汽車電工電子技術(shù)課件 任務(wù)5三相交流發(fā)電機(jī)

5.5發(fā)電機(jī)演講人5.5.1發(fā)電機(jī)分類發(fā)電機(jī)在汽車上是主要的供電電源，供給全車除起動機(jī)外的一切電氣設(shè)備的電能。同時(shí)向蓄電池充電，使蓄電池始終保持完好的充電狀態(tài)。汽車用發(fā)電機(jī)可分為：直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)，由于交流發(fā)電機(jī)在許多方面優(yōu)于直流發(fā)電機(jī)，直流發(fā)電機(jī)已被淘汰。而交流發(fā)電機(jī)按照結(jié)構(gòu)又分為有刷發(fā)電機(jī)和無刷發(fā)電機(jī)。要注意，汽車所用的發(fā)電機(jī)電壓等級分為12V及24V兩種，前者多用于汽油機(jī)，后者多用于柴油車。5.5.2發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)一、有刷發(fā)電機(jī)有刷發(fā)電機(jī)的主要部件包括有轉(zhuǎn)子、定子、前端蓋、后端蓋、皮帶輪、風(fēng)扇、軸承、整流器、調(diào)節(jié)器、刷盒等，如下圖5.23所示。1-后端蓋

2、3、4-碳刷及碳刷架

5-整流板

6-二極管7-轉(zhuǎn)子

8-定子總成

9-前端蓋

10-風(fēng)扇11-皮帶

圖5.23

有刷交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)5.5.2發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)1、轉(zhuǎn)子：在電機(jī)工作過程中，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子由爪極、磁軛、磁場繞組、導(dǎo)電滑環(huán)、轉(zhuǎn)子軸組成。2、定子：當(dāng)發(fā)動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，其結(jié)果就是電樞上的磁極在旋轉(zhuǎn)，定子上的繞組切割這一旋轉(zhuǎn)的磁極就產(chǎn)生交變電流，對外輸出就形成交流電。3、端蓋（1）主要起固定作用，固定定子部件、轉(zhuǎn)子部件、整流器、調(diào)節(jié)器等。（2）將電機(jī)安裝在發(fā)動機(jī)上。（3）端蓋由鋁合金制成，可減少漏磁，具有輕便，散熱性好等特點(diǎn)。4、刷盒：主要是將從靜止的供電系統(tǒng)中供應(yīng)過來的直流電傳送到轉(zhuǎn)動的激磁繞組中去。5、整流器：汽車交流發(fā)電機(jī)用的整流器屬于三相橋式全波整流電路，能將定子繞組產(chǎn)生的三相交流電變?yōu)橹绷麟姟?.5.2發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)6、皮帶輪：主要傳遞扭矩。7、風(fēng)扇：主要起冷卻電機(jī)的作用。8、軸承：（1）分開發(fā)電機(jī)動、靜部件。（2）減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的阻力。（3）支撐轉(zhuǎn)子部件。9、調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓，控制激磁電流，即將交流發(fā)電機(jī)輸出電壓調(diào)節(jié)在規(guī)定范圍內(nèi)，使發(fā)電機(jī)輸出電壓不隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的波動出現(xiàn)大的變化。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)條件規(guī)定，交流發(fā)電機(jī)輸出電壓精度分為兩個等級：28.3±0.3V；14.2±0.2V。調(diào)節(jié)器有三大特性：調(diào)節(jié)值特性、轉(zhuǎn)速特性、負(fù)載特性。5.5.2發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)A）調(diào)節(jié)值特性：將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至n=6000r/min時(shí)，同時(shí)加發(fā)電機(jī)10%負(fù)載，檢查此時(shí)發(fā)電機(jī)輸出電壓應(yīng)該在資料要求范圍內(nèi)（28V電機(jī)為：28.0-28.6V；14V電機(jī)為14-14.4V）。（B）負(fù)載特性：當(dāng)環(huán)境溫度和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定，發(fā)電機(jī)輸出電流從10%IR-85%IR變化時(shí)，調(diào)節(jié)電壓的變化差值不應(yīng)大于規(guī)定的數(shù)值，這一特性稱為調(diào)節(jié)器的負(fù)載特性。我國標(biāo)準(zhǔn)QC/T29094-92規(guī)定，當(dāng)環(huán)境溫度Te=23±5℃、n=6000r/min時(shí)，調(diào)節(jié)器的負(fù)載特性為|△V|≤0.3V(12V系)或|△V|≤0.8V(24V系)。（C）轉(zhuǎn)速特性：當(dāng)環(huán)境溫度和發(fā)電機(jī)輸出電流一定，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在2000-10000r/min變化時(shí)，調(diào)節(jié)電壓的變化差值不應(yīng)大于規(guī)定的數(shù)值，這一特性稱為調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速特性。我國標(biāo)準(zhǔn)QC/T29094-92規(guī)定，當(dāng)環(huán)境溫度Te=23±5℃、I=10%IR(不低于2A)時(shí)，調(diào)節(jié)器的負(fù)載特性為|△V|≤0.3V(12V系)或|△V|≤0.5V(24V系)。5.5.2發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)二、無刷發(fā)電機(jī)無刷發(fā)電機(jī)的主要部件包括有轉(zhuǎn)子，定子，前端蓋，后端蓋，皮帶輪，風(fēng)扇，軸承，整流器，調(diào)節(jié)器，激磁繞組等，大部分結(jié)構(gòu)與有刷發(fā)電機(jī)相同，主要的區(qū)別是用電機(jī)控制器取代了電刷，采用的是電子換向的方式。1、激磁繞組：主要在發(fā)電機(jī)中產(chǎn)生激磁磁場。2、無刷轉(zhuǎn)子:無刷轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)由軸、前磁極、后磁極組成，前磁極通過隔板（不導(dǎo)磁）與后磁極連接一起，后磁極和磁軛壓裝在軸上。有刷發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、性能比較穩(wěn)定，適用于要求不是太高的場合。無刷發(fā)電機(jī)壽命更長，也更加節(jié)能，但控制電路比較復(fù)雜，適用于一些更高要求的場合如無塵車間等。5.5.3發(fā)電機(jī)工作原理圖5.249管有刷發(fā)電機(jī)工作原理圖5.5.3發(fā)電機(jī)工作原理如圖5.24所示，接通電源開關(guān)，發(fā)動機(jī)未發(fā)動前，蓄電池通過充電指示燈給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子激磁線圈供電使其產(chǎn)生磁場，充電指示燈發(fā)光。發(fā)動機(jī)起動后通過傳動皮帶帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定高度（零電流轉(zhuǎn)速），轉(zhuǎn)子激磁線圈磁場與定子線圈有相對運(yùn)動，使定子線圈感應(yīng)三相交變電流，發(fā)電機(jī)開始發(fā)電；同時(shí)由于發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓高于蓄電池電壓，充電指示燈熄滅，蓄電池不再向發(fā)電機(jī)激磁線圈供電，激磁線圈由發(fā)電機(jī)自供電。調(diào)節(jié)器通過控制激磁電流的通斷來控制電壓的高低，使電壓穩(wěn)定在規(guī)定的值。主要性能指標(biāo)①空載轉(zhuǎn)速nA，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高至首次開始輸出電流時(shí)的轉(zhuǎn)速。1②零電流轉(zhuǎn)速no，發(fā)電機(jī)的電壓已達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)電壓Ｕt而尚無電流輸出時(shí)的轉(zhuǎn)速。2③最小工作轉(zhuǎn)速nL，相當(dāng)于發(fā)動機(jī)怠速時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定該轉(zhuǎn)速為1500r/min。3④額定轉(zhuǎn)速nR，發(fā)電機(jī)輸出額定電流IR時(shí)的轉(zhuǎn)速，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為6000r/min。4⑤最小工作電流IL，發(fā)電機(jī)在試驗(yàn)電壓Ut，轉(zhuǎn)速nL＝1500r/min時(shí)的輸出電流;5⑥額定電流IR，發(fā)電機(jī)在試驗(yàn)電壓Ut，額定轉(zhuǎn)速nR時(shí)輸出最小電流。6⑦最大電流Imax，發(fā)電機(jī)在試驗(yàn)電壓Ut，最大工作轉(zhuǎn)速nmax時(shí)的輸出電流。75.5.4發(fā)電機(jī)性能特點(diǎn)及應(yīng)用5.5.4發(fā)電機(jī)性能特點(diǎn)及應(yīng)用⑧試驗(yàn)電壓Ut，測試輸出電流時(shí)所規(guī)定的電壓值。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對配用電子式調(diào)節(jié)器的發(fā)電機(jī)，12V系統(tǒng)采用試驗(yàn)電壓Ut＝13.5±0.1V，24V系統(tǒng)采用試驗(yàn)電壓Ut＝27±0.2V。⑨最大工作轉(zhuǎn)速nmax，發(fā)電機(jī)在試驗(yàn)電壓Ut輸出最大電流Imax下，至少正常連續(xù)工作15min以上的最大轉(zhuǎn)速。（2）電氣性能發(fā)電機(jī)試驗(yàn)電壓、輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的相互關(guān)系稱為發(fā)電機(jī)的特性。A、輸出特性指發(fā)電機(jī)試驗(yàn)電壓不變(Ut＝常數(shù))的情況下，輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系(即I=f(n))的函數(shù)關(guān)系。利用輸出特性曲線上的n0、n1、nR、nmax各轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的I值，可以判斷該發(fā)電機(jī)的低速性能及滿足汽車用電設(shè)備所需電流的情況，為選擇發(fā)電機(jī)提供主要依據(jù)。5.5.4發(fā)電機(jī)性能特點(diǎn)及應(yīng)用B、外特性指發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)輸出電流與電壓之間的關(guān)系。從外特性可知，隨著輸出電流的增大，發(fā)電機(jī)的輸出電壓下降較大。而當(dāng)發(fā)電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果突然失去負(fù)載，其端電壓會急劇升高，可能危及電子元器件的正常使用。C、空載特性指發(fā)電機(jī)無負(fù)載時(shí)發(fā)電機(jī)端電壓與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。（3）其它特性A、發(fā)電機(jī)溫升和耐熱性發(fā)電機(jī)的溫升與冷卻風(fēng)量、輸出電流及轉(zhuǎn)速有關(guān)，當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到某轉(zhuǎn)速之前，其溫度逐漸上升，超過這一轉(zhuǎn)速溫度反而下降直至達(dá)到穩(wěn)定。發(fā)電機(jī)溫度的高低，直接影響發(fā)電機(jī)所需整流二極管、線圈的絕緣層、軸承潤滑脂及調(diào)節(jié)器等的壽命，因此必須充分注意發(fā)電機(jī)安裝部位的環(huán)境溫度及本身的溫升狀態(tài)。5.5.4發(fā)電機(jī)性能特點(diǎn)及應(yīng)用B、機(jī)械特性發(fā)電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度主要決定于發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的振動。發(fā)電機(jī)的振動受發(fā)動機(jī)的振動和自身振動的影響。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越高振動越大。在發(fā)動機(jī)安裝部位的附近往往達(dá)到10-20g以上