管調(diào)節(jié)器的幾個實(shí)例,1、JFT126、JFT246型調(diào)節(jié)器,2、JFT106型調(diào)節(jié)器,3、集成電路（IC）調(diào)節(jié)器,集成電路，是指在一塊微小基片上，組裝著許多半導(dǎo)體元件和其它電路元件所構(gòu)成的電子電路。,4、集成電路電壓調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn),體積很小，組裝到發(fā)電機(jī)內(nèi)部，簡化接線，使發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出功率提高5%10。 電壓調(diào)節(jié)精度高。采用集成電路調(diào)節(jié)器可使汽車電系的工作電壓保持穩(wěn)定，并且基本上不需要對調(diào)節(jié)器進(jìn)行檢修和調(diào)整。 可增大發(fā)電機(jī)激磁電流，確保發(fā)電機(jī)自激和建壓。 集成電路調(diào)節(jié)器用塑料或樹脂封裝，故能承受惡劣工作環(huán)境的影響，它還可耐高溫130