2交流发电机及调节器.

第二章、交流发电机及调节器第二章、交流发电机及调节器第二章、交流发电机及调节器主要内容交流发电机的构造交流发电机的工作原理交流发电机的工作特性交流发电机的调节器交流发电机的使用与维护充电系统的常见故障第二章、交流发电机及调节器发电机是汽车用电设备的主要电源。在汽车正常运行期间，发电机向除起动机之外的其它用电设备供电，并向蓄电池充电。汽车上所用的发电机大多为三相交流发电机。汽车上采用硅整流交流发电机，它以硅二极管为整流器，将交流电转变成直流电。具有结构简单、体积小、重量轻、功率高、工作可靠、寿命长、维修方便等特点。第二章、交流发电机及调节器交流发电机的型号车用交流发电机的型号根据各国家或地区的规定各有不同，我国根据《QC／T73－93汽车电气设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流发电机的型号如下：第1部分为产品代号。交流发电机的产品代号有JF、JFZ、JFB、JFW四种，分别表示交流发电机、整体式交流发电机、带真空泵交流发电机和无剧交流发电机。第2部分为电压等级代号。用1位阿拉伯数字表示，1－12V；2－24V；6－6v。第3部分为电流等级代号。第4部分为设计序号，按产品设计先后顺序，以1~2位阿拉伯数字组成第5部分为变形代号，交流发电机以调整臂位置作为变形代号。从驱动端看，在中间不加标记在右边时用Y表示；在左边时用Z表示。如果发电机被驱动的旋转方向为逆时针，则最后一个字母为N第五部分第四部分第三部分第二部分第一部分第二章、交流发电机及调节器电压等级代号123456电压等级/V1224———6电流等级代号123456789电流等级/A～19≥20～29≥30～39≥40～49≥50～59≥60～69≥70～79≥80～89≥90JF152：表示交流发电机，其电压等级为12V,电流等级为≥50A~59A，第二次设计。桑塔纳、奥迪100型轿车用JFZ1913Z型交流发电机，是电压等级为12V，电流等级为≥90A，第13次设计，调整臂在左边的整体式交流发电机。第二章、交流发电机及调节器交流发电机的类型车用交流发电机按总体结构形式可分为:普通式--（发电机与电压调节器独立）如东风EQ1090（EQ140）型载货汽车用JF132型交流发电机、解放CA1091型载货汽车用JF1522A型交流发电机；（交流发电机,A是指系列号的第一个或第二个;下一个同系列的发电机的型号是B或者C）整体式--（电压调节器附在发电机内）如一汽（FAW）奥迪、上海桑塔纳等轿车用JFZ1813Z；带真空泵式交流发电机—即带真空制动助力泵的交流发电机，如JFB1712型交流发电机；无刷式交流发电机—无电刷、滑环结构的交流发电机，如JFW14型交流发电机；永磁式交流发电机—转子磁极采用永磁材料的交流发电机；第二章、交流发电机及调节器按励磁绕组的搭铁方式可分为内搭铁式—即磁场绕组的一端与发电机壳相连接。东风EQ1090（EQ140）型载货汽车用JF132型交流发电机外搭铁式--即磁场绕组的一端经调节器后搭铁。解放CA1091型车用的JF152D，JF1522A型交流发电机。按整流器的二极管数量可分为6管整流—六只硅二极管，应用最为广泛。JF132、JF152D、JF1522A8管整流—具有两个中性点二极管的交流发电机，共有八只二极管。天津夏利TJ7100微型轿车的JFZ1542型交流发电机9管整流—具有三个磁场二极管的交流发电机，共有九只二极管。北京BJ1022型轻型载重车用的JFZ141交流发电机。11管整流—具有中性点二极管和磁场二极管的交流发电机，共有十一只二极管。桑塔纳轿车用JFZ1813Z型交流发电机。第二章、交流发电机及调节器汽车用交流发电机的分类普通式整体式真空泵式第二章、交流发电机及调节器§2-1、交流发电机的构造交流发电机由转子、定子、整流器和前后端盖等组成。第二章、交流发电机及调节器一、转子转子由爪极（每个爪极有６个鸟嘴形磁极）、转子绕组、滑环和转轴等组成。在转子绕组中通入一个直流电流时，产生一个磁场。在发动机的带动下转子旋转，在定子绕组中产生一个旋转磁场。第二章、交流发电机及调节器交流发电机的转子1—集电环2—轴3—爪极4—磁轭5—励磁绕组第二章、交流发电机及调节器转子磁场的磁力线分布与磁场电路原理如图所示。转子磁场的磁力线分布与磁场电路原理ａ）磁场的磁力线分布ｂ）磁场电路原理1、5—电刷2、4—集电环3—励磁绕组6—点火开关7—蓄电池第二章、交流发电机及调节器定子是由定子铁心和三相定子绕组组成，固定在前后端盖之间。三相定子绕组定子铁心二、定子第二章、交流发电机及调节器定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成。定子槽内置有三相对称绕组，三相绕组大多数采用“Y”形（星形）连结，也有用“△”形连结的。，定子绕组在转子产生的旋转磁场作用下，感应并输出三相正弦交流电动势。第二章、交流发电机及调节器定子及定子绕组的联结方式a)星形(Y)联结b)三角形(△)联结第二章、交流发电机及调节器第二章、交流发电机及调节器由于车用发电机定子绕组均采用单层绕法，即一个定子槽中只放一个有效边，所以三个线圈6个有效边只需6个槽。设转子磁极对数为P,则每相绕组共有P个线圈，2P个有效边，三相绕组有3P个线圈，3×2P个有效边，定子槽数为线圈节距：每个线圈的两个有效边之间所间隔距离称为线圈节距y1，通常用定子槽数表示。而相邻异性磁极中心线之间的距离称为极距yp,一般也用定子槽数表示，则磁极对数。定子的总槽数；式中：ppzypz2磁极对数。定子槽数；式中，pzpz23为了获得最大感应电动势，每个线圈的两条有效边应置于相邻的异性磁极下，以使感应电动势能相互叠加，当线圈的节距等于极距时，即可达到上述要求。第二章、交流发电机及调节器电角度为磁极对数与机械角度的乘积，即对于6对磁极的交流发电机，其定子铁心每槽机械角度为则每槽为机械角度磁极对数电角度式中：--pp0001036/360/360z0060106第二章、交流发电机及调节器因此，要使三相绕组的感应电动势相差1200电角度，只要相邻绕组线圈的起端（或末端）相隔两个槽（或8个槽）即可，即三相绕组的各起端A、B、C分别放入1、3、5槽（或1、9、17槽），即能保证三相绕组相邻之间相差1200电角度。第二章、交流发电机及调节器下图为JF132型交流发电机定子绕组的展开图，发电机有六对磁极，定子总槽数为36个槽，即一对磁极对应六个槽。JF132型交流发电机定子绕组的展开图第二章、交流发电机及调节器整流器是将交流电转换成直流电的一种装置，在车用发电机中，一般采用三相桥式整流电路作整流器。三、整流器第二章、交流发电机及调节器交流发电机的整流器，是由六只硅整流二极管组成的三相桥式整流电路。如图所示，硅整流二极管分为正极管和负极管。硅整流二极管的安装1—火线接线柱2—元件板3—正极管4—负极管5—后端盖第二章、交流发电机及调节器正整流板与外壳绝缘，在正整流板上有一个输出接线柱B作为发电机的输出端。负整流板直接搭铁。负整流板一定和壳体相连接。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第二章、交流发电机及调节器普通型中性点二极管型整流器一般有以下四种形式：第二章、交流发电机及调节器磁场二极管型中性点与磁场二极管型第二章、交流发电机及调节器磁场二极管可以提高电压调节的精度。中性点二极管的整流器，可以提高发电机的输出功率。桑塔纳汽车用的整流器电路第二章、交流发电机及调节器前端盖用来固定发电机，后端上装有电刷架和整流器。风扇风叶装在前端盖与皮带轮之间（双风扇发电机的两个风叶装在发电机内部的转子上），在发电机工作时，起强制通风散热作用。前、后端盖风叶轴承四、端盖、风扇和轴承第二章、交流发电机及调节器如图a所示为奥迪轿车所用的发电机。对于一些高档轿车，其发电机的功率大、体积小，为了提高散热强度，一般装有两个风扇，且将风扇叶直接焊在转子上，如图b所示为丰田轿车所用的发电机。交流发电机的通风a）单风扇式b）双风扇式1、4—带轮2、5、7—风扇3、6—转子第二章、交流发电机及调节器(2)电刷架材料：酚醛玻璃纤维塑料(模压)。(3)装配关系：两只电刷装在电刷架方孔内，有弹簧保持其与集电环接触良好。(4)分类：外装式和内装式两种。(1)电刷1)作用：电刷与集电环接触，将直流电引入励磁绕组。2)材料：铜粉和石墨粉(模压)。五、电刷与电刷架第二章、交流发电机及调节器第二章、交流发电机及调节器第二章、交流发电机及调节器②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。③外搭铁型发电机的磁场绕组负极（负电刷）接调节器后再搭铁。磁场绕组的搭铁型式①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）。第二章、交流发电机及调节器(2)风扇：1)作用：在发电机工作时强制进行抽风冷却。2)材料：一般用1.5mm钢板冲制或用铝合金压铸。交流发电机的构造五、带轮与风扇(1)带轮：1)作用：通过皮带将发动机的动力传给发电机。2)材料、类型与定位方法：由铸铁或铝合金制成，分单槽和双槽两种，与风扇共用一个半圆键和转子轴连接，用弹簧垫片和螺母紧固。第二章、交流发电机及调节器§2-2、交流发电机的工作原理一、发电原理二、整流原理三、中性点电压四、发电机的励磁第二章、交流发电机及调节器第二章、交流发电机及调节器一、发电原理由电刷给转子通电（励磁）产生磁场；由发动机带动发电机转子旋转，产生旋转磁场；磁场外发电机壳体（铁芯）上固定有3组线圈(3相定子绕组)，3相绕组彼此相隔120°。当转子旋转时，旋转的磁场使固定的电枢绕组中通过的磁通量发生变化，而在定子电枢绕组中产生三相感应电动势。由整流器整流为直流电输出。第二章、交流发电机及调节器第二章、交流发电机及调节器1.三相绕组中交流电动势瞬时值的表达式为：2sin2sin(120)2sin(240)UVWeEwteEwteEwt6022,-npfE电角速度值；每相绕组电动势的有效第二章、交流发电机及调节器eECn2.每相绕组中电动势的有效值为：由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数Ce不变），相电动势Eφ和发电机转速、磁通成正比。KfCe44.4第二章、交流发电机及调节器1.交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电，靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。2.二极管具有单向导电性,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、整流原理第二章、交流发电机及调节器整流电路将三相电动势转变成直流脉动电压；由于蓄电池具有电容的功能，故输出的直流电压波形较平坦。3.二极管的导通原则在某瞬时，只有电压最高一相的正极管和电压最低一相的负极管导通。当三只二极管负极端相连时，正极端电位最高者导通；当三只二极管正极端相连时，负极端电位最低者导通。第二章、交流发电机及调节器1)正极管导通原则因为三只正极管(VD1、VD3、VD5)的正极分别接在发电机三相绕组的始端(U、V、W)上，它们的负极又连接在一起，所以三只正极管的导通原则是：在某一瞬间，正极电位最高者导通，因为正极电位最高的二极管导通后，就使另两只二极管的负极电位高于正极而不能导通。2)负极管导通原则因为三只负极管(VD2、VD4、VD6)的负极分别接在发电机三相绕组的始端，它们的正极又连接在一起，所以三只负极管的导通原则是：在某一瞬间，负极电位最低者导通，因为该二极管导通后，就使另两只二极管的正极电位低于负极而不能导通。第二章、交流发电机及调节器4.整流过程第二章、交流发电机及调节器第二章、交流发电机及调节器5.整流结果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。发电机输出的直流电压平均值为：U=1.35UL=2.34UΦ式中：UL—线电压；UΦ—相电压。第二章、交流发电机及调节器三、中性点电压中性点是三相绕组的末端交点。其输出电压称为中性点电压，标记为UN。