第二章-交流發(fā)電機及調節(jié)器課件

第二章交流發(fā)電機及調節(jié)器●交流發(fā)電機特性●電壓調節(jié)器●電源電路●電源系統(tǒng)的保護電路本章介紹1.

概述

從1960年開始，美國、日本開始使用交流發(fā)電機。汽車上的交流發(fā)電機是一個三相同步交流發(fā)電機，它是利用硅二極管將三相交流電整流為直流電。也稱為硅整流交流發(fā)電機。

交流發(fā)電機的優(yōu)點：●體積小、重量輕、結構簡單、維修方便、使用壽命長。●發(fā)動機低速時充電性能好●配用的調節(jié)器結構簡單、對無線電干擾小●能節(jié)省大量銅材

2.交流發(fā)電機實物

JF1341配用462Q發(fā)動機長安、五菱、松花江、昌河、漢江等車型3.1．按總體結構分1)普通交流發(fā)電機2)整體式交流發(fā)電機3)帶泵交流發(fā)電機（即帶真空制動助力泵）4)永磁交流發(fā)電機（無刷交流發(fā)電機）

2．按磁場繞組搭鐵方式分

1)內搭鐵式2)外搭鐵式汽車用交流發(fā)電機的分類4.3．按裝用的二極管數(shù)量分1）六管交流發(fā)電機2)八管交流發(fā)電機3)九管交流發(fā)電機4)十一管交流發(fā)電機汽車用交流發(fā)電機的分類5.2.1

交流發(fā)電機的構造

交流發(fā)電機由轉子、定子、整流器、風扇、電刷及前后端蓋組成。

1.轉子是電機的磁場部分，它主要由兩塊爪極，磁場繞組和滑環(huán)等組成；

2.定子的功用是產生感應電動勢，它由定子鐵心和三相定子繞組組成；6.3.整流器的作用是將交流發(fā)電機定子繞組產生的三相交流電變換為直流電，一般由六只硅整流二及管和安裝二極管的散熱板所組成。

4.電刷總成給轉子繞組提供碰場電流，由兩只電刷、電刷彈簧和電劇架組成。

5.前后端蓋均由鋁合金壓鑄或用砂模鑄造而成，這是因為鋁合金為非導磁性材料，可減少漏磁并具有輕便、散熱性能良好的優(yōu)點。

7.

交流發(fā)電機的構造8.

交流發(fā)電機的構造9.

2.2交流發(fā)電機的工作原理發(fā)電機輸出直流電壓的平均值為：U＝1.35UL＝2.34Uφ(星形連接)U＝1.35Uφ(三角形連接）式中：UL——線電壓的有效值Uφ——相電壓的有效值UL＝Uφ如考慮二極管正向導通時的電壓降Ud，則U＝2.34Uφ-2Ud(星形連接)U＝1.35Uφ-2Ud(三角形連接)式中：Ud——每個二極管的電壓降(汽車用二級管約為0.2v—0.6v）1.整流過程10.

2.帶有中性點接線柱的交流發(fā)電機三相繞組的中性點(N)對發(fā)電機的搭鐵的電壓，稱為中性點電壓，它是通過三個負極二極管整流后得到的直流電壓，故該點的平均電壓等于交流發(fā)電機直流輸出電壓的一半．即UN=1/2U。

11.

3.帶有中性點二極管的（八管）交流發(fā)電機12.

4.九管交流發(fā)電機13.

5.十一管交流發(fā)電機14.

6.交流發(fā)電機激磁方法15.

2.3交流發(fā)電機的特性交流發(fā)電機的特性有●輸出特性●空載特性●外特性其中以輸出特性最為重要。16.

1.輸出特性輸出特性也稱負載特性，是指發(fā)電機向負載供電時，保持發(fā)電機輸出電壓一定(為額定電壓)，發(fā)電機的輸出電流與轉速之間的關系。即U＝常數(shù)時，I＝f(n)的曲線。17.

1.輸出特性

(1)發(fā)電機空載時，電壓達到額定值時的轉速n1，稱為空載轉速。n1常用來作為選擇發(fā)電機與發(fā)動機傳動比的主要依據(jù)。(2)發(fā)電機達到額定功率(或電流)時的轉速n2，稱為滿載轉速，發(fā)電機額定電流一般規(guī)定為最大電流的70％一75％。18.

1.輸出特性

(3)當轉速達到一定值后，發(fā)電機的輸出電流不再隨轉速的升高和負載的減小而增大，這時的電流值稱為發(fā)電機的最大輸出電流或限流值?？梢娊涣靼l(fā)電機具有自身限制輸出電流的能力，這可避免用電設備過多，用電量過大時造成發(fā)電機過載而損壞的危險。19.

限流原因

交流發(fā)電機的定子繞組具有一定的阻抗z，而阻抗由相繞組的電阻r和感抗合成，即Z＝√r2+XL2XL＝2πfL感應電動勢的頻率f=Pn/60，可見XL與n成正比。此外，當負載電流增大時，由于電樞反應(定子繞組流過電流時產生的磁場對轉子磁場的影響稱為電樞反應)加強，磁場減弱，使定子繞組中的感應電動勢下降。20.

2.空載特性

空載特性是指發(fā)電機空載時發(fā)電機的電壓與轉速之間的關系，即I＝0時，U＝f(n)的曲線。從空載待性曲線，可以觀察發(fā)電機電壓與轉速的關系，也可判斷發(fā)電機性能是否良好。21.

3.外特性

外特性是指轉速一定時，發(fā)電機的端電壓與輸出電流的關系。即n＝常數(shù)時，U＝f(I)的曲線。

隨著負載即輸出電流的增加，發(fā)電機的端電壓會很快下降，且轉速越高，下降的斜率越大。這是由于隨著輸出電流的增加，發(fā)電機定子繞組的壓降也會增加，而且轉速越高，定子繞組的阻抗越大，壓降就越大。22.

3.外特性當輸出電流增大到一定值時，如負載再增加，其輸出電流不僅不會增加，反而會同端電壓一起下降，即在外特性曲線上存在一個轉折點。因此，當發(fā)電機短路時，其短路電流是很小的。

當發(fā)電機在高轉速下運轉時，如果突然失去負載，則其端電壓會急劇升高，這時發(fā)電機中的二極管以及調節(jié)器中的電子無器件特有被擊穿的危險。23.2.4

電壓調節(jié)器電壓調節(jié)原理

交流發(fā)電機的輸出電壓正比于交流發(fā)電機感應電動勢Eφ，而感應電動勢Eφ正比于發(fā)電機轉速n與每極磁通φ，即：U∝Eφ＝Cenφ

在轉速變化時，只要自動調節(jié)發(fā)電機的磁場電流便可使發(fā)電機輸出電壓保持恒定。電壓調節(jié)器就是利用這一原理調節(jié)發(fā)電機電壓的。24.交流發(fā)電機調節(jié)器的分類交流發(fā)電機所用的調節(jié)器按其結構特點和工作原理大致可分為：機械電磁振動式(觸點式)電子調節(jié)器兩大類。25.1.電磁振動式調節(jié)器

1）工作原理26.2）雙觸點電磁振動式調節(jié)器

R1調節(jié)電阻、K1低速觸點、K2高速觸點雙級電磁振動式電壓調節(jié)器的優(yōu)點是觸點火花小，調節(jié)器的適用轉速范圍大，使用壽命長。27.2、電子電壓調節(jié)器

晶體管調節(jié)器的基本電路通常由功率開關三極管、信號放大和控制電路以及電壓信號的檢測電路等三部分電路所組成。VT2是功率開關三極管，用來接通和切斷磁場電路；三極管VT1構成信號的放大和控制電路，它將電壓檢測電路送來的信號進行放大處理后來控制功率三極管的導通和截止；檢測電路由電阻R1、R2和穩(wěn)壓管VS組成。28.3

發(fā)電機電壓檢測方法集成電路電壓調節(jié)器分壓電路檢測電壓，可以檢測發(fā)電機電壓或者蓄電池電壓。(a)發(fā)電機電壓檢測法(b)蓄電池電壓檢測法29.2.5

汽車電源系統(tǒng)的過電壓保護1、過電壓的產生

1）非瞬變性過電壓

非瞬變性過電壓是由于調節(jié)器失控造成的。在12v電系中接有蓄電池，也會使電源電壓上升到17V，當蓄電池的電解液沸騰到一定程度時，過電壓會高達75-130v，使車上的電器很快燒壞。

30.2）瞬變性過電壓拋負載瞬變由于蓄電池連接松動或斷開，當切斷負載時，在發(fā)電機兩端就會產生不同程度的正向瞬變過電壓，在極限情況下，峰值可達120v，升壓時間為100ms。磁場衰減瞬變交流發(fā)電機激磁繞組電流發(fā)生突變時產生的瞬變過電壓峰值可達50-100v，衰減時間可達200ms。點火系瞬變點火系統(tǒng)工作時會產生高達28v以上的瞬變過電壓。切換電感性負載瞬變當開關或觸點斷開時，在感性元件中會產生瞬變過電壓。

31.2.過電壓的保護電路1）穩(wěn)壓管保護電