汽車發(fā)電機的發(fā)展

1、汽車發(fā)電機的發(fā)展摘要汽車上雖然裝有蓄電池， 但它存儲的電能十分有限。比如動發(fā)動機時，起動機要消耗蓄電池大量電能，若不及時對其進行補充充電就不能滿足汽車上不斷增多的用電設備 的需求，也就很難保證汽車的頻繁啟動正常運行。所以可以說發(fā)電機是汽車電器系統(tǒng)的主要電源。發(fā)電機的作用是將發(fā)動機的部分機械能轉變成電能，向除起動機以外的所有用電設備供電，并及時對蓄電池進行補充充電。長期以來，汽車上采用的是直流發(fā)發(fā)電機，由于靠整流子換向的直流發(fā)電機已不能適應現代汽車的要求， 而逐漸被交流發(fā)電機取代。交流發(fā)電機的采用， 是汽車電器的一大突破。它始用于20世紀50年代，當今世界發(fā)達國家均已在汽車上普遍采用硅整流交 流

2、發(fā)電機，我國也從 70年代開始使用，并已迅速普及。交流發(fā)電機與直流發(fā)電機相比， 在結構方面有根本性差別的是用硅二極管的固體換 向器取代了機械整流器。 這是交流發(fā)電機優(yōu)于直流發(fā)電機的主要原因。因此現代汽車都使用硅整流發(fā)電機。關鍵詞：交流發(fā)電機 原理一交流發(fā)電機的作用.充電到電瓶，使電瓶保持充滿電的狀態(tài).供應電流到各電器，作為汽車內各個用電器的主要供電電源。.唯有在發(fā)電機的發(fā)電量，低于電器耗用電流時，才由電瓶補足供電二交流發(fā)電機的結構交流發(fā)電機一般由轉子、定子、整流器、端蓋四部分組成。交流發(fā)電機組件圖見圖1 后端蓋2 電刷架3 電刷4 電刷彈簧壓蓋 5一硅二極管6散熱板7一轉子8一定子總成9一前端

3、蓋10風扇11皮帶輪交流發(fā)電機結構圖見圖調節(jié)器E調節(jié)器E轉子的功用是產生旋轉磁場。轉子由爪極、磁軻、磁場繞組、集電環(huán)、轉子軸組成，見圖ffl? 6ffl? 6交面發(fā)阻機的轉子集電環(huán)FMfS 4 Kff 5-第場能垠轉子軸上壓裝著兩塊爪極，兩塊爪極各有六個鳥嘴形磁極，爪極空腔內裝有磁場繞組（轉子線圈）和磁軻。集電環(huán)由兩個彼此絕緣的銅環(huán)組成，集電環(huán)壓裝在轉子軸上并與軸絕緣， 兩個集電環(huán)分別與磁場繞組的兩端相連。當兩集電環(huán)通入直流電時（通過電刷） ，磁場繞組中就有電流通過，并產生軸向磁通，使爪 極一塊被磁化為 N極，另一塊被磁化為 S極，從而形成六對相互交錯的磁極。當轉子轉動 時，就形成了旋轉的磁場

4、。一定子一定子與轉子間的氣隙交流發(fā)電機的磁路為：磁軻一N極一轉子與定子之間的氣隙 一S極一磁聊i。見圖2-7。一定子一定子與轉子間的氣隙圖2-7交流發(fā)電機的磁路】一攀朝 工一磁坊繞組 以4磁極 E一定子鐵心6定子繞細7軸8-漏磁通（二）定子 定子的功用是產生交流電。定子由定子鐵心和定子繞組成。見圖 2-8A定子鐵心由內圈帶槽的硅鋼片疊成，定子繞組的導線就嵌放在鐵心的槽中。定子繞組有 三相，三相繞組采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能產生三相交流電。三相繞組的必須按一定要求繞制，才能使之獲得頻率相同、幅值相等、相位互差120。的三相電動勢。.每個線圈的兩個有效邊之間的距離應和一個磁極占據的空

5、間距離相等。.每相繞組相鄰線圈始邊之間的距離應和一對磁極占據的距離相等或成倍數。.三相繞組的始邊應相互間隔2兀+1200電角度（一對磁極占有的空間為3600電角交流發(fā)電機三相繞組繞制見圖2-8B結構參數如下：磁極又數p6對定子槽數z36槽定子繞組相數m3相每個線圈匝數N13匝繞組聯結方法Y型聯結一對磁極占6個槽的空間位置(每槽 60o電角度)，一個磁極占3個槽的空間位置，所以每 個線圈兩條有效邊的位置間隔是3個槽，每相繞組相鄰線圈始邊之間的距離6個槽，三相繞組的始邊的相互間隔可以是 2個槽，8個槽，14個槽等。(三)整流器交流發(fā)電機整流器的作用是將定子繞組的三相交流電變?yōu)橹绷麟姡?管交流發(fā)電機

6、的整流器是由6只硅整流二極管組成三相全波橋式整流電路，6只整流管分別壓裝(或焊裝)在兩塊板上。.汽車用硅整流二極管特點(1)工作電流大，正向平均電流50A,浪涌電流600A;(2)反向電壓高，反向重復峰值電壓270V,反向不重復峰值電壓 300V;(3)只有一根引線見圖 2-9。并且有的二極管引線是正極，有的二極管引線是負極，引 出線為正極的管子叫正極管，引出線為負極的管子叫負極管，所以說整流二極管有正二 極管和負二極管之分。.整流管的安裝將正極管安裝在一塊鋁制散熱板上，稱為正整流板；將負極管安裝另一塊鋁制散熱板上,稱為負整流板，也可用發(fā)電機后蓋代替負整流板。見圖2-10。在正整流板上有一個輸

7、出接線柱B （發(fā)電機的輸出端）。負整流板上直接搭鐵。負整流板上一定和殼體相聯接。整流板的形狀各異，有馬蹄形、長方形、半圓形等見圖2-1111PT1 小心曖#型交注范物機整注壯心里b）在正整流板上有一個輸出接線柱B （發(fā)電機的輸出端）。負整流板上直接搭鐵。負整流板上一定和殼體相聯接。整流板的形狀各異，有馬蹄形、長方形、半圓形等見圖2-1111PT1 小心曖#型交注范物機整注壯心里b）道0這出I-奶餐鼻機 ”定金適物 配般熱片d-掛值修慳5-正徵梵 的班以管 人黃蕓相加遢境強加電桎接M安裝汽（四）端蓋端蓋一般分兩部分（前端蓋和后端蓋），起固定轉子、定子、整流器和電刷組件的作用。端蓋一般用鋁合金鑄造

8、，一是可有效的防止漏磁，二是鋁合金散熱性能好。后端蓋上裝有電刷組件，有電刷、電刷架和電刷彈簧組成。電刷的作用是將電源通過集電環(huán) 引入磁場繞組。見圖 2-12）帝爆式 討電冏困 m住上的訐驛呆板方-免弊洗扳圖27 2 電刷組件電刷架21磁場”接線柱3-電刷與彈簧4- “磁場中接線柱磁場繞組（兩只電刷）和發(fā)電機的聯接不同，使發(fā)電機分為內搭鐵型和外搭鐵型兩種（五）風扇風扇用1.52mm厚的鋼板沖制而成， 并用半圓鍵裝在前端蓋外側的轉軸上。發(fā)電機的后端蓋上有進風口， 前端蓋上有出風口， 當皮帶輪與風扇一起旋轉時，使空氣高速流經發(fā)電機內部進行強力通風冷卻。（六）皮帶輪皮帶輪是利用皮帶將發(fā)動機的轉矩傳遞給

9、轉子，通常用鋁合金制成。一般分為單槽和雙槽兩種，利用風扇的半圓鍵裝在風扇外側的轉軸上，并用彈簧墊圈和螺母緊固。交流發(fā)電機工作原理交流發(fā)電機的發(fā)電原理如圖2-2所示ffi2-2交流發(fā)電機工作原理圈電孑開發(fā)社區(qū)圖2-2交流發(fā)電機發(fā)電原理.在發(fā)電機內部有一個由發(fā)動機帶動轉子（旋轉磁場）.磁場外有一個定子繞組,繞組有3組線圈（3相繞組），3相繞組彼此相隔120度.當轉子旋轉時，旋轉的磁場使固定的電樞繞組切割磁力線（或者說使電樞繞組 中通過的磁通量發(fā)生變化）而產生電動勢。（1）定子3相繞組感生電動勢的大小為:e 11= E 而而Gt = 7 5 Etsinot其中：Em-每相電動勢的最大值。電角速度f-

10、交流電動勢的頻率（為轉速的函數）p-磁極對數n-發(fā)電機轉速（r/min ）E6每相電動勢的有效值（2）定子每相電動勢的有效值看墻轆K-繞組系數（和發(fā)電機定子繞組白繞線方法有關 ）N-每項匝數（匝）（|）每極磁通（Wb）Ce-電機結構常數 （3）交流電動勢波形變化時，三由此可見，交流電動勢的幅值是發(fā)電機轉速的函數。因此，當轉速 n 相電動勢的波形為變頻率、變幅值的交流波形。變化時，三4.定子三相繞組的接法4.定子三相繞組的接法定子三相繞組的接法有兩種定子三相繞組的接法有兩種（1）星形接法IL=II L-線電流I相電流（2）（2）三角形接法中0UL=U 四整流原理交流發(fā)電機定子的三相繞組中，感應產

11、生的是交流電，是靠六只 二極管組成 的三相橋式整流電路變?yōu)橹绷麟姷?。二極管具有單項導電性 ，當給二極管加上正 向電壓時，二極管導通，當給二極管加上反向電壓時，二極管截止，二極管的導通 原則如下：.二極管的導通原則+2V XI+2V XI*3V KH正二極管Biur.nec當三只二極管負極端相連時，正極端電位最高者導通; 當三只二極管正極端相連時，負極端電位最低者導通。.整流過程分析橋式整流電路及電壓波形見圖2-30 % 0 % b % 、九 % 3 * 5電子開發(fā)社區(qū)DZ圖2-3橋式整流電路及電壓波形（1）整流時二極管導通條件：對于三個正極管子（D1、D3、D5正極和定子繞組始端相聯），在某瞬

12、時，電 壓最高一相的正極管導通。對于三個負極管子（D2、D4、D6負極和定子繞組始端相聯），在某瞬時，電 壓最低一相的負極管導通。但同時導通的管子總是兩個，正、負管子各一個。（2）整流過程看一下下面的動畫（動畫1）三相橋式整流電路中二極管的依次循環(huán)導通，使得負載RL兩端得到一個比較平 穩(wěn)的脈動直流電壓。如圖2-2所示（3）發(fā)電機輸出的直流電壓平均值為：U=1.35UL=2.34U 流經每只二極管的電流ID=IL/33.中性點電壓有的發(fā)電機具有中性點 接線柱，如圖2-4 ,是從三相繞組的中性點引出來的，標 記為N。輸出電壓為UN,稱為中性點電壓圖2-4帶中心抽頭的交流發(fā)電機中性點電壓的瞬時值是一個三次諧波電壓， 中性點電壓的平均值為發(fā)電機輸出電壓（平均值）的一半，即：UN=UB/2帶有中性點接線柱的發(fā)電機可用中性點電壓來控制各種用途的繼電器。有的發(fā)電機沒有中性點接線柱，但是也把中性點電壓充分的利用了 （如夏利、桑 塔納發(fā)電機），這些發(fā)電機在中性點處接上兩只 整流二極管，和三相繞組的六只 整流二極管一道輸出，可提高發(fā)電機功率。五交流發(fā)電機的發(fā)展趨勢隨著汽車交流發(fā)電機技術的發(fā)展與進步，各汽車生產大國相繼開發(fā)了結構先 進、性能優(yōu)良的新型交流發(fā)電機。目前汽車裝備的主要有八管交流發(fā)電機 （如夏 利轎車發(fā)電機）、九管交流發(fā)電機（如斯太爾汽車發(fā)電機卜十一管交流發(fā)電機（如 奧迪、桑