電源電路原理與維修

1、第1章 電源電路原理與維修開(kāi)始上課！開(kāi)始上課！ 交流發(fā)電機(jī)的工作特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速變化范圍大，對(duì)于一般汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其轉(zhuǎn)速變化約為1：8，柴油機(jī)約為1：5，因此分析汽車(chē)用交流發(fā)電機(jī)的特性必須以轉(zhuǎn)速的變化為基礎(chǔ)。 交流發(fā)電機(jī)的特性有輸出特性、空載特性和外特性，其中以輸出特性最為重要。新課導(dǎo)入1.7 交流發(fā)電機(jī)的特性交流發(fā)電機(jī)的特性1.7.11.7.1、輸出特性、輸出特性 輸出特性是指在發(fā)電機(jī)端電壓U不變（對(duì)12V系列的交流發(fā)電機(jī)規(guī)定為14V）輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，即U=常數(shù)時(shí)，If（n） 的函數(shù)關(guān)系。定義定義 1 1）空載轉(zhuǎn)速）空載轉(zhuǎn)速n n1 1 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于一定值n1時(shí)，對(duì)外輸出電流為零。

2、當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到額定電壓并能對(duì)外輸出電流時(shí)的最小轉(zhuǎn)速n1 稱(chēng)為空載轉(zhuǎn)速。 由特性曲線由特性曲線I=fI=f（n n）可以看出可以看出 發(fā)電機(jī)電壓保持一定時(shí)，其輸出功率隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高而增加。 2 2）滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速）滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速n n2 2 當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到額定流時(shí)的轉(zhuǎn)速n2 稱(chēng)為滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速。 額定電流一般為最大電流的2/3。 空載轉(zhuǎn)速和滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速是測(cè)定發(fā)電機(jī)性能的重要依據(jù)。測(cè)得這兩個(gè)數(shù)據(jù)即可判定發(fā)電機(jī)性能好壞。 3 3）最大電流）最大電流I Imaxmax 發(fā)電機(jī)輸出電流能力隨轉(zhuǎn)速的升高而增大，但曲線越來(lái)越平坦，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，無(wú)論轉(zhuǎn)速增加多少電流都不再增加。即一定結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)輸出最大電流Imax有一定限制。

3、由此可見(jiàn)，交流發(fā)電機(jī)自身具有限制輸出電流防止過(guò)載的能力，又稱(chēng)為自我保護(hù)能力。 交流發(fā)電機(jī)定子繞組具有一定的阻抗Z，它由繞組的電阻R及感抗XL兩部分組成，為什么交流發(fā)電為什么交流發(fā)電機(jī)有自我保護(hù)能機(jī)有自我保護(hù)能力？力？ XL2fL 定子繞組的阻抗Z隨發(fā)電機(jī)的車(chē)速升高而增加。 高速時(shí)，R與XL相比可忽略不計(jì)，故阻抗Z約等于XL 。轉(zhuǎn)速高時(shí)，產(chǎn)生的內(nèi)壓降較大。 定子電流增加時(shí)，由于電樞反應(yīng)的增強(qiáng)，也會(huì)使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)下降。 兩者共同作用的結(jié)果，當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速升高打一定時(shí)，輸出電流幾乎不隨負(fù)載電阻的減小或轉(zhuǎn)速的增加而增大。 發(fā)電機(jī)電壓（輸出）一定時(shí)，發(fā)電機(jī)電流存在最大值。（無(wú)論轉(zhuǎn)速多高） 即發(fā)電機(jī)功率存在

4、最大值。 限制發(fā)電機(jī)輸出功率，只要限制發(fā)電機(jī)輸出電壓即可。 限制輸出電壓后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，不會(huì)出現(xiàn)由于電流過(guò)高，燒壞發(fā)電機(jī)的情況。 如果發(fā)電機(jī)電壓過(guò)高通常損壞用電設(shè)備。結(jié)論結(jié)論 空載特性是研究發(fā)電機(jī)在空載運(yùn)行時(shí)，其端電壓隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系，即I0時(shí)， U=f(n)的曲線，如圖。1.7.2、空載特性、空載特性 外特性是研究當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，其端電壓與輸出電流的關(guān)系，即n=常數(shù)時(shí)，U=f（I）的曲線，如圖所示。1.7.3、外特性、外特性 負(fù)載增加時(shí)，輸出電流增大，端電壓下降；1）內(nèi)壓降增大，端電壓下降；2）端電壓下降引起磁場(chǎng)減弱、電動(dòng)勢(shì)降低，使得端電壓進(jìn)一步下降；3）當(dāng)輸出電流增加時(shí)，電樞反應(yīng)增

5、強(qiáng)，電動(dòng)勢(shì)降低，端電壓進(jìn)一步下降。由外特性曲線可以看出由外特性曲線可以看出 發(fā)電機(jī)負(fù)載增加到一定程度時(shí)，繼續(xù)增加負(fù)載，輸出電流反而和端電壓一同下降，此時(shí)的輸出電流稱(chēng)為轉(zhuǎn)折電流。 轉(zhuǎn)速增加時(shí)，由于感抗增加使得端電壓下降斜率歲轉(zhuǎn)速升高而增加，導(dǎo)致各等速曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)逐漸靠攏。 交流發(fā)電機(jī)具有限制輸出電流的能力。由外特性曲線可以看出由外特性曲線可以看出 如果發(fā)電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，突然失去負(fù)載，發(fā)電機(jī)電壓會(huì)突然升高，致使發(fā)電機(jī)及調(diào)節(jié)器等內(nèi)部電子元件有被擊穿的危險(xiǎn)。注注意意！1.8 新型交流發(fā)電機(jī)的新型交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1.8.1、無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)、無(wú)刷交流發(fā)電機(jī) 由于沒(méi)有電刷和由于沒(méi)有電刷和集電

6、環(huán)，所以不會(huì)因集電環(huán)，所以不會(huì)因?yàn)殡娝⒑图姯h(huán)的磨為電刷和集電環(huán)的磨損和接觸不良造成激損和接觸不良造成激磁不穩(wěn)定或發(fā)電機(jī)不磁不穩(wěn)定或發(fā)電機(jī)不發(fā)電等故障；同時(shí)工發(fā)電等故障；同時(shí)工作時(shí)無(wú)火花，也減小作時(shí)無(wú)火花，也減小了無(wú)線電干擾。了無(wú)線電干擾。 無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)分為無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)分為單爪極式單爪極式、凸極式凸極式和和永磁式永磁式三種。三種。 一、爪極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)一、爪極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī) 1 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 爪極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組是靜止的，它通過(guò)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。1-轉(zhuǎn)子軸；

7、2-磁軛托架；3-端蓋；4-爪極；5-定子鐵心；6；非導(dǎo)磁聯(lián)接環(huán)；7-磁場(chǎng)繞組；8-轉(zhuǎn)子磁軛 2 2、工作原理、工作原理 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(chǎng)繞組中有直流電通過(guò)時(shí)，爪極被磁化, ,就形成了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。磁路如圖所示。1-轉(zhuǎn)子軸；2-磁軛托架；3-端蓋；4-爪極；5-釘子鐵心；6；非導(dǎo)磁聯(lián)接環(huán)；7-磁場(chǎng)繞組；8-轉(zhuǎn)子磁軛一、爪極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)一、爪極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī) 3 3、優(yōu)點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn) 1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。 4、缺點(diǎn)、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

8、功率下需加大勵(lì)磁電流。一、爪極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)一、爪極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī) 二、永磁式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)二、永磁式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī) 永磁式交流發(fā)電機(jī)與普通發(fā)電機(jī)不同的是以永久磁鐵作為轉(zhuǎn)子磁極而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，不僅去掉了電刷和滑環(huán)，而且不需要磁場(chǎng)繞組和爪極。轉(zhuǎn)子常用的永磁材料有鐵氧體、鉻鎳鈷、稀土鈷、釹鐵硼等。 由于轉(zhuǎn)子為永磁結(jié)構(gòu)，所以產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度是不變的、不可調(diào)的，因此，不能采用普通交流發(fā)電機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)器控制磁場(chǎng)電流的辦法來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出電壓。為解決調(diào)壓?jiǎn)栴}可采用電壓調(diào)節(jié)器與三相半控橋式整流相配合的辦法，使發(fā)電機(jī)輸出電壓不隨轉(zhuǎn)速大幅度變化而變化。 1 1、控制電路、控制電路 由電壓調(diào)節(jié)器與3只共陰極

9、晶閘管VT1、VT2、VT3組成三相半控橋式整流電路。 VD1VD6組成三相全波整流電路，為晶閘管控制極提供觸發(fā)電壓。二、永磁式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)二、永磁式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī) 二、永磁式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)二、永磁式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī) 2、控制原理、控制原理 低速時(shí) 觸點(diǎn)K閉合，晶閘管控制極獲得正向觸發(fā)電壓而導(dǎo)通，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，整流橋可向蓄電池和負(fù)載提供全波整流電壓。 2 2、控制原理、控制原理高速時(shí) 輸出電壓超過(guò)額定電壓時(shí)，觸點(diǎn)K斷開(kāi)，晶閘管因失去正向觸發(fā)電壓而截止，因而整流輸出電壓下降。 當(dāng)整流電壓降到一定值時(shí)，電壓調(diào)節(jié)器線圈中電流減小吸力減小而使K閉合，3只晶閘管重新被觸發(fā)導(dǎo)通，又使整流輸出電壓回升

10、。 如此反復(fù)，便可使輸出電壓控制在規(guī)定范圍內(nèi)。二、永磁式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)二、永磁式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī) 二、永磁式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)二、永磁式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī) 3、優(yōu)點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)1）體積小、輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)。2由于傳動(dòng)比大，低速時(shí)發(fā)電機(jī)充電性能好。3比功率大，可節(jié)約金屬材料。4無(wú)激磁損耗，效率可提高10以上。5在電壓控制器中，由于只有控制極約10mA的電流通過(guò)觸點(diǎn)，故可降低觸點(diǎn)磨損，電壓調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單。6由于永磁體的磁導(dǎo)率接近空氣的磁導(dǎo)率，使電樞反應(yīng)磁阻增大，因而感應(yīng)電勢(shì)的非正弦畸變減小，輸出功率增大。 三、凸極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)三、凸極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī) 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 凸極式交流發(fā)電機(jī)也是一種

11、無(wú)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(méi)有磁場(chǎng)繞組。磁場(chǎng)繞組和電樞繞組均安放在定子槽中。定子鐵定子鐵心心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)繞磁場(chǎng)繞組組電樞繞電樞繞組組三、凸極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)三、凸極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī) 2、工作原理、工作原理定子鐵定子鐵心心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)繞磁場(chǎng)繞組組電樞繞電樞繞組組 磁場(chǎng)產(chǎn)生 當(dāng)磁場(chǎng)繞組通入直流電后，在定子鐵心中產(chǎn)生固定磁場(chǎng)。由于轉(zhuǎn)子凸齒部分磁通容易通過(guò)，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(méi)有固定極性的，當(dāng)它對(duì)著定子N極就是S極，對(duì)著S就是N極。三、凸極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)三、凸極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)

12、2、工作原理、工作原理定子鐵定子鐵心心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)繞磁場(chǎng)繞組組電樞繞電樞繞組組 電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)凸齒對(duì)著定子凸齒時(shí)，磁通量最大，當(dāng)轉(zhuǎn)子槽對(duì)著定子凸齒時(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)磁通，在定子繞組中感應(yīng)出交變電動(dòng)勢(shì)。將電樞繞組以一定的方式連接起來(lái)，并經(jīng)整流，便可得直流電。 三、凸極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)三、凸極式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī) 3、特點(diǎn)、特點(diǎn) 電動(dòng)勢(shì)的頻率恒等于Zn/60（Z為轉(zhuǎn)子齒數(shù)，n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速），與磁場(chǎng)繞組形成的磁極對(duì)數(shù)無(wú)關(guān)，這與同步交流機(jī)的本質(zhì)不同。 感應(yīng)子式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)機(jī)質(zhì)量比功率較低。 四、具有勵(lì)磁機(jī)的無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)四、具有勵(lì)磁機(jī)的無(wú)刷交流發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁機(jī)是

13、一小型硅整流交流發(fā)電機(jī)，其磁場(chǎng)繞組固定，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子中的三相繞組會(huì)感應(yīng)出三相交流電，經(jīng)二極管整流后變?yōu)橹绷麟?，直接供給主發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)繞組。 優(yōu)點(diǎn)是磁路中無(wú)附加氣隙，因而漏磁少，輸出功率大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 1.8.3、帶真空泵的交流發(fā)電機(jī)、帶真空泵的交流發(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(zhǎng)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(chē)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(méi)有真空源的柴油機(jī)。 1.8.4、八管、九管、十一管、八管、九管、十一管 交流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī) 一、八管交流發(fā)電機(jī)一、

14、八管交流發(fā)電機(jī) ACeAeCeBRL14VVD7VD7+15VB+多加多加2 2只只中性中性點(diǎn)二點(diǎn)二極管極管U UN N UBU UN N 0 利用中性點(diǎn)電壓不斷變化進(jìn)行脈沖充電。 功率可以提高11%15% 二、九管交流發(fā)電機(jī)二、九管交流發(fā)電機(jī) 9管交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和管交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和6管交流發(fā)電管交流發(fā)電機(jī)相同，所不同的是整流器。機(jī)相同，所不同的是整流器。 9管交流發(fā)電機(jī)的整流器是由管交流發(fā)電機(jī)的整流器是由6只大功率整只大功率整流二極管和流二極管和3只小功率勵(lì)磁二極管組成的交流只小功率勵(lì)磁二極管組成的交流發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)。 6只大功率整流二極管組成三相全波橋式只大功率整流二極管組成三

15、相全波橋式整流電路，對(duì)外負(fù)載供電。整流電路，對(duì)外負(fù)載供電。 3 3只小功率管二極管與三只大功率負(fù)極管只小功率管二極管與三只大功率負(fù)極管也組成三相全波橋式整流電路專(zhuān)門(mén)為發(fā)電機(jī)磁也組成三相全波橋式整流電路專(zhuān)門(mén)為發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)供電。所以稱(chēng)場(chǎng)供電。所以稱(chēng)3 3只小功率管為勵(lì)磁二極管只小功率管為勵(lì)磁二極管。接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)SWSW時(shí)：時(shí)： 充電指示燈亮，發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)靠蓄電池勵(lì)磁充電指示燈亮，發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)靠蓄電池勵(lì)磁（他勵(lì)）。（他勵(lì)）。 二、九管交流發(fā)電機(jī)二、九管交流發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)電壓高時(shí)：發(fā)電機(jī)電壓高時(shí)： 充電指示燈滅，發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)靠磁場(chǎng)二極管勵(lì)充電指示燈滅，發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)靠磁場(chǎng)二極管勵(lì)磁（自勵(lì)）。磁（自勵(lì)）

16、。 二、九管交流發(fā)電機(jī)二、九管交流發(fā)電機(jī) 三、十一管交流發(fā)電機(jī)三、十一管交流發(fā)電機(jī) 中性點(diǎn)二極管中性點(diǎn)二極管勵(lì)磁二極管勵(lì)磁二極管 1 1、交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式、交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式 2 2、交流發(fā)電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)速、交流發(fā)電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)速 4 4、交流發(fā)電機(jī)的最大電流、額定電流交流發(fā)電機(jī)的最大電流、額定電流 5 5、充電指示燈的作用是什么、充電指示燈的作用是什么 6 6、新型交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與普通發(fā)電機(jī)的區(qū)別、新型交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與普通發(fā)電機(jī)的區(qū)別 7 7、8 8管、管、9 9管、管、1111管交流發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)管交流發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)小小 結(jié)結(jié) 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題 1 1、交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流由誰(shuí)供給？、交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流由誰(shuí)供給？ 2 2、什么是交流