汽车电器第一讲第二章交流发电机和调节器

第二章交流发电机和调节器发电机的功能：发电、整流和调节电压交流发电机的功能•(1)发电用多槽带把发动机的旋转传输到皮带轮，转动电磁化的转子，在定子线圈中产生交流电流。•(2)整流因为定子线圈中产生的电是交流电，它不能用于车辆上安装的直流电器装置，所以利用整流器将交流电变为直流电。•(3)调节电压利用调节器调节发电机的电压，在发电机转速或负载发生变化时也能保持电压稳定。第一节交流发电机的工作原理•发电原理•整流原理•励磁方法一、发电原理二、整流过程硅二极管具有单向导电性。整流过程实际上就是将具有单向导电性的硅二极管组成各种整流电路，把交流电变成直流电。三相桥式整流电路带中心抽头的交流发电机连接示意图中心点电压：UN=U/2三、激磁方法激磁的类型：(1)自激：发电机利用剩磁自激(2)他激：蓄电池供给激磁绕组电流的方式先他激、后自激。九管交流发电机的原理图九管交流发电机的原理图第二节交流发电机的构造•发电机的作用是将来自发动机的机械能转变成电能。•机械能通过皮带轮传给发电机。皮带轮带动转子转动发出交流电来。然后经二极管整流器整流变成直流电。交流发电机的主要部件一、转子产生磁场二、定子产生交流电三、整流器：交流变直流四、其他：产生磁场而将电流提供给转子的电刷和滑环，使转子平滑转动的轴承、冷却转子、定子及二极管的风扇。所有这些部件均装在前后机架上。交流发电机在汽车上的位置一、转子•是用来建立磁场的。•由两块爪极、激磁绕组、轴和滑环等组成。•“F”（或“磁场”）接线柱和“－”（搭铁）接线柱。工作原理•由低碳钢制成的两块六爪磁极压装在转子轴上，其空腔内装有导磁用的铁心，称为磁轭。铁心上绕有励磁绕组，励磁绕组的二根引出线分别焊在与轴绝缘的两个压装在轴上的滑环上。滑环与装在后端盖内的两个电刷相接触，两个电刷通过引线分别接在两个螺钉接线柱上。这两个接线柱即为发电机的“F”（磁场）接线柱和“-”（搭铁）接线柱。当这两个接线柱与直流电源相接时，便有电流流过励磁绕组，产生磁通，使两块爪极被分别磁化为N极和S极，形成犬牙交错的磁极，产生磁场，当发动机工作时，可在定子铁心内部形成交变磁场转子装配图二、定子•定子又叫电枢，是用来产生交流电动势的。•由定子铁心和定子绕组组成。定子铁心一般由一组相互绝缘的且内圆带有嵌线槽的圆环状硅钢片叠制而成。嵌线槽内嵌入三相对称的定子绕组。•绕组的连接方法星形连接三角连接•在三相绕组中所产生的电动势应是对称电动势，即电动势的大小相等、电位差互差120º电角度。•一般采用星形连接，即每相绕组的首端分别与整流器的硅二极管相接，作为交流发电机的交流输出端，每相绕组的尾端接在一起，形成中性点N。三、整流器•将定子绕组产生的三相交流电变成直流电输出；其次，可阻止蓄电池的电流向发电机倒流。它一般有六个硅二极管接成三相桥式全波整流电路。第三节交流发电机的特性一、输出特性输出特性是指发电机端电压不变，即U=常数的情况下，输出电流与发电机转速之间的关系，即I=f（n）的函数关系。交流发电机的输出特性1、发动机转速低于额定转速n1时发电机不向外供电2、发电机达到额定功率时的转速定为额定转速n2，额定电流一般定为最大输出电流的2／3。3、当转速达到一定值时，无论转速增加多少电流都不再增加，即一定结构的发电机输出最大电流Imax有一定限制二、空载特性空载特性是指发电机空载时，发电机端电压与转速之间的关系，即I=0时，U=f（n）的函数关系。交流发电机的空载特性三、外特性外特性是指转速一定时，发电机的端电压与输出电流的关系，即n=常数时，U=f（I）的函数关系。交流发电机的外特性外特性•在转速变化时，发电机端电压有较大的变化，在转速恒定时，由于输出电流的变化对端电压也有很大影响，因此，要使输出电流稳定，必须配用电压调节器。高速时，当发电机突然失去负载时，端电压会急剧升高，这时电气设备中的电子元件将有被击穿的危险第四节交流发电机的调节器•基本原理：Eφ=4.44KfNФK=绕组系数f=感应电动势的频率N=每相绕组匝数Ф=每极磁通功用在发电机转速和发电机上的负载发生变化时自动控制发电机电压，使其保持恒定，防止发电机电压过高而烧坏用电设备和导致蓄电池过量充电，同时也防止发电机电压过低而导致用电设备工作失常和蓄电池充电不足一、电磁振动式调节器1.双级电磁振动式调节器FT61型双级式电磁振动调节器线路原理图FT61型调节器的工原理简述如下：调节器不工作时，低速触点K1闭合，高速触点K2处于开启状态。发电机低速运转时，低速触点K1是闭合的，发电机的供给电压低于蓄电池电压。激磁电流由蓄电池供给（他激）。磁场电流路径当发电机转速升到n1时，发电机电压稍高于第一级调节电压U1时，流经电磁铁线圈的电流产生的吸力克服弹簧拉力使K1打开，激磁电流路径发生了变化磁场电流路径当发电机转速超过n2又小于n3时，K1一直打开，R1一直串入激磁回路中，激磁电流和发电机端电压都随转速的升高而升高，低速触点失去调节作用，活动触点处于中间位置，称为失控区。当发电机转速高于n3时，磁化线圈XL的吸力使高速触点K2闭合，将激磁绕组短路，激磁电流减小到零。二、晶体管电压调节器电磁振动式电压调节器结构复杂，重量和体积大，火花易烧蚀触点，寿命低，对无线电干扰大，具有一定的机械惯性和磁惯性，触点开闭动作迟缓。晶体管电压调节器以开关管代替触点，不但开关频率提高，且不会产生火花，调节效果好，具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高等优点，所以晶体管调节器使用愈来愈广。晶体管调节器的基本电路•Uab=UacUAB电压反向加在稳压管VS上。R1的阻值是这样确定的：当发电机输出电压UAC达到规定的调整值时（如桑塔纳为13.5～14.5V），UAB电压正好等于稳压管W的反向击穿电压。211RRR当发电机未转动时，接通点火开关K，蓄电池加在R1两端的电压小于稳压管的反向击穿电压，DW处于截止状态，T1基极无电流也处于截止状态，T2导通，产生激磁电流起动发动机后随着转速的升高，发电机端电压迅速上升。当R1上的检测电压UAC达到稳压管的反向击穿电压，DW导通，随即T1导通，T2截止，激磁电流降至零，使电压急剧下降，当下降到低于调整值时，DW又恢复到截止状态，T1截止，T2导通，如此反复。三、集成电路调节器1967年美国通用汽车公司把集成电路调节器作为一个部件，装在交流发电机上。汽车上采用的集成电路调节器，通常是并用半导体技术和薄膜（或厚膜）技术的混合集成电路。集成电路调节器有如下优点：①由于它是用树脂封装的，能防潮及泥土、油污等溅污，并在130℃的高温环境正常工作。②由于内部无可移动零件，能承受较大的振动和冲击。③体积小、重量轻，可以作为一个标准件装到发电机上。④电压调节精度高，在调节转速范围内电压变化不大于0.1V，这对汽车上其他电子（特别是ECU）设备很重要。⑤能通过较大的激磁电流（可达6A以上）。⑥使用寿命长，一般能达16万km以上。汽车用交流发电机实例•奥迪、红旗•夏利第五节交流发电机充电系的过电压保护装置一、过电压的产生从过电压的性质来分，可分为瞬变性和非瞬变性过电压两种。1.非瞬变性过电压非瞬变性过电压，主要是由于发电机调节器失灵，或其他故障引起发电机激磁电流未经过调节器，使发电机电压升高到不正常值。2.瞬变性过电压瞬变性过电压有以下几种情况：（1）抛负载瞬变抛负载瞬变即交流发电机正在向蓄电池充电过程中与蓄电池连接导线突然脱开，或者在没有蓄电池的情况下，突然断开其他负载。（2）磁场衰减瞬变磁场衰减瞬变即交流发电机的激磁绕组，由于点火开关（或电源开关）转到断开位置而与蓄电池突然中断时，就会产生按指数衰减的负脉冲电压。（3）点火系瞬变（4）切换电感性负载瞬变在汽车运行中，切换一个电感性辅助电器（电喇叭、刮水器、电风扇、螺线管继电器等），都会产生自感引起的瞬变过电压。二、过电压的保护从理论讲，防止过电压有两种可能的方案：一、提高电子设备的定额。这种方法不增加系统中的电气元件，但很不经济。二、增加过电压保护装置。过电压保护装置吸收电系中可能产生的各种瞬变性过电压电能，保护电子设备中各电子元件正常工作。1.稳压管保护电路稳压管加继电器的浪涌保护装置正常情况下浪涌保护装置是不导通的，当出现瞬时高压时，稳压管DW导通，电压只能升到DW的击穿电压。浪涌电压的能量通过DW搭铁消耗后，DW又恢复不导通状态。优点：1.反应迅速2.无功率消耗3.线路简单、工作可靠2.可控硅过压保护电路波许自动复位可控硅过压保护电路图当电压高到足以击穿稳压管DW2时T3导通触发可控硅SCR继电器通过电流触点闭合其作用有2：1是峰值电流通继电器；2是短路SCR，及时使电路恢复正常国产发电机规格发电机型号额定数据空载转速(r/min)满载转速(r/min)功率/W电压/V电流/AJF11、JF13、JF132350142510002500JF12、JF233502812.510002500JF21、JF152、JF153500143610002500JF22、JF25500281810002500JF1000、JF21010002836100022502JF150150141110502000JF200200141510003500JF01175141313003500