電氣設備課件第2章交流發(fā)電機和調節(jié)器

第一節(jié)交流發(fā)電機的構造一、轉子第一節(jié)交流發(fā)電機的構造一、轉子1交流發(fā)電機的轉子是發(fā)電機的磁場部分，主要由爪極、磁場繞組（線圈）、滑環(huán)和軸等組成。交流發(fā)電機2二、定子二、定子3定子又稱為電樞，由定子鐵心和定子繞組組成。定子鐵心由相互絕緣的內圓帶槽的環(huán)狀硅鋼片疊成。定子槽內三相繞組的連接方法大多數(shù)采用Y型（星形）。定子又稱為電樞，由定子鐵心和定子繞組組成。定子鐵心由相互絕緣4

三相繞組的必須按一定要求繞制,才能使之獲得頻率相同、幅值相等、相位互差120°的三相電動勢。

1．每個線圈的兩個有效邊之間的距離應和一個磁極占據(jù)的空間距離相等。

每個線圈的兩個有效邊之間所間隔的定子槽數(shù)叫線圈節(jié)距2．每相繞組相鄰線圈始邊之間的距離應和一對磁極占據(jù)的距離相等或成倍數(shù)。3．三相繞組的始邊應相互間隔2π+120o電角度（一對磁極占有的空間為360o電角度）

三相繞組的必須按一定要求繞制,才能使之獲得頻率相同、幅值5結構參數(shù)如下：磁極對數(shù)p:6對定子槽數(shù)z:36槽定子繞組相數(shù)m:3相每個線圈匝數(shù)N:13匝繞組聯(lián)結方法Y型聯(lián)結

結構參數(shù)如下：6三、整流器整流器是由6只二極管連接而成的三相橋式全波整流電路。三、整流器7硅二極管安裝示意圖硅二極管安裝示意圖8四、前后端蓋前后端蓋由非導磁材料鋁合金制成，漏磁少，重量輕，散熱性能好。四、前后端蓋9外裝式內裝式電刷架的結構外裝式10第二節(jié)交流發(fā)電機的工作原理一、發(fā)電原理第二節(jié)交流發(fā)電機的工作原理一、發(fā)電原理11電氣設備課件第2章交流發(fā)電機和調節(jié)器12交流電動勢頻率：式中：p——磁極對數(shù)；n——發(fā)電機轉速電動勢：式中：表示電動勢的有效值；表示電角速度，交流電動勢頻率：式中：p——磁極對數(shù)；n——發(fā)電機轉速式中13二、整流過程硅二極管具有單向導電性。整流過程實際上就是將具有單向導電性的硅二極管組成各種整流電路，把交流電變成直流電。二、整流過程整流過程實際上就是將具有單向導電性的硅二極管組成14三相橋式整流電路三相橋式整流電路15三相橋式整流電壓波形圖三相橋式整流電壓波形圖16發(fā)電機輸出電壓的平均值：U=1.35UAB=2.34Uφ

（星形連接）U=1.35Uφ

（三角形連接）式中：UAB——線電壓的有效值

Uφ——相電壓的有效值，以每只硅二極管為研究對象：（1）平均電流：（2）承受的最高反向電壓：發(fā)電機輸出電壓的平均值：以每只硅二極管為研究對象：（2）17三、激磁方法激磁的類型：(1)自激：發(fā)電機利用剩磁自激(2)他激：蓄電池供給激磁繞組電流的方式三、激磁方法18第三節(jié)交流發(fā)電機的特性

一、輸出特性輸出特性是指發(fā)電機端電壓不變，即U=常數(shù)的情況下，輸出電流與發(fā)電機轉速之間的關系，即I=f（n）的函數(shù)關系。

第三節(jié)交流發(fā)電機的特性一、輸出特性19交流發(fā)電機的輸出特性1、發(fā)動機轉速低于額定轉速n1時發(fā)電機不向外供電2、發(fā)電機達到額定功率時的轉速定為額定轉速n2，額定電流一般定為最大輸出電流的2／3。3、當轉速達到一定值時，無論轉速增加多少電流都不再增加，即一定結構的發(fā)電機輸出最大電流Imax有一定限制交流發(fā)電機的輸出特性1、發(fā)動機轉速低于額定轉速n1時發(fā)電機不20二、空載特性空載特性是指發(fā)電機空載時，發(fā)電機端電壓與轉速之間的關系，即I=0時，U=f（n）的函數(shù)關系。交流發(fā)電機的空載特性二、空載特性交流發(fā)電機的空載特性21三、外特性外特性是指轉速一定時，發(fā)電機的端電壓與輸出電流的關系，即n=常數(shù)時，U=f（I）的函數(shù)關系。交流發(fā)電機的外特性三、外特性交流發(fā)電機的外特性22第四節(jié)電壓調節(jié)器

一、電磁振動式調節(jié)器1.雙級電磁振動式調節(jié)器

第四節(jié)電壓調節(jié)器一、電磁振動式調節(jié)器23FT61型雙級式電磁振動調節(jié)器線路原理圖FT61型雙級式電磁振動調節(jié)器線路原理圖24FT61型調節(jié)器的工原理簡述如下：調節(jié)器不工作時，低速觸點K1閉合，高速觸點K2處于開啟狀態(tài)。FT61型調節(jié)器的工原理簡述如下：調節(jié)器不工作時，低速觸點K25發(fā)電機低速運轉時，低速觸點K1是閉合的，發(fā)電機的供給電壓低于蓄電池電壓。激磁電流由蓄電池供給（他激）。發(fā)電機低速運轉時，低速觸點K1是閉合的，發(fā)電機的供給電壓低于26磁場電流路徑磁場電流路徑27當發(fā)電機轉速升到n1時，發(fā)電機電壓稍高于第一級調節(jié)電壓U1時，流經電磁鐵線圈的電流產生的吸力克服彈簧拉力使K1打開，激磁電流路徑發(fā)生了變化當發(fā)電機轉速升到n1時，發(fā)電機電壓稍高于第一級調節(jié)電壓U1時28磁場電流路徑磁場電流路徑29當發(fā)電機轉速超過n2又小于n3時，K1一直打開，R1一直串入激磁回路中，激磁電流和發(fā)電機端電壓都隨轉速的升高而升高，低速觸點失去調節(jié)作用，活動觸點處于中間位置，稱為失控區(qū)。當發(fā)電機轉速超過n2又小于n3時，K1一直打開，R1一直串入30當發(fā)電機轉速高于n3時，磁化線圈XL的吸力使高速觸點K2閉合，將激磁繞組短路，激磁電流減小到零。當發(fā)電機轉速高于n3時，磁化線圈XL的吸力使高速觸點K2閉合31雙級式電壓調節(jié)器觸點火花小，使用壽命長，但觸點間隙太?。?.2~0.4mm），工作中容易產生電蝕現(xiàn)象，且調整困難。另外，從第一級觸點工作到第二級觸點工作，中間有一失控區(qū)，這些都會影響對蓄電池的充電特性。帶滅弧系統(tǒng)的電壓調節(jié)器由可克服上述缺點。

雙級式電壓調節(jié)器觸點火花小，使用壽命長，但觸點間隙太?。?.322.具有滅弧系統(tǒng)的單級式電壓調節(jié)器

單級滅弧式電壓調節(jié)器電路圖2.具有滅弧系統(tǒng)的單級式電壓調節(jié)器單級滅弧式電壓調節(jié)器電路33二、晶體管電壓調節(jié)器

電磁振動式電壓調節(jié)器結構復雜，重量和體積大，火花易燒蝕觸點，壽命低，對無線電干擾大，具有一定的機械慣性和磁慣性，觸點開閉動作遲緩。晶體管電壓調節(jié)器以開關管代替觸點，不但開關頻率提高，且不會產生火花，調節(jié)效果好，具有重量輕、體積小、壽命長、可靠性高等優(yōu)點，所以晶體管調節(jié)器使用愈來愈廣。

二、晶體管電壓調節(jié)器電磁振動式電壓調節(jié)器結構復雜，重量和體34晶體管調節(jié)器和工作原理當發(fā)電機未轉動時，接通點火開關K，蓄電池加在R1兩端的電壓小于穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓，DW處于截止狀態(tài)，T1基極無電流也處于截止狀態(tài)，T2導通，產生激磁電流晶體管調節(jié)器和工作原理當發(fā)電機未轉動時，接通點火開關K，蓄電35起動發(fā)動機后隨著轉速的升高，發(fā)電機端電壓迅速上升。當R1上的檢測電壓UAC達到穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓，DW導通，隨即T1導通，T2截止，激磁電流降至零，使電壓急劇下降，當下降到低于調整值時，DW又恢復到截止狀態(tài)，T1截止，T2導通，如此反復。

起動發(fā)動機后隨著轉速的升高，發(fā)電機端電壓迅速上升。當R1上的36三、集成電路調節(jié)器1967年美國通用汽車公司把集成電路調節(jié)器作為一個部件，裝在交流發(fā)電機上。汽車上采用的集成電路調節(jié)器，通常是并用半導體技術和薄膜（或厚膜）技術的混合集成電路。集成電路調節(jié)器有如下優(yōu)點：①由于它是用樹脂封裝的，能防潮及泥土、油污等濺污，并在130℃的高溫環(huán)境正常工作。②由于內部無可移動零件，能承受較大的振動和沖擊。③體積小、重量輕，可以作為一個標準件裝到發(fā)電機上。④電壓調節(jié)精度高，在調節(jié)轉速范圍內電壓變化不大于0.1V，這對汽車上其他電子（特別是ECU）設備很重要。⑤能通過較大的激磁電流（可達6A以上）。⑥使用壽命長，一般能達16萬km以上。

三、集成電路調節(jié)器1967年美國通用汽車公司把集成電路調節(jié)37JFT151型集成電路調節(jié)器

JFT151型集成電路調節(jié)器為薄膜混合集成電路調節(jié)器。其外形尺寸為38mm×34mm×10.5mm。

JFT151型集成電路調節(jié)器

JFT151型集成電路調節(jié)器為38四、繼電器控制電路

1.磁場繼電器

磁場繼電器是接在電源和調節(jié)器之間，常與調節(jié)器組成一體，用來控制發(fā)電機激磁回路。

四、繼電器控制電路

1.磁場繼電器

磁場繼電器是接在電源和調392.充電指示燈繼電器

國產汽車大部分是用電流表指示充電情況，國外大多用充電指示燈來指示充電情況，有的車專門設置充電指示燈繼電器。

2.充電指示燈繼電器

國產汽車大部分是用電流表指示充電情況，40第五節(jié)交流發(fā)電機充電系的過電壓保護裝置

一、過電壓的產生從過電壓的性質來分，可分為瞬變性和非瞬變性過電壓兩種。1.非瞬變性過電壓非瞬變性過電壓，主要是由于發(fā)電機調節(jié)器失靈，或其他故障引起發(fā)電機激磁電流未經過調節(jié)器，使發(fā)電機電壓升高到不正常值。2.瞬變性過電壓瞬變性過電壓有以下幾種情況：第五節(jié)交流發(fā)電機充電系的過電壓保護裝置一、過電壓的產生41（1）拋負載瞬變

拋負載瞬變即交流發(fā)電機正在向蓄電池充電過程中與蓄電池連接導線突然脫開，或者在沒有蓄電池的情況下，突然斷開其他負載。

（2）磁場衰減瞬變

磁場衰減瞬變即交流發(fā)電機的激磁繞組，由于點火開關（或電源開關）轉到斷開位置而與蓄電池突然中斷時，就會產生按指數(shù)衰減的負脈沖電壓。

（3）點火系瞬變

（4）切換電感性負載瞬變

在汽車運行中，切換一個電感性輔助電器（電喇叭、刮水器、電風扇、螺線管繼電器等），都會產生自感引起的瞬變過電壓。（1）拋負載瞬變

拋負載瞬變即交流發(fā)電機正在向蓄電池充電過程42二、過電壓的保護從理論講，防止過電壓有兩種可能的方案：一、提高電子設備的定額。這種方法不增加系統(tǒng)中的電氣元件，但很不經濟。二、增加過電壓保護裝置。

過電壓保護裝置吸收電系中可能產生的各種瞬變性過電壓電能，保護電子設備中各電子元件正常工作。二、過電壓的保護從理論講，防止過電壓有兩種可能的方案：431.穩(wěn)壓管保護電路穩(wěn)壓管加繼電器的浪涌保護裝置正常情況下浪涌保護裝置是不導通的，當出現(xiàn)瞬時高壓時，穩(wěn)壓管DW導通，電壓只能升到DW的擊穿電壓。浪涌電壓的能量通過DW搭鐵消耗后，DW又恢復不導通狀態(tài)。優(yōu)點：1.反應迅速2.無功率消耗3.線路簡單、工作可靠1.穩(wěn)壓管保護電路穩(wěn)壓管加繼電器的浪涌保護裝置正常情況下浪442.可控硅過壓保護電路波許自動復位可控硅過壓保護電路圖當電壓高到足以擊穿穩(wěn)壓管DW2時T3導通觸發(fā)可控硅SCR繼電器通過電流觸點閉合其作用有2：1是峰值電流通繼電器；2是短路SCR，及時使電路恢復正常2.可控硅過壓保護電路波許自動復位可控硅過壓保護電路圖當電45第六節(jié)交流發(fā)電機的檢查與測試

一、整機檢測1.用萬用表測量各接線柱之間的電阻值交流發(fā)電機各接線柱之間的電阻值/Ω第六節(jié)交流發(fā)電機的檢查與測試一、整機檢測交流發(fā)電機各接462.在試驗臺上對發(fā)電機進行發(fā)電試驗

交流發(fā)電機試驗臺電路圖2.在試驗臺上對發(fā)電機進行發(fā)電試驗交流發(fā)電機試驗臺電路圖47國產發(fā)電機規(guī)格國產發(fā)電機規(guī)格483.用示波器觀察輸出電壓波形各種故障整流波形3.用示波器觀察輸出電壓波形各種故障整流波形49二、解體后的檢查1.硅二極管的檢查二極管正向阻值/Ω二、解體后的檢查1.硅二極管的檢查二極管正向阻值/Ω502.磁場繞組的檢查磁場繞組搭鐵的檢查用萬用表磁場繞組的電阻值轉子軸彎曲度的檢查2.磁場繞組的檢查磁場繞組搭鐵的檢查用萬用表磁場繞組的電阻值51