第第22章章 交交流流发发电电机机第2章 交流发电机及调节器 2.1 交流发电机概述 2.2 交流发电机的构造及原理 2.3 交流发电机的特性 2.4 电压调节器 2.5 晶体管调节器 2.6 充电指示灯的控制电路 2.7 交流发电机实例 2.8 充电系的故障判断 2.9 交流发电机及调节器的检查与调试 2.10 交流发电机及调节器的使用与维护1第第22章章 交交流流发发电电机机F了解交流发电机的功用、分类； F掌握发电机的结构、工作原理及检测维修方法； F掌握调节器的工作原理和检测方法F了解交流发电机的工作特性； 本章学习目标本章学习目标 返回本章首页返回本章首页2第第22章章 交交流流发发电电机机2.1 2.1 交流发电机概述交流发电机概述一、交流发电机的作用二、交流发电机的优点三、交流发电机的分类四、交流发电机的组成五、交流发电机的型号返回本章首页返回本章首页3第第22章章 交交流流发发电电机机 一、交流发电机的作用一、交流发电机的作用 交流发电机交流发电机：w主要电源；给蓄电池充电。w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。w交流发电机配装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。返回本节首页返回本节首页4第第22章章 交交流流发发电电机机交流发电机交流发电机5第第22章章 交交流流发发电电机机 交流发电机的优点（与直流发电机相比）v体积小、重量轻 v结构简单、维修方便、使用寿命长（无整流子）v发动机低速时对蓄电池充电性能好 v配用的调节器结构简单 二、交流发电机的优点二、交流发电机的优点返回本节首页返回本节首页6第第22章章 交交流流发发电电机机按总体结构分五类按总体结构分五类v普通交流发电机(使用时需要配装电压调节器) 例JF132 （EQ1090用）v整体式交流发电机(发电机和调节器制成一个整体) 例别克轿车的发动机上装配的是CS型发电机、奥迪、桑塔纳用JF1813v无刷交流发电机(不需要电刷) 例JFW1913v永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成) 返回本节首页返回本节首页三、交流发电机的分类三、交流发电机的分类17第第22章章 交交流流发发电电机机交流发电机的分类交流发电机的分类2 2按磁场绕组搭铁方式分按磁场绕组搭铁方式分v内搭铁式-磁场绕组的一端与发动机壳体相连接 （如东风EQ1090型用JF132 ）v外搭铁式-磁场绕组的一端经调节器后搭铁 （解放CA1091型用JF1522A型）按装用二极管数量分按装用二极管数量分v六管（如东风EQ1090型用JF132型、解放CA1091型用JF1522A型）v八管（夏利TJ7100型用JFZ1542型）v九管(北京BJ1022型用JFZ141型)v十一管(桑塔纳用JF1813Z型)8第第22章章 交交流流发发电电机机四、交流发电机的组成四、交流发电机的组成三相交流发电机（硅整流发电机）的组成三相交流发电机（硅整流发电机）的组成 交流发动机在车上的位置交流发动机在车上的位置交流发电机解体图交流发电机解体图发电机部分（三相同步交流发电机）-发出交流电整流器部分（硅二极管）-把交流电变成直流电返回本节首页返回本节首页9第第22章章 交交流流发发电电机机交流发电机在汽车上的位置 仪表调节器蓄电池V带调整臂支架点火开关10第第22章章 交交流流发发电电机机交流发电机的解体图定子转子前端盖风扇带轮后端盖散热板二极管电刷架电刷 电刷弹簧压盖11第第22章章 交交流流发发电电机机w根据汽车行业标准QC/T73-93汽车电器设备产品型号编制方法的规定，汽车交流发电机型号组成如下：五、交流发电机的型号五、交流发电机的型号返回本节首页返回本节首页例如:桑塔纳、奥迪100用JFZ1913Z-电压等级12V、输出电流大于90A、第13次设计、调整臂位于左边。产品代号电压等级代号电流等级代号设计序号变型代号调整臂位置12第第22章章 交交流流发发电电机机w产品代号用中文字母表示，例：wJF普通交流发电机 wJFZ整体式（调节器内置）交流发电机 wJFB带泵的交流发电机 wJFW无刷交流发电机产品代号产品代号13第第22章章 交交流流发发电电机机w电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，w1表示12V系统w2表示24V系统w6表示6V系统电压等级代号电压等级代号14第第22章章 交交流流发发电电机机2.2 2.2 交流发电机的构造及原理交流发电机的构造及原理一、发电机的基本原理二、单相交流发电机的原理三、三相交流发电机的构造及原理返回本章首页返回本章首页15第第22章章 交交流流发发电电机机一、发电机的基本原理一、发电机的基本原理1 1F 电磁感应现象电磁感应现象 所有充电系统都是利用电磁感应原理来产生电流。电磁感应现象：如果导体和磁场间有相对运动就会产生电压。导体中产生电压的强度取决于: 磁场强度 导体切割磁场的速度 通过磁场的导体数量F 磁场的建立磁场的建立利用永久磁铁导线或线圈通电，周围产生磁场。电流的方向与产生磁场的方向的关系-右手螺旋定则。 16第第22章章 交交流流发发电电机机发电机的基本原理2F导体或线圈内感应电动势的产生方法导体或线圈内感应电动势的产生方法使导体在磁场中运动（固定磁场）使线圈中的磁场发生变化（固定导体） -都会在导体中产生感应电动势（右手定则）如何产生连续的电动势v使导体在磁场中往复运动，或在磁场中旋转，有效地利用磁力线所穿过的有限空间来产生电动势v也可以使导体不动，让磁场不断发生变化v由于必须经常改变导体或磁场的方向，所产生的电动势的大小、方向经常变化-交流电动势17第第22章章 交交流流发发电电机机二、交流发电机的基本原理二、交流发电机的基本原理- -单相交流电单相交流电w普通交流发电机都是采用固定导体而使磁场运动的工作原理，如图1，在铁心上绕有线圈，在铁心之间夹有磁铁，工作时磁铁旋转，形成交变磁通。w由于磁铁每转半周，铁心中的磁通方向就改变一次，所以线圈上产生的是交流电动势。返回本节首页返回本节首页18第第22章章 交交流流发发电电机机三相交流发电机的基本原理三相交流发电机的基本原理F结构特点结构特点：w通电线圈绕在旋转铁心上产生旋转磁场w三相绕组产生三相交流电。F基本原理基本原理：w当绕有磁场绕组的磁铁旋转时，通过各铁心的磁通发生变化，三相绕组中产生电动势，但因各相绕组的磁通变化存在时间差，故产生的电动势也有时间差19第第22章章 交交流流发发电电机机 三、三相交流发电机的构造及原理三、三相交流发电机的构造及原理F三相交流发电机的组成三相交流发电机的组成( (见图) ) 转子组件 产生旋转磁场 定子组件 产生三相交流电 整流器 把交流电变成直流电 前后端盖 减少发电机漏磁;安装电刷架和整流二极管. 带轮及风扇 传递动力;散热.F三相交流发电机的基本原理三相交流发电机的基本原理：F三相交流发电机的工作原理三相交流发电机的工作原理 返回本节首页返回本节首页20第第22章章 交交流流发发电电机机定子转子前端盖风扇带轮后端盖散热板二极管电刷架电刷 电刷弹簧压盖交流发电机结构图交流发电机结构图21第第22章章 交交流流发发电电机机交流发电机的构造交流发电机的构造转子组件转子组件F功能功能：是用来建立磁场的。F组成：组成： 两块爪极、（转子线圈）激磁绕组、轴和滑环等组成。F磁场的产生磁场的产生F磁场的磁力线分布及激磁电路磁场的磁力线分布及激磁电路 22第第22章章 交交流流发发电电机机转子分解图转子分解图w转子轴上压装着两块各有数目相等的鸟嘴形磁极的爪极，其空腔内装有磁场绕组 (转子线圈)和磁轭。w压装在转子轴上并与轴绝缘的集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。见装配图23第第22章章 交交流流发发电电机机转子装配图转子装配图24第第22章章 交交流流发发电电机机w电刷将直流电通入两个集电环时，磁场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，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。转子如何产生旋转磁场转子如何产生旋转磁场25第第22章章 交交流流发发电电机机转子磁场的磁力线分布及磁场电路转子磁场的磁力线分布及磁场电路26第第22章章 交交流流发发电电机机F功能功能：定子线圈产生三相交流电。F组成组成：由铁芯和三相绕组组成 。F连接方法连接方法 星形连接 三角连接 F定子线圈的绕制定子线圈的绕制：在三相绕组中所产生的电动势应是对称电动势，即电动势的大小相等、电位差互差120电角度。波绕法、叠绕法交流发电机的构造定子组件（电枢）27第第22章章 交交流流发发电电机机w定子功用:是产生交流电。w定子由定子铁心和定子绕组成。见图定子组件的组成定子组件的组成说明28第第22章章 交交流流发发电电机机w定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。w三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120的三相电动势。w定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。定子的组成说明定子的组成说明29第第22章章 交交流流发发电电机机F每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。F每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。F三相绕组的始边应相互间隔2+120o电角度（一对磁极占有的空间为360o电角度）FJF13交流发电机三相绕组绕制定子绕组的绕制要求定子绕组的绕制要求30第第22章章 交交流流发发电电机机w结构参数如下： 磁极对数p：6对；定子槽数z：36槽w定子绕组相数：3相；每个线圈匝数N：13匝w绕组联结方法：Y型联结JF13交流发电机三相绕组绕制交流发电机三相绕组绕制31第第22章章 交交流流发发电电机机发电机定子展开图发电机定子展开图32第第22章章 交交流流发发电电机机定子的连接方法 33第第22章章 交交流流发发电电机机硅整流器F交流发电机整流器的作用交流发电机整流器的作用： 将定子绕组的三相交流电变为直流电F6 6管交流发电机的整流器的组成管交流发电机的整流器的组成: :w由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路，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，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。F汽车交流发电机整流二极管的特点：汽车交流发电机整流二极管的特点：F6 6管交流发电机的整流器的安装位置管交流发电机的整流器的安装位置 34第第22章章 交交流流发发电电机机w压装在散热板上的三个二极管，引线为二极管正极-正极管子。w压装在后端盖上的三个二极管，引线为二极管负极负极管子。w散热板必须与后端盖绝缘，并固定在后端盖上用螺栓引至后端盖外部作为发电机的火线接柱，标记为“B”（“A”、“+”、或“电枢”）。说明说明35第第22章章 交交流流发发电电机机定子转子前端盖风扇带轮后端盖散热板二极管电刷架电刷 电刷弹簧压盖硅整流器的安装位置说明36第第22章章 交交流流发发电电机机交流发电机的组成示意图交流发电机的组成示意图整流器部分发电机部分37第第22章章 交交流流发发电电机机汽车用硅整流二极管特点汽车用硅整流二极管特点w汽车用硅整流二极管是专用的，有汽车用硅整流二极管是专用的，有如下特点：如下特点： （1 1）允许的工作电流大，如）允许的工作电流大，如ZQ50ZQ50型二型二极管的正向平均电流为极管的正向平均电流为50A50A，浪涌电，浪涌电流为流为600A600A。 （2 2）承受反向电压的能力高，可承受）承受反向电压的能力高，可承受的反向重复峰值电压在的反向重复峰值电压在270V270V左右，左右，反向不重复峰值电压在反向不重复峰值电压在300V300V左右。左右。 （3 3）只有一根引线（引出电极）只有一根引线（引出电极） （4 4）根据引出电极的不同分为正二极）根据引出电极的不同分为正二极管和负二极管。管和负二极管。w即：整流二极管有正二极管和负二即：整流二极管有正二极管和负二极管之分。极管之分。38第第22章章 交交流流发发电电机机整流管的安装整流管的安装w将正极管安装在一块铝制散热板上，称为正整流板；w将负极管安装另一块铝制散热板上，称为负整流板，也可用发电机后盖代替负整流板。见图。39第第22章章 交交流流发发电电机机整流管的安装整流管的安装w在正整流板上有一个输出接线柱B（发电机的输出端）。w负整流板上直接搭铁。负整流板上一定和壳体相联接。w整流板的形状各异，有马蹄形、长方形、半圆形等见图图3.7 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3.8 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40第第22章章 交交流流发发电电机机w端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起固定转子、定子、整流器和电刷组件的作用。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。w后端盖上装有电刷组件，有电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。四、前后端盖定子转子前端盖风扇带轮后端盖散热板二极管电刷架电刷 电刷弹簧压盖41第第22章章 交交流流发发电电机机后端盖后端盖w后端盖上装有电刷架和电刷 w磁场绕组的搭铁形式及相应的电刷连接方式: 内搭铁 外搭铁42第第22章章 交交流流发发电电机机电刷组件v电刷组件组成:由电刷、电刷架和电刷弹簧。v电刷的作用: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。v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。v外装式电刷架其拆装和更换在电机外部即可进行,检修方便.43第第22章章 交交流流发发电电机机内搭铁与外搭铁内搭铁与外搭铁w内搭铁型发电机：磁场绕组负电刷（E）直接搭铁的发电机（和壳体直接相连）。w外搭铁型发电机：磁场绕组的两只电刷都和壳体绝缘的发电机。w外搭铁型发电机的磁场绕组负极（负电刷）接调节器，后再搭铁。44第第22章章 交交流流发发电电机机五、带轮及风扇五、带轮及风扇45第第22章章 交交流流发发电电机机 交流发电机的工作原理 发电原理 整流原理 中性点电压 励磁方法交流发电机工作原理包括：46第第22章章 交交流流发发电电机机交流发电原理交流发电原理F当转子的励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为N极和S极。F磁场外有一个定子绕组, 绕组有3组线圈(3相绕组)，3相绕组彼此相隔120度w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。47第第22章章 交交流流发发电电机机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。交流发电原理交流发电原理148第第22章章 交交流流发发电电机机交流发电原理交流发电原理2其中：其中： E m -E m -每相电动势的最大值每相电动势的最大值 -电角速度电角速度 f-f-交流电动势的频率（为转速的函数）交流电动势的频率（为转速的函数） p-p-磁极对数磁极对数 n-n-发电机转速（发电机转速（r/minr/min） E-E-每相电动势的有效值每相电动势的有效值2. 2. 三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式：三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式：49第第22章章 交交流流发发电电机机交流发电原理交流发电原理3wK-绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方法有关 )wN-每项匝数（匝）w-每极磁通（Wb）wCe-电机结构常数定子每相电动势的有效值50第第22章章 交交流流发发电电机机交流电动势波形交流电动势波形w交流电动势的幅值是发电机转速的函数。w因此，当转速n变化时，三相电动势的波形为变频率、变幅值的交流波形。51第第22章章 交交流流发发电电机机整流原理整流原理w交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电。w是靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。w二极管具有单向导电性,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,二极管的导通原则如下:w整流过程:52第第22章章 交交流流发发电电机机二极管的导通原则二极管的导通原则w当三只二极管负极端相连时，正极端电位最高者导通；w当三只二极管正极端相连时，负极端电位最低者导通。53第第22章章 交交流流发发电电机机整流过程分析整流过程分析说明54第第22章章 交交流流发发电电机机整流时二极管导通条件整流时二极管导通条件w对于三个正极管子（对于三个正极管子（D1D1、D3D3、D5D5正极和定子绕组正极和定子绕组始端相联），在某瞬时，电压最高一相的正极管始端相联），在某瞬时，电压最高一相的正极管导通。导通。w对于三个负极管子（对于三个负极管子（D2D2、D4D4、D6D6负极和定子绕组负极和定子绕组始端相联），在某瞬时，电压最低一相的负极管始端相联），在某瞬时，电压最低一相的负极管导通。导通。w但同时导通的管子总是两个，正、负管子各一个。但同时导通的管子总是两个，正、负管子各一个。 55第第22章章 交交流流发发电电机机整流过程整流过程w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。w发电机输出的直流电压平均值为：wU=1.35UL=2.34U56第第22章章 交交流流发发电电机机中性点电压 F中性点电压的概念（中性点电压的概念（见图见图）w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”。w中性点对发电机外壳（搭铁）之间的电压Un称为中性点电压，是通过三个负极管整流后得到的直流电压（即三相半波整流）w中性点电压为发电机输出电压的一半。F中性点电压的用途中性点电压的用途w中心点电压常用来控制各种用处的继电器（如磁场继电器、充电指示灯继电器等）w增大功率输出57第第22章章 交交流流发发电电机机中性点电压1带有中性抽头的交流发电机带有中性抽头的交流发电机说明58第第22章章 交交流流发发电电机机中性点电压 2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：59第第22章章 交交流流发发电电机机中性点电压的作用中性点电压的作用增大功率输出增大功率输出说明60第第22章章 交交流流发发电电机机中性点电压的应用中性点电压的应用w八管交流发电机的原理：八管交流发电机的原理：w1 1、中性点电压瞬时值高于输出电压平、中性点电压瞬时值高于输出电压平均值（均值（14V14V）时：）时：中性点正极管导通对中性点正极管导通对外输出电流；电流回路为：中性点外输出电流；电流回路为：中性点中中性点正极管性点正极管负载负载某一负极管某一负极管定子定子绕组绕组中性点。中性点。w2 2、中性点电压瞬时值低于搭铁电压、中性点电压瞬时值低于搭铁电压（0V0V）时：）时：中性点负极管导通对外输出中性点负极管导通对外输出电流；电流回路：中性点电流；电流回路：中性点定子绕组定子绕组某一正极管某一正极管负载负载中性点负极管中性点负极管中中性点性点w结论：通过整流二极管将中性点的输出结论：通过整流二极管将中性点的输出提供给负载。提供给负载。61第第22章章 交交流流发发电电机机交流发电机的励磁交流发电机的励磁图3.17 6管内搭铁型交流发电机的励磁 62第第22章章 交交流流发发电电机机交流发电机的励磁交流发电机的励磁图3.18 11管外搭铁型交流发电机的励磁63