交流发电机与电压调节器

第二章交流发电机与电压调节器学习目标：1、掌握交流发电机的构造与工作原理2、了解交流发电机的工作特性3、了解无刷交流发电机的构造与工作原理4、掌握交流发电机的检修方法5、掌握电压调节器的工作原理6、掌握电压调节器的检查方法一、发电机的功用与种类种类：硅整流交流发电机是目前最常用的汽车用发电机。功用：与发电机调节器互相配合工作，其主要任务：对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电。二、交流发电机的构造与检查三相同步交流发电机结构图其配有6支二极管构成的三相桥式全波整流器1、转子（构造）交流发电机的转子是发电机的磁场部分。主要由爪极、磁场绕组（线圈）、滑环和轴等组成。1、转子（检查）磁场绕组的检查:如图转子轴的检查:垂直度，百分表，摆差0.10mm滑环的检查：圆柱度0.25mm、厚度1.5mm2、定子定子又称为电枢，由定子铁心和定子绕组组成。定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成。定子槽内三相绕组的连接方法大多数采用Y型（星形）。2、定子为使三相绕组产生大小相等、相位差120。（电角度）的对称电动势，对应的绕法原则如下：1、每组绕组的线圈个数、每个线圈的匝数和每个线圈的节距都必须完全相等。2、三相绕组的起端U1、V1、W1在定子槽内的排列，必须相隔120。电角度。2、定子（展开图）结构参数如下：磁极对数p:6对定子槽数z:36槽定子绕组相数m:3相每个线圈匝数N:13匝绕组联结方法：Y型联结2、定子（检查）3、整流器定义：整流器是由6只硅二极管连接而成的三相桥式全波整流电路。近来又生产了9管发电机，在6管基础上加了3个小功率磁场二极管3、整流器（检查）4、端盖与电刷总成前后端盖由非导磁材料铝合金制成，漏磁少，重量轻，散热性能好。4、端盖与电刷总成（电刷）图2.22电刷架的结构(a)能从外部拆除；(b)不能从外拆除4、端盖与电刷总成（搭铁形式）交流发电机有内、外搭铁之分，电刷引线的接法不同。注意5、国产交流发电机的型号中国行业标准QC/T73-93《汽车电器设备产品型号编制方法》，汽车交流发电机的型号如下：123451-产品代号：常用的有JF、JFZ、JFB和JFW四种、2-电压等级代号：1表示12V，2表示24V，6表示6V3-电流等级代号4-设计序号5-变型代号例如：桑塔纳、奥迪100型轿车所使用的代号为JFZ1913Z型交流发电机，含义为：电压等级为12V、输出电流大于90A、第13次设计、调整臂位于左边的整体式交流发电机。6、典型的交流发电机JFWZ240发电机6、典型的交流发电机桑塔纳JFZ1913Y发电机6、典型的交流发电机别克cs130发电机三、交流发电机的工作原理1、交流电动势的产生1、交流电动势的产生（波形）1、交流电动势的产生（公式）交流电动势频率：60npftEeAsin2)32sin(2tEeB)34sin(2tEeC式中：p——磁极对数；n——发电机转速电动势：式中：表示电动势的有效值；表示电角速度，E302pnf2、整流原理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。2、整流原理（六管）2、整流原理（九管）2、整流原理（输出电压的平均值）发电机输出电压的平均值UU=1.35UAB=2.34Uφ（星形连接）U=1.35Uφ（三角形连接）式中：UAB-线电压的有效值Uφ-相电压的有效值，3ABUU以每只硅二极管为研究对象：（1）平均电流：（2）承受的最高反向电压：IID31UUUUUABDRM05.154.23222、整流原理（动画）整流原理动画（六管）整流原理动画（八管），加2个中性点二极管整流原理动画（九管），加3个小功率磁场二极管3、励磁方式励磁方式：汽车上同时采用两种励磁方式：(1)自励：发电机利用剩磁自励发电；(2)他励：由蓄电池供激磁电流。汽车上的励磁时刻：汽车在低速运转时，发电机刚开始发电，采用他励方式；当发动机转速达到1000r/min，则采用自励方式。四、交流发电机的工作特性硅整流发电机的传动比较大，转速变化范围也大：转速变化：汽油发动机1：8；柴油发动机1：5交流发电机的特性有：空载特性、输出特性和外特性，其中的输出特性最为重要。1、输出特性输出特性是指发电机端电压不变时，发电机的输出电流I与发电机转速n之间的关系。数学描述：U=C时，I=f（n）。从图中可以看出：（1）空载n1,低速充电性好；（2）满载n2,发电性能优良；（3）n到一定值后，具有自身控制输出电流I的能力，无需限流器。补充n1,n2是判断发电机技术性能优劣的重要指标，具体数值在技术说明书上可查到或直接实物测量。2、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。空载特性是判定交流发电机充电性能是否良好的重要依据。3、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。从图中我们可以看出：交流发电机端电压U受转速n和负载I变化的影响较大，必须配用电压调节器，才能保持恒定的电压值。注意发电机正常工作时，突然失去负荷时端电压会急剧上升，击穿硅二极管和其他电子元件。应该避免发电机发生外电路断路的现象。五、交流发电机使用与检修1、交流发电机使用注意事项（1）蓄电池的搭铁极性必须与发电机搭铁极性相同；（2）发电机运转时，不能使用试火方法检查发电机是否发电；（3）发现交流发电机不发电或者充电电流较小时，应及时排除；（4）绝对禁止用200V以上的交流电压表或兆欧表检查发电机的绝缘性能；（5）发电机正常运行时，切不可任意拆卸各电器设备的连接线；（6）蓄电池可吸收电路中的瞬时过电压，发动机运行之中不要拆下连接导线；（7）发动机熄灭后，应及时将点火开关断开；（8）保持发电机带合适的张紧度。五、交流发电机使用与检修2、交流发电机的检测分为检修前诊断和修理后性能检查两种。具体种类有：（1）单机静态测试在发电机不解体时，用万用表测量各接线柱间的电阻值；（2）试验台动态测试在汽车电器万能试验台山进行发电机空载试验和负荷试验；（3）交流发电机的就车检验实车测发动机转速2500r/min时，电压应在14或28V以上，电流在10A左右。六、无刷交流发电机无刷交流发电机是指无电刷无滑环的交流发电机。优点：结构新颖、性能优良、工作稳定、故障少。种类：爪极式、励磁机式、永磁式和感应子式。三菱8DC无刷24V（40A）发电机七、电压调节器1、触点式电压调节器：分双级式和单级式，通过改变触点闭合或断开的时间长短来改变励磁电流的大小。构造：两对触点：高速触点（动合）和低速触点（动断）优点：触点火花小、触点开合频率有所改善、灵敏度较高；调压质量符合使用要求。缺点：触电间隙太小0.1-0.3mm，不便于保养和检查调整；低速触点过渡到高速触点时会出现失调区；触点断开时仍有电火花，对车载无线电设备有干扰；在脏污的情况下会导致触点烧结故障。下面以FT61型双级触点式电压调节器为例。1、触点式电压调节器工作原理调节器不工作时，低速触点K1闭合，高速触点K2处于开启状态。动画1、触点式电压调节器工作原理发电机低速运转时，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）。1、触点式电压调节器工作原理磁场电流路径1、触点式电压调节器工作原理当发电机转速升到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1、触点式电压调节器工作原理磁场电流路径1、触点式电压调节器工作原理当发电机转速超过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。1、触点式电压调节器工作原理当发电机转速高于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。2、晶体管式电压调节器触点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，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，2、晶体管式电压调节器(电路图)3、集成电路电压调节器WA202A-3AAVR发电机自动电压调节器也叫IC电压调节器。利用晶体管组成开关电路，以控制磁场电流来调节发电机的输出电压。和晶体管电路的不同之处：所有二极管、晶体管都集成在一块芯片上，体积小。3、集成电路电压调节器（检测方法）根据检测的是发电机电压还是蓄电池电压分为：发电机电压检测法和蓄电池电压检测法（大功率发电机）3、集成电路电压调节器（JFT151）产品型号：JFT151-14V-1200W；产品说明：夏利(圆插),通用五十铃。3、集成电路电压调节器（日产兰鸟）3、集成电路电压调节器（日产兰鸟）八、电压调节器的使用与检修1、电压调节器的使用注意事项（1）调节器与交流发电机的搭铁形式必须一致。（2）调节器与交流发电机的电压等级必须一致。2、电压调节器的维护（1）晶体管电压调节器的检查分内搭铁、外搭铁两类（2）集成电路电压调节器的检查分3引线、4引线两类2、电压调节器的维护九、典型充电系电路实例一、奥迪、红旗发电机电路九、典型充电系电路实例二、夏利发电机电路九、典型充电系电路实例三、普桑充电系电路九、典型充电系电路实例四、帕萨特充电系电路作业1、交流发电机的功用是什么？2、普通交流发电机的结构分哪几部分？3、转子的功用是什么？磁场如何产生？4、定子的功用是什么？5、整流器的功用是什么？两块整流板有何不同？6、汽车用硅整流二极管有何特点？7、整流器和定子如何连接？8、电刷的作用是什么？9、发电机的内搭铁、外搭铁如何区分？10、交流发电机的型号作业1、交流发电机的功用是什么？2、普通交流发电机的结构分哪几部分？3、转子的功用是什么？磁场如何产生？4、定子的功用是什么？5、整流器的功用是什么？两块整流板有何不同？6、汽车用硅整流二极管有何特点？7、整流器和定子如何连接？8、电刷的作用是什么？9、发电机的内搭铁、外搭铁如何区分？10、交流发电机的型号