交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

1、交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)一、6管交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)交流發(fā)電機(jī)一般由轉(zhuǎn)子、定子、整流器、端蓋四部分組成。JF132型交流發(fā)電機(jī)組件圖見圖2-5aJF132型交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖見圖2-5bJF132型交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖見圖2-5c（一）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子的功用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子由爪極、磁軛、磁場繞組、集電環(huán)、轉(zhuǎn)子軸組成，見圖2-6轉(zhuǎn)子軸上壓裝著兩塊爪極，兩塊爪極各有六個(gè)鳥嘴形磁極,爪極空腔內(nèi)裝有磁場繞組(轉(zhuǎn)子線圈)和磁軛。集電環(huán)由兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)組成，集電環(huán)壓裝在轉(zhuǎn)子軸上并與軸絕緣，兩個(gè)集電環(huán)分別與磁場繞組的兩端相連。當(dāng)兩集電環(huán)通入直流電時(shí)（通過電刷），磁場繞組中就有電流通過，并產(chǎn)生軸向磁通，使爪極一塊被磁化為N極，

2、另一塊被磁化為S極，從而形成六對相互交錯(cuò)的磁極。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就形成了旋轉(zhuǎn)的磁場。交流發(fā)電機(jī)的磁路為：磁軛N極轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙定子定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙S極磁軛。見圖2-7。  2整流管的安裝將正極管安裝在一塊鋁制散熱板上，稱為正整流板；將負(fù)極管安裝另一塊鋁制散熱板上，稱為負(fù)整流板，也可用發(fā)電機(jī)后蓋代替負(fù)整流板。見圖2-10。在正整流板上有一個(gè)輸出接線柱B（發(fā)電機(jī)的輸出端）。負(fù)整流板上直接搭鐵。負(fù)整流板上一定和殼體相聯(lián)接。整流板的形狀各異，有馬蹄形、長方形、半圓形等見圖2-11二、8管交流發(fā)電機(jī)8管交流發(fā)電機(jī)（如夏利車用）和6管交流發(fā)電機(jī)的基本機(jī)構(gòu)是相同的，所不同的是整流器

3、有8只硅整流二極管，其中6只組成三相全波橋式整流電路，還有2只是中性點(diǎn)二極管，1只正極管接在中性點(diǎn)和正極之間，1只負(fù)極管接在中性點(diǎn)和負(fù)極之間。對中性點(diǎn)電壓進(jìn)行全波整流。（見圖2-14）試驗(yàn)表明：加裝中性點(diǎn)二極管的交流發(fā)電機(jī)在結(jié)構(gòu)不變的情況下可以提高發(fā)電機(jī)的功率10%15%。中性點(diǎn)二極管提高發(fā)電機(jī)功率的原理：交流發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電壓為三次諧波，隨著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，中性點(diǎn)三次諧波電壓也升高。見圖2-15當(dāng)中性點(diǎn)電壓瞬時(shí)值高于三相繞組的最高值時(shí)，中性點(diǎn)正極管導(dǎo)通對外輸出電流；電流回路為：中性點(diǎn)中性點(diǎn)正極管負(fù)載某一負(fù)極管定子繞組中性點(diǎn)。見動(dòng)畫2。當(dāng)中性點(diǎn)電壓瞬時(shí)值低于三相繞組的最低值時(shí)，中性點(diǎn)負(fù)極管導(dǎo)通

4、對外輸出電流；電流回路：中性點(diǎn)定子繞組某一正極管負(fù)載中性點(diǎn)負(fù)極管中性點(diǎn)。由于中性點(diǎn)參與了對外輸出，所以能提高輸出功率。  五、無刷交流發(fā)電機(jī)由于沒有電刷和集電環(huán)，所以不會因?yàn)殡娝⒑图姯h(huán)的磨損和接觸不良造成激磁不穩(wěn)定或發(fā)電機(jī)不發(fā)電等故障；同時(shí)工作時(shí)無火花，也減小了無線電干擾。無刷交流發(fā)電機(jī)分為爪極式、激磁機(jī)式和永磁式三種。（一）爪極式無刷交流發(fā)電機(jī)見圖2-181爪極式無刷交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理爪極式無刷交流發(fā)電機(jī)磁場繞組是靜止的，它通過一個(gè)磁軛托架固定在后端蓋上,所以，不再需要電刷。兩個(gè)爪極中只有一個(gè)爪極直接固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上，另一爪極則用非導(dǎo)磁聯(lián)接環(huán)固定在前一爪極上。

5、當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，一個(gè)爪極就帶動(dòng)另一爪極一起在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)磁場繞組中有直流電通過時(shí)，爪極被磁化,就形成了旋轉(zhuǎn)磁場。磁路如圖2-18所示2.優(yōu)點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、工作可靠（2）不存在電刷與集電環(huán)接觸不良導(dǎo)致的發(fā)電不穩(wěn)或不發(fā)電故障。3.缺點(diǎn)（1）爪極間連接工藝?yán)щy（2）由于磁路中間隙加大，發(fā)電機(jī)相同輸出功率下需加大勵(lì)磁電流。（二）激磁機(jī)式無刷交流發(fā)電機(jī)見圖2-19圖2-19為德國波許公司生產(chǎn)的帶有激磁機(jī)的無刷交流發(fā)電機(jī)。它實(shí)際上是在一臺爪極式三相交流發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上增加了一部專為其激磁的小型硅整流交流發(fā)電機(jī)，稱為激磁機(jī)（圖中4、5、6），激磁機(jī)的磁場繞組固定，而三相繞組是轉(zhuǎn)動(dòng)的。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)

6、，在激磁機(jī)轉(zhuǎn)子4的三相繞組中感應(yīng)出三相交流電，在發(fā)電機(jī)內(nèi)部經(jīng)二極管整流后變?yōu)橹绷麟?，直接供給爪極式三相交流發(fā)電機(jī)的磁場繞組15激磁發(fā)電。這種無刷發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是磁路中無附加氣隙，因而漏磁少，輸出功率大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。六、帶泵交流發(fā)電機(jī)帶泵交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)與普通交流發(fā)電機(jī)完全一樣，不同的是轉(zhuǎn)子軸很長并伸出后端蓋，利用外花鍵與真空泵的轉(zhuǎn)于內(nèi)花鍵相連接，驅(qū)動(dòng)真空泵與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，給汽車制動(dòng)系中的真空筒抽真空，為制動(dòng)系的真空增壓器提供真空源，主要用于沒有真空源的柴油機(jī)（汽油機(jī)可直接從進(jìn)氣歧管處取得真空。制動(dòng)時(shí)因節(jié)氣門幾乎關(guān)閉而在進(jìn)氣歧管中形成高真空，而柴油機(jī)無節(jié)氣門）。國產(chǎn)JFB2525型帶泵交流

7、發(fā)電機(jī)外形如圖2-21所示。七、汽車雙整流發(fā)電機(jī)雙整流發(fā)電機(jī)是一種最新型交流發(fā)電機(jī)，它大大改善了普通交流發(fā)電機(jī)低速充電性能和高速最大功率輸出，又不增設(shè)比較復(fù)雜的控制電路，因此也沒有增加充電系的故障率。1結(jié)構(gòu)原理如圖2-22所示。在普通交流發(fā)電機(jī)三相定于繞組基礎(chǔ)上，增加繞組匝數(shù)并引出接線頭，增加一套三相橋式整流器。低速時(shí)由原繞組和增繞組串聯(lián)輸出，而在較高轉(zhuǎn)速時(shí)，僅由原三相繞組輸出。工作中高低速供電電路的變換是自動(dòng)的，沒有增設(shè)任何機(jī)電控制裝置，其工作原理分析如下：在低速范圍內(nèi)，由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低，三相繞組的串聯(lián)輸出，提高了發(fā)電機(jī)的輸出電壓，使發(fā)電機(jī)低速充電性能大大提高。在高速范圍內(nèi)，隨著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的

8、增大，串接的三相繞組的感抗增大，內(nèi)壓降增大，再加上電樞反應(yīng)加強(qiáng)，使輸出電壓下降。這時(shí)原三相繞組A、B、C因內(nèi)壓降較小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流相對較大，確保高速下的功率輸出。2雙整流發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有；（1）既降低了發(fā)電機(jī)的充電轉(zhuǎn)速，又保證了高速大電流輸出，提高了發(fā)電機(jī)的有效功率。雙整流發(fā)電機(jī)比普通發(fā)電機(jī)最低充電轉(zhuǎn)速降低了200300rmin，在低速下發(fā)電機(jī)即可輸出電流達(dá)10A；而額定電壓及額定電流下的轉(zhuǎn)速不大于2500rmin。（2）結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，只在定子槽中增加繞組匝數(shù)，增加一套三相橋式整流。八感應(yīng)子式交流發(fā)電機(jī)感應(yīng)子式交流發(fā)電機(jī)也是一種無電刷交流發(fā)電機(jī)，由定子、轉(zhuǎn)子、整流器和機(jī)殼組成。它的轉(zhuǎn)子是由齒輪狀鋼片鉚成，其上有若于個(gè)沿圓周均勻分布的齒形凸極，而沒有磁場繞組。磁場繞組和電樞繞組均安放在定子槽中，如圖2-23所示。當(dāng)磁場繞組3通人直流電后，在定子鐵心1中產(chǎn)生固定磁場（右上部、左下部為S極；左上部、右下部為N極）。由于轉(zhuǎn)子4凸齒部分磁通容易通過，磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，從而形成磁極。但轉(zhuǎn)子的每個(gè)凸齒是沒有固定極性的，當(dāng)它對著定子N極就是S極，對著S就是N極。轉(zhuǎn)子凸齒在不運(yùn)動(dòng)的磁場內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)凸齒對著定子凸齒時(shí)，磁通量最大，當(dāng)轉(zhuǎn)子槽對著走子凸齒時(shí)則磁通量最小。因此，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子凸齒內(nèi)產(chǎn)生脈動(dòng)磁