第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com学习目标 q理解发动机发电原理、整流过程、激磁方法q掌握交流发电机的结构、工作原理。q掌握调节器的工作原理。q掌握故障检测及调试方法。第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.1 交流发电机的结构2.1.1发电机的功用 2.1.2普通交流发电机的结构 1转子 2定子 3整流器 4端盖及电刷组件 5带轮及风扇第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.1.1 发电机的功用发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转 时，向所有用电设备（启动机除外）供电，同时给蓄电池充 电。汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，由于交 流发电机的性能在许多方面优于直流发电机，直流发电机已 被淘汰。目前汽车采用三相交流发电机，内部带有二极管整 流电路，将交流电整流为直流电，所以，汽车交流发电机输 出的是直流电。交流发电机必须配装电压调节器，电压调节器对发电机 的输出电压进行控制，使其保持基本恒定，以满足汽车用电 器的需求。第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.1.2 普通交流发电机的结构图2.1 JF132型交流发电机解体图 1后端盖 2电刷架 3电刷 4电刷弹簧压盖5硅二极管 6元件板 7转子 8定子 9前端盖 10风扇 11带轮普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇 、带轮等组成。图2.1为JF132型6管普通交流发电机解体图 第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.1.2 普通交流发电机的结构1转子转子的功用是产生磁场。转子由爪极、磁轭、励磁绕组、 滑环、转子轴等组成，如图2.3、2.4 所示。转子轴上压装着两块爪极，爪极 被加工成鸟嘴形状，爪极空腔内装有 励磁绕组和磁轭。滑环由两个彼此绝缘的铜环组成 ，压装在转子轴上并与轴绝缘，两个 滑环分别与励磁绕组的两端相连。当给两滑环通入直流电时，励磁 绕组中就有电流通过，并产生轴向磁 通，使爪极一块被磁化为N极，另一块 被磁化为S极，从而形成六对（或八对 ）相互交错的磁极。如图2.3所示。当转子转动时，就形成了旋转的 磁场。1滑环 2转子轴 3爪极 4磁轭 5励磁绕组图2.3 交流发电机的转子总成图2.4 交流发电机转子分解图第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.1.2 普通交流发电机的结构2定子定子的功用是产生交流电。定子安装在转子的外面，和 发电机的前后端盖固定在一起， 当转子在其内部转动时，引起定 子绕组中磁通的变化，定子绕组 中就产生交变的感应电动势。定子由定子铁心和定子绕组 （线圈）组成，如图2.5所示。定子铁心由内圈带槽、互相 绝缘的硅钢片叠成。定子绕组有三组线圈，对称 的嵌放在定子铁心的槽中。三相 绕组的连接有星形接法和三角形 接法两种，如图2.5a、b所示， 都能产生三相交流电。 图2.5 交流发电机定子总成及连接方式 a）定子绕组星形连接 b) 定子绕组三角形连接第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.1.2 普通交流发电机的结构3整流器整流器的功用是将定子绕组的 三相交流电变为直流电。整流器由整流板和整流二极 管组成，6管交流发电机的整流器 是由6只硅整流二极管分别压装（ 或焊装）在相互绝缘的两块板上 组成的，其中一块为正极板（带 有输出端螺栓），另一块为负极 板，负极板和发电机外壳直接相 连（搭铁），也可以将发电机的 后盖直接作为负极板。6只整流二极管分为正极管和 负极管两种。引出电极为正极的 称为正极管，3只正极管装在同一 块板上，称为正极板；引出电极 为负极的称为负极管，3只负极管 安装在负极板上，也可直接安装 在后盖上。如图2.6所示。图2.6 交流发电机整流二极管安装示意图 a）焊接式 b）电路图 c) 压装式 1正整流板 2负整流板第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.1.2 普通交流发电机的结构汽车用硅整流二极管是专用 的，有如下特点：（1）允许的工作电流大，如 ZQ50型二极管的正向平均电流 为50A，浪涌电流为600A。（2）承受反向电压的能力高 ，可承受的反向重复峰值电压 在270V左右，反向不重复峰值 电压在300V左右。（3）只有一根引线（引出电 极）（4）根据引出电极的不同分 为正二极管和负二极管。整流器总成的形状各异， 有马蹄形、半圆形和圆形等。 如图2.7所示。整流器和定子绕 组的连接如图2.8所示。图2.7 JF132发电机整流器总成 1-负整流板 2-正整流板 3-散热片 4-螺栓孔 5- 正极管 6-负极管 7-安装孔 8-绝缘垫图2.8 交流发电机整流器和定子的连接电路图 a）星形连接 b）三角形连接第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.1.2 普通交流发电机的结构4端盖及电刷组件端盖一般分两部分（前端盖 和后端盖），起支撑转子、定子 、整流器和电刷组件的作用。端 盖一般用铝合金铸造，一是可有 效的防止漏磁，二是铝合金散热 性能好。后端盖上装有电刷组件 。电刷组件由电刷、电刷架和 电刷弹簧组成，如图2.9所示。电刷的作用是将电源通过滑 环引入励磁绕组。两个电刷分别 装在电刷架的孔内，借助弹簧压 力与滑环保持接触。电刷和滑环的接触应良好， 否则会因为磁场电流过小，导致 发电机发电不足。 图2.9 电刷组件第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.1.2 普通交流发电机的结构励磁绕组通过两只电 刷(F和E)和外电路相连， 根据电刷和外电路的连接 型式不同，发电机分为内 搭铁型和外搭铁型两种， 如图2.10所示。（1）内搭铁型交流 发电机：励磁绕组的一端 经负电刷（E）引出后和 后端盖直接相连（直接搭 铁）的发电机称为内搭铁 型交流发电机，如图 2.10a所示。（2）外搭铁型交流发 电机：励磁绕组的两端 (F和E)均和端盖绝缘的发 电机称为外搭铁型交流发 电机，如图2.10b所示。a)内搭铁型交流发电机 b)外搭铁型交流发电机 图2.10 交流发电机的搭铁型式第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.1.2 普通交流发电机的结构5带轮及风扇交流发电机的前端装有带轮和风扇，由发动 机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起 旋转。发电机工作时，定子绕组和励磁绕组中都 会有热量产生，温度过高会烧坏导线的绝缘导 致发电机不能正常工作，所以为发电机散热是 必须的，为了提高散热能力，有的发电机装有 两个风扇（前后各一个）。如丰田轿车的发电 机。第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.2 交流发电机工作原理2.2.1发电原理 2.2.2整流原理 2.2.3交流发电机的励磁第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.2.1交流发电机发电原理如图2.11所示，发电机定子的三 相绕组按一定规律分布在发电机的 定子槽中，内部有一个转子，转子 上安装着爪极和励磁绕组。当外电路通过电刷使励磁绕组 通电时，便产生磁场，使爪极被磁 化为N极和S极。当转子旋转时，磁 通交替地在定子绕组中变化，根据 电磁感应原理可知，定子的三相绕 组中便产生交变的感应电动势。这 就是交流发电机的发电原理。图2.11 交流发电机发电原理示意图 1定子铁心 2定子绕组 3转子 4 励磁绕组 5整流二极管 6电刷第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.2.1交流发电机发电原理1. 交流电动势的变化频率f和转速、磁极对数成正比式中 磁极对数发电机转速(r/min)在交流发电机中，由于转子磁极呈鸟嘴形，其磁 场的分布近似正弦规律，所以交流电动势的波形也近 似正弦规律，如果发电机定子的三相绕组是对称绕制 的则产生的三相电动势也是对称的。第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.2.1交流发电机发电原理2. 三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式：式中 每相电动势的最大值每相电动势的有效值电角速度第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.2.1交流发电机发电原理3. 定子每相电动势的有效值的表示式中 -绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关 )-每相绕组的匝数（单位：匝）频率（单位：Hz）-每极磁通（单位：Wb）-电机结构常数（ ）-称为相电动势。由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数 不 变），相电动势 和发电机转速、磁通成正比。第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.2.2 交流发电机整流原理交流发电机定子的 三相绕组中，感应产生 的是交流电，是通过6 只二极管组成的三相桥 式整流电路整流为直流 电的，整流电路如图 2.12a所示。二极管具有单向 导通性,当给二极管加 上正向电压时二极管导 通, 当给二极管加上反 向电压时二极管截止。 将定子的三相绕组和6 只整流二极管按图 2.12a的电路连接，发 电机的输出端B、E上就 输出一个脉动直流电压 ，如图2.12c所示，这 就是发电机的整流原理 。图2.12 交流发电机整流原理 a) 整流电路图 b) 三相绕组电压波形图 c) 整流后发电机输出波形图第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.2.2 交流发电机整流原理1整流原理: （1）二极管的导通原则当3只正二极管负极端连 接在一起时，正极端电位最 高者导通；当3只负二极管正极端连 接在一起时，负极端电位最 低者导通。 （2）整流过程的分析同时导通的二极管管子 总是两个，正、负管子各一 个。三相桥式整流电路中二 极管的依次循环导通,使得负 载RL两端得到一个比较平稳 的脉动直流电压,如图 2.12(c)所示。图2.13整流二极管导通分析第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.2.2 交流发电机整流原理2中性点电压在定子绕组为星形连接 时，三相绕组的公共结点称为 中性点。从三相绕组的中性点 引一根导线到发电机外，标记 为“N”。“N”点电压称为中 性点电压。中性点电压的瞬时值是 一个三次谐波电压,如图2.15 所示，平均值为发电机输出电 压（平均值）的一半，即：带有中性点接线柱的发 电机，可用中性点电压来控制 各种用途的继电器工作。图2.15 交流发电机中性点电压波形图第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.2.2 交流发电机整流原理利用中性点电压提高发电机功率有的发电机（如夏利发电机 ）的整流器有8只整流管，其中 两只整流管接在中性点处（1只 正极管和1只负极管），如图 2.16所示。把中性点电压和三相 绕组并联输出，实践证明这样可 提高发电机功率1015。由于中性点电压的瞬时值是 一个三次谐波，其波峰在有些时 候可能大于三相绕组的最高值， 此时，中性点正极管VD7导通， 其他三个正极管截止，由VD7供 给外电路高电压；同理，波谷也 能小于三相绕组的最低值，此时 ，中性点负极管VD8导通，参与 对外输出，这样就提高了发电机 的对外输出能力，提高了发电机 的输出功率。图2.16 具有中性点二极管的整流电路第 2 章 交流发电机及调节器汽车教学网整理 www.au26.com2.2.3交流发电机的激（励）磁除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他 形式的交流发电机都需要励磁，