2.、交流发电机工作原理

交流发电机工作原理2.1．发电原理2.2．整流原理2.3交流发电机的励磁2.1．交流发电机发电原理如图1所示，发电机定子的三相绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中，内部有一个转子，转子上安装着爪极和励磁绕组。图1交流发电机发电原理示意图1－定子铁心2－定子绕组3－转子4－励磁绕组5－整流二极管6－电刷2.1交流发电机发电原理交流发电机产生交流电的基本原理是电磁感应原理,具体地说交流发电机是利用产生磁场的转子旋转，使穿过定子绕组的磁通量发生变化,在定子绕组内产生交流感应电动势。当励磁绕组有电流通过时，励磁绕组便产生磁场，转子轴上的两个爪极分别被磁化为N极和S极。当转子旋转时，磁极交替地在定子铁心中穿过，形成一个旋转的磁场，磁力线和定子绕组之间产生相对运动，在三相绕组中产生交流感应电动势2.1交流发电机发电原理1.交流电动势的变化频率f和转速、磁极对数成正比式中P－磁极对数n－发电机转速(r/min)在交流发电机中，由于转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律，所以交流电动势的波形也近似正弦规律，如果发电机定子的三相绕组是对称绕制的则产生的三相电动势也是对称的。60/pnf2.1交流发电机发电原理2.三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式：式中－每相电动势的最大值－每相电动势的有效值－电角速度)34tsin(2)34tsin()32tsin(2)32tsin(tsin2tsinEEeEEeEEemWmVmUmEE2.1交流发电机发电原理定子每相电动势的有效值的表示式中-绕组系数(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）－频率（单位：Hz）-每极磁通（单位：Wb）-电机结构常数（）-称为相电动势。由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数不变），相电动势和发电机转速、磁通成正比。nCKfNEe44.4KNfeCE60/44.4KNpCe60/pnfeCE2.2交流发电机整流原理交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电，是通过6只二极管组成的三相桥式整流电路整流为直流电的，整流电路如图12a所示。图12交流发电机整流原理a)整流电路图b)三相绕组电压波形图c)整流后发电机输出波形图2.2交流发电机整流原理二极管具有单向导通性,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。将定子的三相绕组和6只整流二极管按图12a的电路连接，发电机的输出端B、E上就输出一个脉动直流电压，如图12c所示，这就是发电机的整流原理。2.2交流发电机整流原理1．整流原理:（1）二极管的导通原则当3只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；当3只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。图13整流二极管导通分析0-t1t1-t2t2-t32.2交流发电机整流原理（2）整流过程的分析同时导通的二极管管子总是两个，正、负管子各一个。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,如图12(c)所示。2.2交流发电机整流原理2．中性点电压在定子绕组为星形连接时，三相绕组的公共结点称为中性点。从三相绕组的中性点引一根导线到发电机外，标记为“N”。“N”点电压称为中性点电压。2.2交流发电机整流原理2BENUU中性点电压的瞬时值是一个三次谐波电压,如图15所示，平均值为发电机输出电压（平均值）的一半，即：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工作。图15交流发电机中性点电压波形图八管整流电路原理中性点电压瞬间时值高于输出电压平均值（14V）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电子绕组中性点八管整流电路八管整流电路原理中性点电压瞬间时值低于搭铁电压时：中性点负极管导通对外输出电流。电流回路为：中性点定子绕组某一正极管负载中性点负极管中性点八管整流电路中性点的作用实际上，对有些交流发电机(如桑塔纳、奥迪等轿车)来说，在三相绕组的中性点处接上两只中性点二极管(功率二极管)，并通过两只中性点二极管与桥式整流器的正、负输出端相连。此种作法，当发动机高速运转时，可有效地利用中性点电压来增加发电机的输出功率。实践证明，在交流发电机上采用中性点二极管后，输出功率可增加10％—15％2.3交流发电机的励磁除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁，因为它们的磁场都是电磁场，必须给励磁绕组通电才会有磁场产生而发电，否则发电机将不能发电。将电流引入到励磁绕组使之产生磁场称为励磁。交流发电机励磁方式有自励和他励两种。2.3交流发电机的励磁1．他励在发电机转速较低时（发动机未达到怠速转速），自身不能发电，需要蓄电池供给发电机励磁绕组电流，使励磁绕组产生磁场来发电。这种由蓄电池供给磁场电流发电的方式称为他励发电。2.3交流发电机的励磁2．自励随着转速的提高（一般在发动机达到怠速时），发电机定子绕组的电动势逐渐升高并能使整流器二极管导通，当发电机的输出电压UB大于蓄电池电压时，发电机就能对外供电了。当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给励磁绕组，这种自身供给磁场电流发电的方式称为自励发电。2.3交流发电机的励磁交流发电机励磁过程是先他励后自励。当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压1～2V以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。不同汽车的励磁电路各不相同，但有一个共同特点是，励磁电路都必须由点火开关控制。交流发电机的励磁电路如图17、18所示。2.3交流发电机的励磁图176管内搭铁型交流发电机的励磁2.3交流发电机的励磁图1811管外搭铁型交流发电机的励磁