2019/10/18,1,第二章 2-2交流发电机及调节器,2019/10/18,2,2019/10/18,3,交流发电机的构造 交流发电机的工作原理 交流发电机的工作特性 电压调节器 继电器控制电路 汽车用其他交流发电机 充电系的故障诊断与排除 交流发电机的使用与维修,2019/10/18,4,交流发电机的作用？,交流发电机的使用原理？,2019/10/18,5,这是谁的有名实验？,法拉第的电磁感应定律,构造原理：须有导磁和导电部件,2019/10/18,6,2.1交流发电机的构造,2.1.1 交流发电机的结构 车用交流发电机多采用三相同步交流发电机，其结构按其类型的不同而异，普通式与整体式的车用交流发电机在结构上大同小异，而与无刷式、永磁式在结构上有较大的差异。 1、整体式交流发电机的结构 整体式的车用交流发电机的结构如下图所示，它主要由定子、转子、电刷、整流器、前后端盖、风扇及带轮等组成（电压调节器装在交流发电机后端的防护罩内，但不是交流发电机的组成部分）。,2019/10/18,7,2.1交流发电机的构造,三相同步交流发电机+整流器（六只硅二极管构成三相桥式全波整流器） 2.1.1 转子产生磁场 两块爪极+磁场绕组+滑环+轴 2.1.2 定子产生感应电动势，即产生交流电 定子铁芯+三相定子绕组 相临两相间绕组线圈的起端（或末端）相临两个槽（或8个槽），即三相绕组的各起端A、B、C分别放入1、3、5槽（或1、9、17槽）。 即能保证三相绕组相临之间相差120电角度。,转子的结构,2019/10/18,8,三相绕组的连接方法,星形接法（Y） 大多采用,三角形接法（）,2019/10/18,9,2.1.3 整流器 作用：将发电机定子绕组产生的三相交流电变换为直流电。 组成：六只硅二极管 负极管系：压装在发电机后端盖上，引线为负极，外壳为负极。 正极管系：压装在散热板上，引线为正极，元件板为正极。,2019/10/18,10,2.1.4 端盖和电刷总成 电刷总成：两只电刷+电刷弹簧+电刷架 端盖：铝合金（非导磁性材料） 内搭铁：两电刷引线中一根与磁场接线柱“F”相连；另一根接搭铁“-”。 外搭铁：两只电刷均与发电机绝缘,2019/10/18,11,2.1.5 风扇和皮带轮 风扇 安装在前端盖外侧的转轴上。发电机的后端盖上有进风口，前端盖上有出风口。当皮带轮与风扇一起旋转时，使空气高速流经发电机内部进行强力通风冷却。 皮带轮是利用皮带将发电机的转矩传给转子，通常用铝合金制成。,2019/10/18,12,2.2 交流发电机的型号,JFZ1913Z JFZ产品代号 1电压等级代号 9电流等级代号 13设计序号 Z变型代号,产品代号,电压等级代号,电流等级代号,设计序号,变型代号,2019/10/18,13,交流发电机的型号,产品代号 用英文字母表示 JF普通交流发电机 JFZ整体式交流发电机 JFB带泵的交流发电机 JFW无刷交流发电机,JFZ1913Z,2019/10/18,14,交流发电机的型号,电压等级代号 用1位阿拉伯数字表示 112V系统 224V系统 66V系统,JFZ1913Z,2019/10/18,15,交流发电机的型号,电流等级代号 用1位阿拉伯数字表示,JFZ1913Z,2019/10/18,16,交流发电机的型号,设计序号 表示产品设计的先后顺序 用1-2位阿拉伯数字表示,JFZ1913Z,2019/10/18,17,交流发电机的型号,变型代号 以调整臂作为变型代号 从驱动端看： 调整臂在左边用Z表示 右边 Y 中间不加标记,JFZ1913Z,2019/10/18,18,2.1.6 汽车用交流发电机的分类,1、按总体结构分： （1）普通交流发电机：三相同步交流发电机+整流器（六只硅二极管构成三相桥式全波整流器） 解放载货汽车：JF132 （2）整体式交流发电机：将集成电路调节器与交流发电机合为一体。 奥迪、Santana:JFZ1813 （3）带泵交流发电机：带真空制动助力泵的交流发电机。 JFB1712 （4）无刷交流发电机：无电刷、滑环。JFW1913 （5）永磁交流发电机：转子磁极采用永磁材料。,2019/10/18,19,2、按磁场绕组搭铁方式分： （1）内搭铁式磁场绕组的一端经负电刷引出后，和后端盖直接相连的发电机。 EQ1090：JF132 （2）外搭铁式磁场绕组的两端都和端盖绝缘的发电机。 CA1091：JF152D、JF1522A,2019/10/18,20,3、按装用的二极管数量分： （1）六管交流发电机：JF132、JF1522A、JF152D （2）八管交流发电机：二个中性点二极管 TJ7100、TJ7100U：JFZ1542 （3）九管交流发电机：三个磁场二极管 BJ1022：JFZ141 （4）十一管交流发电机：二个中性点、三个磁场二极管 Santana:JFZ18132,2019/10/18,21,2.2 交流发电机的工作原理,2.2.1 发电原理 汽车用交流发电机是一个三相同步交流发电机，通过硅二极管组成的三相桥式整流电路将定子绕组所产生的交流感应电流变为直流电流输出，所以也称为硅整流发电机。,2019/10/18,22,1、交流电动势的产生 交流发电机电动势产生的过程如图2-9所示。 交流发电机定子的三相绕组（AX、BY、CZ）按一定的规律排列在发电机的定子槽内，各相相差120电角度。当将磁场绕组接通直流电源时即被激励，转子的爪极被磁化为数对N极和S极。其磁力线由N极出发，穿过转子与定子之间很小的气隙进入定于铁心，最后又通过气隙回到相邻的S极。 当转子旋转时，由于定子绕组与磁力线有相对的切割运动，所以在三相绕组中产生频率相同、幅值相等、相位相差120电角度的正弦电动势eA、eB、eC。,2.2 交流发电机的工作原理,2019/10/18,23,2.2.1 发电原理,三相绕组所产生的感应电动势可用下列方程式表示 eAEmsint Esint eBEmsin(t120) Esin(t120) eCEmsin(t120) Esin(t120) 式中，Em相电动势的最大值； E相电动势的有效值； 电角速度（2f）。 发电机每相绕组所产生的电动势的有效值（单位：V）为 E 4.44KfN 式中，K定子绕组系数，一般小于1； f一感应电动势的频率（单位：Hz）；fPn/60P为磁极对数，n为转速 N一每相绕组的匝数； 磁极的磁通（单位：Wb）。 由此可见，交流发电机的输出电压与频率、定子绕组的匝数及励磁绕组的磁通量成正比。,2019/10/18,24,2.2.2 整流原理,（1）任一瞬间，只有一只正 二极管和一只负二极管导通， 且正、负二极管不会是同一桥 中的两只。 （2）发电机中性点接线柱“N”， 其中性点电压,2019/10/18,25,发电机输出直流的平均值 U = 1.35UUV = 2.34U UUV：线电压有效值 U ：相电压有效值 2.2.3 激磁方式,2019/10/18,26,1他激 在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。这种供给磁场电流的方式称为他激发电。 2自激 随着转速的提高，发电机的电动势逐渐升高并能对外输出，一般在发动机怠速时发电机就能对外供电了，当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给磁场绕组生磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自激。 由于在发动机转速低时交流发电机不能自激发电，所以低速时采取他激发电，当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压12V以便对蓄电池充电，此时，由发电机自激发电。,2019/10/18,27,2.3 交流发电机的工作特性 车用交流发电机的特性有空载特性、输出特性和外特性，其中以输出特性最为重要。,2.3 交流发电机的特性,2019/10/18,28,2.3 交流发电机的特性,2.3.1 输出特性 输出特性也称负载特性或输出电流特性，是指当交流发电机保持输出电压一定时，发电机的输出电流与转速之间的关系。 即发电机输出电压U=常数时，发电机的输出电流与转速之间的关系。 n1：空载转速 n2：满载转速,2019/10/18,29,2.3 交流发电机的特性,2.3.1 输出特性 由输出特性可以看出发电机在不同转速下输出功率的情况，它表明： （1）发电机只需在较低的空载转速n1时，其端电压低于额定电压，此时发电机不能向外供电。就能达到额定输出电压值，因此其具有低速充电性能好的优点。空载转速值是选定传动比的主要依据。 （2）发电机转速升至满载转速n2时，即可输出额定功率的电能，因此其具有发电性能优良的特点。空载转速值和满载转速值是使用中判断发电机技术性能优劣的重要指标，发电机出厂技术说明书中均有规定。使用中，只要测得这两个数据，与规定值相比即可判断发电机性能是否良好。 （3）当电动机转速升到某一定值以后，其输出电流就不再随转速的升高和负荷的增多而继续增大，因此其具有自身控制输出电流的功能，不再需要限流器。交流发电机的最大输出电流约为额定电流的1.5倍。,输出特性：U=常数时，I=f（n）？ （1）空载转速n1、满载转速n2，测得这两个转速，与规定值相比可判断发电机性能是否良好。 （2）自身具有限制输出电流的能力。,2019/10/18,30,2.3.2 空载特征 发电机空载时（I=0），发电机电压与转速之间的关系 U=f (n),空载特性：I=常数时，U=f（n）？ 从空载特性可判定发电机低速充电性能是否良好。,2019/10/18,31,2.3.3 外特性 转速一定时，发电机的端电压与输出电流的关系。 结论：随着输出电流的增加，发电机端电压下降较大。,外特性：n=常数时，U=f（I）？ （1）发电机电压受转速和负载变化的影响较大，必须配用电压调节器。 （2）在发电机高速旋转时，避免大幅度减载。,2019/10/18,32,2.4 电压调节器,作用在发电机转速变化时，控制发电机电压保持恒定，防止电压过高而损坏用电设备。 类型,交流发电机调节器是把交流发电机的输出电压控制在规定范围内的控制装置。,2019/10/18,33,电压调节器,1、晶体管式调节器的工作原理 原理-在转速变化时，调节器自动调节发电机励磁电流的大小，从而使发电机输出电压保持恒定。,2019/10/18,34,2.4.1 电子电压调节器,1、晶体管式调节器的工作原理 目前，国内外生产的晶体管调节器一般都是由24个三极管，l2个稳压管和一些电阻、电容、二极管等组成，再由印刷电路板连接成电路，然后用轻而薄的铝合金外壳将其封闭。与机械式电压调节器相比，具有体积小、重量轻、调节反应敏捷、无触点烧蚀、使用寿命长等优点。,2019/10/18,35,电子调节器的基本电路组成 （1）分压电路 （2）第一级开关电路 （3）第二级开关电路 （4）辅助元器件及电路,2019/10/18,36,内搭铁型晶体管调节器电路原理图,2019/10/18,37,外搭铁型晶体管调节器电路原理图 该电路的特点是B+和F之间，与内搭铁型晶体管调节器显著不同，电路工作原理和结构与前述内搭铁型晶体管调节器类似，故不再赘述。,2019/10/18,38,典型晶体管电压调节器,JFT201型晶体管调节器,2019/10/18,39,典型晶体管电压调节器,JFT106型晶体管调节器,2019/10/18,40,2. 集成电路调节器的电压检测法 1、发电机电压检测法 检测点P的电压与发电机的端电压成正比。 2、蓄电池电压检测法 检测点P的电压与蓄电池的端电压成正比。 适用于大功率发电机,2019/10/18,41,2. 集成电路调节器的电压检测法 1、发电机电压检测法 检测点P的电压与发电机的端电压成正比。,2019/10/18