汽车电气技术XXXX2

,*,Title,Title,Title,Title,Title,Title,Title,Title,Title,Title,Title,Title,*,汽车电气技术（,3,）,哈工大网络与电气智能化研究所,刘勇,2015,（秋）,六、交流发电机构造、工作原理及特性,汽车的用电设备主要靠发电机供电。同时，当蓄电池存电不足时，发电机又是蓄电池的充电电源。,1-,抗干扰电容器,2-,集成电路调节器与电刷组件总成,3-,电刷端盖,4-,整流器总成,5-,转子总成,6-,定子总成,7-,驱动端盖,8-,风扇,9-,驱动带轮,11-,带轮,1-,后端盖,2-,滑环,3-,电刷,4-,电刷弹簧,5-,电刷架,6-,磁场绕组,7-,电枢绕组,8-,电枢铁心,9-,前端盖,10-,风扇,1,、交流发电机的构造,汽车用普通交流发电机结构大同小异，基本结构都是由转子、定子、整流器和端盖四部分组成，整体式交流发电机的不同点是在基本结构的基础上增加了电压调节器，且都采用集成电路调节器。,（,1,）转子,1-,滑环,2-,转子轴,3-,爪极,4-,铁心与磁场绕组,汽车交流发电机的转子是发电机的磁极部分，其功用是产生磁场。转子由爪极、磁场绕组、铁心和滑环组成。两块爪极上制有,6,个鸟嘴形磁极，压装在转子轴上，爪极间的空腔内装有铁心，铁心压装在转子轴上，磁场绕组绕在铁心上。,滑环由彼此绝缘的两个铜环组成，压装在转子轴的一端并与转子轴绝缘。磁场绕组的两端分别焊接在两个滑环上，两个滑环分别与发电机后端盖上的两个电刷相接触。当两个电刷与直流电源接通时，磁场绕组中便有电流流过并产生轴向磁场，被磁化的爪极中一块为,N,极，另一块磁化为,S,极，于是就形成了,4-8,对相互交错的磁极。国产交流发电机大多是,6,对磁极。,将转子爪极设计成鸟嘴形状是为了使磁场呈正弦分布，有利于电枢绕组产生的感应电动势有较好的正弦波形。,（,2,）定子,定子是发电机的电枢部分，其功用是产生交流电。由定子铁心与对称的三相电枢定子绕组组成。定子铁心由相互绝缘的厚度,0.5mm,硅钢片叠成环状，环的内圆表面开有线槽，电枢三相绕组按一定规则对称嵌放在槽内。,三相绕组的联结方法有,Y,联结联结两种。当采用,Y,联结时，三相绕组的,3,个末端,U,2,、,V,2,、,W,2,联结在一起，称为中性点，,3,个始端,U,1,、,V,1,、,W,1,作为交流发电机的输出端。当采用联结时，一相绕组的始端与另一相绕组末端联结，共有,3,个节点，即为交流发电机的输出端。,为保证电枢三相绕组产生大小相等、相位差,120,电角度的对称电动势，三相绕组的绕制应遵循下列原则：,每相绕组的线圈个数和每个线圈的匝数应完全相等。每个线圈的节距必须相同。三相绕组的始端在定子槽内的排列必须相隔,120,电角度。,交流发电机定子绕组展开图,Y,联结,联结,（,3,）整流器,交流发电机整流器的作用是将三相定子绕组产生的交流电变换为直流电。整流器一般由,6,个整流二极管和二极管的散热板组成。,汽车交流发电机用整流二极管有正极管与负极管之分。一个普通交流发电机具有三只正极管和三只负极管。引出电极为二极管正极的称为正极管，其上标有红色标记；引出电极为二极管负极的称为负极管，其上标有绿色或黑色标记。,安装整流二极管的铝质散热板称为整流板。安装三只正极管的整流板称为正整流板；安装三只负极管的整流板称为负整流板。有的交流发电机只有正整流板而没有负整流板，三只负极管直接压装在发电机的后端盖上，即后端盖相当于负整流板。由于不便维修，因此这种结构已被淘汰。,整流器总成的结构,硅二极管的外形及符号结构,a,）正极管,b,）负极管,二极管安,装,装接线示,意,意图,（,4,）端盖与,电,电刷组件,交流发电,机,机的前、,后,后端盖均,用,用铝合金,压,压铸而成,，,，铝合金,为,为非导磁,材,材料，可,减,减少漏磁,。,。并具有,质,质量轻、,散,散热性能,好,好等优点,。,。,在后端盖,内,内装有电,刷,刷组件，,电,电刷组件,由,由电刷、,电,电刷架和,电,电刷弹簧,组,组成。电,刷,刷用铜粉,和,和石墨粉,模,模压而成,，,，电刷架,用,用酚醛玻,璃,璃纤维塑,料,料模压而,成,成。电刷,安,安装在电,刷,刷架的孔,内,内，借弹,簧,簧张力使,电,电刷与转,子,子轴上的,滑,滑环保持,良,良好接触,。,。每个交,流,流发电机,有,有两只电,刷,刷，每只,电,电刷都有,一,一根引线,直,直接引到,发,发电机后,端,端盖的接,线,线端子上,或,或后端盖,上,上。电刷,架,架有两种,形,形式，一,种,种是外装,式,式，从发,电,电机的外,部,部拆下电,刷,刷弹簧盖,板,板即可拆,下,下电刷，,拆,拆装检修,十,十分方便,，,，因此，,交,交流发电,机,机普遍采,用,用。另一,种,种是内装,式,式，需拆,开,开发电机,后,后才能拆,下,下电刷，,由,由于拆装,不,不便已很,少,少采用。,电刷组件,a,）外装式,b,）内装式,磁场绕组,的,的一端经,滑,滑环和电,刷,刷，通过,与,与发电机,端,端盖绝缘,的,的磁场接,线,线柱（标,“,“,F”,或“磁场,”,”）相连,接,接，另一,端,端通过引,线,线与发电,机,机外壳相,接,接，这种,搭,搭铁方式,的,的发电机,称,称为内搭,铁,铁型交流,发,发电机；,磁,磁场绕组,的,的两端经,滑,滑环和电,刷,刷，通过,引,引线均与,绝,绝缘接线,柱,柱（标“,F+”,、“,F-”,或“,F,1,”,、“,F,2,”,）相连，,经,经调节器,搭,搭铁的，,称,称为外搭,铁,铁型交流,发,发电机。,大,大多数汽,车,车均采用,外,外搭铁型,交,交流发电,机,机。,交流发电,机,机前端盖,之,之前装有,带,带轮，由,发,发动机通,过,过风扇传,动,动带驱动,发,发电机轴,旋,旋转。一,般,般在带轮,后,后还装有,叶,叶片式风,扇,扇，用铝,合,合金板或,钢,钢板冲压,或,或焊接而,成,成。当风,扇,扇与带轮,一,一起转动,时,时，通过,前,前、后端,盖,盖上的通,风,风口，空,气,气便将内,部,部热量带,出,出，达到,强,强制通风,散,散热之目,的,的，这称,为,为外装式,风,风扇。近,年,年来，为,提,提高发电,机,机的效率,、,、减小发,电,电机的体,积,积，又出,现,现了内装,式,式风扇，,即,即风扇叶,片,片直接设,置,置在发电,机,机转子上,。,。,交流发电,机,机的搭铁,形,形式,a,）内搭铁,型,型交流发,电,电机,b,）外搭铁,型,型交流发,电,电机,2,、交流发,电,电机的型,号,号,（,1,）产品代,号,号用字,母,母表示，,如,如,JF,、,JFZ,、,JFB,、,JFW,分别表示,交,交流发电,机,机、整体,式,式交流发,电,电机、带,泵,泵交流发,电,电机和无,刷,刷交流发,电,电机。,（,2,）电压等,级,级代号和,电,电流等级,代,代号分,别,别用,1,位,阿,阿,拉,拉,伯,伯,数,数,字,字,表,表,示,示,。,。,表,2-5,电流等级代号,电流等级代号,1,2,3,4,5,电流等级,/A,19,20,30,39,40,49,50,59,电流等级代号,6,7,8,9,电流等级,/A,60,69,70,79,80,89,90,表,2-4,电压等级代号,电压等级代号,1,2,3,4,5,6,电压等级,/V,12,24,6,（,3,）,设,设,计,计,序,序,号,号,按,按,产,产,品,品,设,设,计,计,先,先,后,后,顺,顺,序,序,，,，,用,用,1-2,位,阿,阿,拉,拉,伯,伯,数,数,字,字,表,表,示,示,。,。,（,4,）,变,变,形,形,代,代,号,号,用,用,字,字,母,母,表,表,示,示,，,，,交,交,流,流,发,发,电,电,机,机,用,用,调,调,整,整,臂,臂,位,位,置,置,作,作,为,为,变,变,形,形,代,代,号,号,。,。,从,从,驱,驱,动,动,端,端,看,看,，,，,在,在,中,中,间,间,不,不,加,加,标,标,记,记,，,，,在,在,右,右,边,边,时,时,用,用,Y,表,示,示,，,，,在,在,左,左,边,边,时,时,用,用,Z,表,示,示,。,。,例,1,：,JF153,：,表,表,示,示,电,电,压,压,等,等,级,级,为,为,12V,、,电,电,流,流,等,等,级,级,为,为,大,大,于,于,或,或,等,等,于,于,50-59A,，,第,第,三,三,次,次,设,设,计,计,的,的,普,普,通,通,交,交,流,流,发,发,电,电,机,机,。,。,例,2,：,桑,桑,塔,塔,纳,纳,、,、,奥,奥,迪,迪,100,型,轿,轿,车,车,用,用,JFZ1913Z,型,交,交,流,流,发,发,电,电,机,机,，,，,其,其,电,电,压,压,等,等,级,级,为,为,12V,、,电,电,流,流,等,等,级,级,为,为,大,大,于,于,或,或,等,等,于,于,90A,、,第,第,13,次,设,设,计,计,，,，,调,调,整,整,臂,臂,在,在,左,左,边,边,的,的,整,整,体,体,式,式,交,交,流,流,发,发,电,电,机,机,。,。,3,、,交,交,流,流,发,发,电,电,机,机,的,的,工,工,作,作,原,原,理,理,汽,车,车,用,用,交,交,流,流,发,发,电,电,机,机,是,是,一,一,个,个,三,三,相,相,同,同,步,步,交,交,流,流,发,发,电,电,机,机,，,，,通,通,过,过,三,三,相,相,桥,桥,式,式,整,整,流,流,电,电,路,路,将,将,定,定,子,子,绕,绕,组,组,所,所,产,产,生,生,的,的,交,交,流,流,感,感,应,应,电,电,流,流,变,变,为,为,直,直,流,流,电,电,流,流,输,输,出,出,，,，,所,所,以,以,也,也,称,称,之,之,为,为,硅,硅,整,整,流,流,发,发,电,电,机,机,。,。,（,1,）,三,三,相,相,交,交,变,变,电,电,动,动,势,势,的,的,产,产,生,生,交,流,流,发,发,电,电,机,机,的,的,工,工,作,作,原,原,理,理,a,）,汽,汽,车,车,交,交,流,流,发,发,电,电,机,机,电,电,路,路,b,）,感,感,应,应,电,电,动,动,势,势,输,输,出,出,波,波,形,形,交,流,流,发,发,电,电,机,机,是,是,根,根,据,据,电,电,磁,磁,感,感,应,应,原,原,理,理,而,而,产,产,生,生,三,三,相,相,交,交,变,变,电,电,动,动,势,势,的,的,。,。,发,发,电,电,机,机,的,的,转,转,子,子,为,为,磁,磁,极,极,，,，,磁,磁,极,极,绕,绕,组,组,通,通,过,过,电,电,刷,刷,和,和,滑,滑,环,环,引,引,入,入,直,直,流,流,电,电,而,而,产,产,生,生,磁,磁,场,场,；,；,发,发,电,电,机,机,的,的,定,定,子,子,为,为,电,电,枢,枢,，,，,三,三,相,相,电,电,枢,枢,绕,绕,组,组,按,按,一,一,定,定,的,的,规,规,律,律,分,分,布,布,在,在,定,定,子,子,的,的,槽,槽,中,中,，,，,彼,彼,此,此,相,相,差,差,120,电,角,角,度,度,。,。,当,转,转,子,子,旋,旋,转,转,时,时,，,，,产,产,生,生,一,一,个,个,旋,旋,转,转,的,的,磁,磁,场,场,，,，,使,使,得,得,相,相,对,对,静,静,止,止,的,的,定,定,子,子,电,电,枢,枢,绕,绕,组,组,切,切,割,割,磁,磁,力,力,线,线,而,而,产,产,生,生,感,感,应,应,电,电,动,动,势,势,。,。,由,由,于,于,转,转,子,子,磁,磁,极,极,铁,铁,心,心,制,制,作,作,成,成,鸟,鸟,嘴,嘴,形,形,特,特,殊,殊,结,结,构,构,，,，,可,可,使,使,定,定,子,子,绕,绕,组,组,感,感,应,应,产,产,生,生,的,的,交,交,流,流,电,电,动,动,势,势,近,近,似,似,于,于,正,正,弦,弦,曲,曲,线,线,波,波,形,形,，,，,因,因,此,此,三,三,相,相,电,电,枢,枢,绕,绕,组,组,产,产,生,生,的,的,感,感,应,应,电,电,动,动,势,势,按,按,正,正,弦,弦,规,规,律,律,变,变,化,化,。,。,三,相,相,绕,绕,组,组,中,中,交,交,流,流,电,电,动,动,势,势,瞬,瞬,时,时,值,值,的,的,表,表,达,达,式,式,为,为,交,流,流,发,发,电,电,机,机,每,每,相,相,绕,绕,组,组,中,中,感,感,应,应,产,产,生,生,的,的,电,电,动,动,势,势,有,有,效,效,值,值,为,为,式,中,中K,绕,绕,组,组,系,系,数,数,，,，,采,采,用,用,整,整,距,距,集,集,中,中,绕,绕,组,组,时,时,，,，K=1,；,；,f,感,感,应,应,电,电,动,动,势,势,的,的,频,频,率,率(Hz),；,；,N,每,每,相,相,绕,绕,组,组,的,的,匝,匝,数,数,（,（,匝,匝,）,）,；,；,每,每,极,极,磁,磁,通,通(Wb),；,；,Ce,发,发,电,电,机,机,结,结,构,构,常,常,数,数,。,。,可,以,以,看,看,出,出,，,，,定,定,子,子,绕,绕,组,组,内,内,感,感,应,应,电,电,动,动,势,势,的,的,大,大,小,小,与,与,每,每,相,相,绕,绕,组,组,串,串,联,联,线,线,圈,圈,的,的,匝,匝,数,数,以,以,及,及,感,感,应,应,电,电,动,动,势,势,的,的,频,频,率,率,成,成,正,正,比,比,，,，,即,即,定,定,子,子,绕,绕,组,组,的,的,匝,匝,数,数,越,越,多,多,、,、,转,转,子,子,的,的,转,转,速,速,越,越,高,高,，,，,绕,绕,组,组,内,内,感,感,应,应,产,产,生,生,的,的,电,电,动,动,势,势,也,也,就,就,越,越,高,高,。,。,任,意,意,两,两,个,个,输,输,出,出,端,端,之,之,间,间,的,的,输,输,出,出,电,电,压,压,称,称,为,为,线,线,电,电,压,压,，,，,输,输,出,出,电,电,流,流,称,称,为,为,线,线,电,电,流,流,，,，,分,分,别,别,用,用U,L,、I,L,表,示,示,，,，,每,每,相,相,绕,绕,组,组,的,的,相,相,电,电,压,压,和,和,相,相,电,电,流,流,分,分,别,别,用,用U,、I,表,示,示,。,。,当,定,定,子,子,绕,绕,组,组,采,采,用,用,联,联,结,结,时,时,当,定,定,子,子,绕,绕,组,组,采,采,用,用,联,联,结,结,时,时,联,联,结,结,联,联,结,结,在,交,交,流,流,发,发,电,电,机,机,转,转,速,速,相,相,同,同,的,的,条,条,件,件,下,下,，,，,相,相,电,电,压,压,相,相,同,同,，,，,Y,联,结,结,比,比,联,联,结,结,具,具,有,有,较,较,高,高,的,的,输,输,出,出,电,电,压,压,；,；,当,当,输,输,出,出,线,线,电,电,压,压,相,相,同,同,时,时,，,，,联,联,结,结,输,输,出,出,电,电,流,流,较,较,大,大,。,。,因,因,此,此,，,，,采,采,用,用,Y,联结的,交,交流发,电,电机在,发,发动机,转,转速较,低,低时（,如,如怠速,时,时）便,可,可向蓄,电,电池充,电,电，而,采,采用,联,联结的,交,交流发,电,电机则,需,需较高,的,的发动,机,机转速,才,才能向,蓄,蓄电池,充,充电。,所,所以，,大,大多数,车,车用交,流,流发电,机,机都采,用,用,Y,联结，,只,只有少,数,数大功,率,率交流,发,发电机,采,采用,联,联结。,（,2,）整流,原,原理,三相桥,式,式整流,电,电路由,6,只硅二,极,极管组,成,成。其,中,中，,VD1, VD3,、,VD5,的负极,（,（壳体,）,）压装,在,在元件,板,板或正,整,整流板,上,上，它,们,们的正,极,极分别,接,接在三,相,相定子,绕,绕组始,端,端,U,、,V,、,W,，故称,为,为正极,管,管；另,外,外三只,二,二极管,VD2,、,VD4,、,VD6,的正极,（,（壳体,）,）压装,在,在后端,盖,盖或负,整,整流板,上,上，负,极,极则分,别,别接在,三,三相绕,组,组始端,U,、,V,、,W,，故称,为,为负极,管,管。,三相桥,式,式整流,电,电路及,电,电压波,形,形,a,）整流,电,电路,b,）绕组,电,电压波,形,形,c,）整流,电,电压波,形,形,二极,管,管的导,通,通原则,正极,管,管导通,原,原则,因,因为三,只,只正极,管,管（,VD,1,、,VD,3,、,VD,5,）的正,极,极分别,接,接在发,电,电机三,相,相绕组,的,的始端,(U,、,V,、,W),上，它,们,们的负,极,极又连,接,接在一,起,起，所,以,以三只,正,正极管,的,的导通,原,原则是,：,：在某,一,一瞬间,，,，正极,电,电位最,高,高者导,通,通，因,为,为正极,电,电位最,高,高的二,极,极管导,通,通后，,就,就使另,两,两只二,极,极管的,负,负极电,位,位高于,正,正极而,不,不能导,通,通。,负极,管,管导通,原,原则,因,因为三,只,只负极,管,管（,VD,2,、,VD,4,、,VD,6,）的负,极,极分别,接,接在发,电,电机三,相,相绕组,的,的始端,，,，它们,的,的正极,又,又连接,在,在一起,，,，所以,三,三只负,极,极管的,导,导通原,则,则是：,在,在某一,瞬,瞬间，,负,负极电,位,位最低,者,者导通,，,，因为,该,该二极,管,管导通,后,后，就,使,使另两,只,只二极,管,管的正,极,极电位,低,低于负,极,极而不,能,能导通,。,。,整流过程,在,t,1,-t,2,时间间隔内,，,，,U,相电位最高,，,，,V,相电位最低,，,，所以二极,管,管,VD,1,、,VD,4,获得正向电,压,压而导通，,电,电流从,U,相出发，经,二,二极管,VD,1,、负载电阻,R,L,、二极管,VD,4,回到,V,相构成回路,。,。因为二极,管,管的内阻很,小,小，所以,U,、,V,两相之间的,线,线电压都加,在,在负载电阻,R,L,上。,在,t,2,-t,3,时间间隔内,，,，,U,相电位最高,，,，而,W,相电位变为,最,最低，所以,二,二极管,VD,1,、,VD,6,获得正向电,压,压而导通。,U,、,W,两相之间的,线,线电压加在,负,负载电阻,R,L,上。,以此类推，,六,六只二极管,在,在一个周期,内,内，以六种,不,不同组合两,两,两导通依次,循,循环，周而,复,复始，使负,载,载电阻两端,得,得到一个比,较,较平稳的直,流,流脉动电压,U,。,可以计算得,到,到发电机输,出,出直流电压,的,的平均值为,式中U,输出直流,电,电压平均值,；,；,U,L,定子绕,组,组输出的线,电,电压的有效,值,值；,U,每相绕,组,组的相电压,的,的有效值。,实际上，车,用,用二极管正,向,向导通时，,管,管压降U,d,约为0.2-0.6V,，,，所以负载,电,电压的实际,值,值应在上述,计,计算值中减,去,去两个二极,管,管的管压降,。,。,由上述分析,可,可知，三相,桥,桥式整流电,路,路中，每只,二,二极管在交,流,流电的一个,周,周期内，只,有,有1/3时,间,间处于导通,状,状态，所以,每,每只二极管,的,的平均电流I,d,只为负载电,流,流的1/3,，,，即,设每只二极,管,管所承受的,最,最高反向电,压,压为,U,DRM,，其值应为,线,线电压,U,L,的最大值，,即,即,交流发电机,直,直接与用电,设,设备相连时,，,，在用电设,备,备接通、切,断,断或负荷变,动,动中，均可,产,产生较高的,自,自感电势，,这,这将直接作,用,用在硅二极,管,管上，所以,选,选择二极管,的,的允许反向,电,电压时，为,了,了有一定的,安,安全系数，,往,往往高于,U,DRM,计算值的十,几,几倍到几十,倍,倍。国产交,流,流发电机配,用,用的,ZQ,型二极管，,其,其最高反向,工,工作电压为,300V,。,当采用,Y,联结时，三,相,相绕组三个,末,末端的公共,接,接点，称为,中,中性点，接,线,线端子标记,为,为“,N”,。中性点对,发,发电机外壳,（,（即搭铁）,之,之间的电压,U,N,，称为中性,点,点电压，中,性,性点电压的,平,平均值等于,交,交流发电机,输,输出直流电,压,压,U,的一半。,具有中性点,接,接线端子的,交,交流发电机,电,电路,中性点电压,，,，通常用于,控,控制各种用,途,途的继电器,，,，如磁场继,电,电器、充电,指,指示继电器,等,等。还利用,中,中性点的输,出,出来提高发,电,电机的输出,功,功率。在,Y,联结的交流,发,发电机上，,在,在中性点与,输,输出接线柱,之,之间增加两,个,个二极管，,称,称为中性点,二,二极管。在,发,发电机高速,运,运转（,2000r/min,以上）情况,下,下，可以提,高,高交流发电,机,机的输出功,率,率,10% -15%,。,4,、交流发电,机,机的特性,（,1,）输出特性,交流发电机,的,的特性中以,输,输出特性最,为,为重要。,交流发电机,的,的输出特性,又,又称负载特,性,性或输出电,流,流特性。它,是,是指发电机,向,向负载供电,时,时，保持发,电,电机输出电,压,压恒定（对,12V,的发电机规,定,定为,14V,，对,24V,的发电机规,定,定为,28V),，即,U,t,=C,时，输出电,流,流,I,与转速,n,之间的关系,。,。,JFZ1913Z,型交流,发电机的输,出,出特性,由输出特性,曲,曲线,I= f,（,n,）可以看出,：,：,当发电机,转,转速过低时,，,，其端电压,低,低于额定电,压,压，此时发,电,电机不能向,外,外供电；当,转,转速达到空,载,载转速,n,1,时，电压达,到,到额定值；,当,当转速高于,空,空载转速,n,1,时，发电机,才,才有能力向,外,外供电。因,此,此，空载转,速,速,n,1,常作为选择,发,发电机与发,动,动机速比的,主,主要依据。,当转速,nn,1,时，发电机,输,输出电流,I,的变化规律,是,是随转速,n,升高而逐渐,增,增大；当转,速,速,n=n,2,时，发电机,输,输出额定功,率,率（额定电,流,流,I,N,与额定电压,之,之积），故,将,将转速,n,2,称为满载转,速,速。,空载转速和,满,满载转速是,交,交流发电机,的,的主要性能,指,指标，在使,用,用过程中应,定,定期检测这,两,两个参数，,与,与规定值相,比,比较，即可,判,判断发电机,的,的性能是否,正,正常。,当发电机,转,转速超过一,定,定数值后，,发,发电机输出,电,电流,I,不再随转速,n,升高而逐渐,增,增大，而是,逐,逐渐趋于某,一,一稳定电流,值,值,最大输出电,流,流或限流值,I,max,。该特性表,明,明汽车用交,流,流发电机自,身,身具有自动,限,限制输出电,流,流的自我保,护,护能力。一,般,般情况下，,I,max,1.5I,N,。,交流发电机,具,具有自我限,流,流保护能力,的,的原因如下,：,：,发电机定子,绕,绕组具有一,定,定的感抗。,当,当发电机的,转,转速很高时,，,，电动势的,交,交变频率很,高,高，电枢绕,组,组的感抗作,用,用大，阻碍,交,交流电流的,能,能力增强，,可,可产生较大,的,的内部电压,降,降。,定子电流的,增,增大使电枢,反,反应增强，,即,即定子电流,形,形成的磁场,对,对转子磁场,产,产生去磁作,用,用，反过来,使,使定子绕组,中,中的感应电,动,动势下降。,通,通过上述两,种,种共同作用,的,的结果，使,得,得发电机的,输,输出电流不,再,再增加，因,而,而交流发电,机,机具有自身,限,限制输出电,流,流的作用。,（,2,）空载特性,空载特性是,指,指发电机空,载,载时（即负,载,载电流,I=0,），发电机,的,的端电压,U,与转速,n,之间的函数,关,关系。从曲,线,线可以看出,，,，随着转速,的,的升高，端,电,电压上升较,快,快，由他励,转,转入自励发,电,电时，即能,向,向蓄电池补,充,充充电，进,一,一步证实了,低,低速充电性,能,能好的优点,。,。因此，空,载,载特性是判,定,定硅整流发,电,电机充电性,能,能是否良好,的,的重要依据,。,。,交流发电机,的,的空载特性,（,3,）外特性,外特性是指,发,发电机转速,一,一定时，发,电,电机的端电,压,压,U,与输出电流,之,之间的关系,。,。从曲线可,以,以看出，在,一,一定转速下,，,，输出电流,增,增加时发电,机,机端电压将,有,有较大下降,。,。反之，在,发,发电机高速,运,运转时，如,果,果突然失去,负,负载，其端,电,电压将急剧,上,上升，这样,可,可能引起整,流,流器二极管,和,和调节器中,电,电子元件因,瞬,瞬时过电压,而,而损坏。因,此,此必须注意,：,：发电机高,速,速旋转时，,避,避免大幅度,突,突然减小负,载,载。,交流发电机,的,的外特性,七、交流发,电,电机的调节,器,器,交流发电机,调,调节器是把,交,交流发电机,的,的输出电压,控,控制在规定,范,范围内的控,制,制装置，有,触,触点式和电,子,子式两大类,。,。由于触点,式,式调节器存,在,在体积大、,结,结构复杂、,触,触点振动频,率,率低、触点,易,易烧蚀及故,障,障率高等缺,点,点，已被淘,汰,汰。,1,、交流发电,机,机调节器的,作,作用,汽车用交流,发,发电机是由,发,发动机按固,定,定的传动比,驱,驱动旋转的,，,，其端电压,满,满足如下公,式,式：,可见，若不,对,对发电机加,以,以调节，其,端,端电压将随,发,发动机转速,的,的变化而变,化,化，这与汽,车,车用电设备,要,要求电压恒,定,定相矛盾。,交,交流发电机,调,调节器的作,用,用就是当发,动,动机转速变,化,化时，自动,对,对发电机的,电,电压进行调,节,节，使发电,机,机的电压稳,定,定，以满足,汽,汽车用电设,备,备的要求。,2,、电压调节,原,原理与调节,方,方法,发电机的电,动,动势及端电,压,压与转速和,磁,磁通的乘积,成,成正比，而,磁,磁极磁通的,多,多少取决于,磁,磁场电流的,大,大小。因此,当,当发电机转,速,速变化时，,只,只要自动调,节,节磁场电流,，,，就能相应,地,地改变磁极,磁,磁通，从而,使,使发电机电,压,压保持恒定,。,。,发电机电压,调,调节器基本,原,原理,a,）发电机电,压,压调节器原,理,理,b,）发电机电,压,压调节器工,作,作时的电压,波,波形,调节器动作,的,的控制参量,为,为发电机电,压,压，即当发,电,电机的电压,达,达设定的上,限,限值,U,2,时，调节器,动,动作，使磁,场,场绕组的励,磁,磁电流,I,f,下降或断流,，,，从而减弱,磁,磁极磁通，,致,致使发电机,电,电压下降；,当,当发电机电,压,压下降至设,定,定的下限值,U,1,时，调节器,又,又动作，使,I,f,增大，磁通,加,加强，发电,机,机电压又上,升,升；当发电,机,机的电压上,升,升至,U,2,时又重复上,述,述过程，使,发,发电机的电,压,压在设定的,范,范围内脉动,，,，得到一个,稳,稳定的平均,电,电压,U,e,。,各种调节器,都,都是通过调,节,节磁场电流,使,使磁极磁通,改,改变来控制,发,发电机输出,电,电压的。电,子,子调节器调,节,节磁场电流,的,的方法是：,利,利用晶体管,的,的开关特性,，,，使磁场电,流,流接通与切,断,断来调节发,电,电机磁场电,流,流。,3,、电子调节,器,器分类与型,号,号,（,1,）电子调节,器,器分类,按结构分,类,类,晶体管式,调,调节器,是,是指由分立,电,电子元件焊,接,接于印制电,路,路板而制成,的,的调节器，,如,如解放,CA1091,型载货汽车,用,用,FTD106,型电子调节,器,器等。,集成电路,式,式调节器,是,是指用若,干,干电子元件,集,集成在基片,上,上，具有发,电,电机电压调,节,节全部或部,分,分功能的芯,片,片所构成的,调,调节器。目,前,前，大多数,汽,汽车都采用,了,了集成电路,式,式调节器，,如,如捷达、奥,迪,迪轿车，北,京,京切诺基，,东,东风,EQ2102,型越野汽车,等,等。,与分立元件,的,的晶体管式,调,调节器相比,，,，集成电路,式,式调节器具,有,有体积小、,结,结构紧凑、,电,电压调节精,度,度高、故障,率,率低等特点,。,。集成电路,式,式调节器多,装,装于发电机,的,的内部，这,种,种发电机也,被,被称之为整,体,体式发电机,。,。,按搭铁形,式,式分类,内搭铁型,调,调节器是,指,指与内搭铁,型,型交流发电,机,机配套使用,的,的调节器，,其,其特点是第,二,二级开关电,路,路中的晶体,管,管,VT,2,串联在调节,器,器的电源端,子,子“,+”,与磁场绕组,端,端子“,F”,之间，如,FTD146,型调节器。,外搭铁型,调,调节器是,指,指与外搭铁,型,型交流发电,机,机配套使用,的,的调节器，,其,其特点是第,二,二级开关电,路,路中的晶体,管,管,VT,2,串联在调节,器,器的磁场绕,组,组端子“,F”,与搭铁端子,“,“,-”,之间，如,FTD106,型调节器。,内搭铁型调,节,节器只能配,用,用内搭铁型,发,发电机，外,搭,搭铁型调节,器,器只能配用,外,外搭铁型发,电,电机，两者,不,不能随意互,换,换；否则，,励,励磁电路不,通,通，发电机,不,不发电。,目前，现代,汽,汽车已广泛,采,采用整体式,交,交流发电机,。,。随着微机,控,控制技术在,汽,汽车上的应,用,用，直接利,用,用微机控制,交,交流发电机,的,的输出电压,是,是电子调节,器,器发展的必,由,由之路。,发电机调节,器,器型号编制,方,方法,（,2,）交流发电,机,机调节器型,号,号,产品代号,交,交流发电,机,机调节器的,产,产品代号为,FT,、,FTD,两种，分别,表,表示发电机,调,调节器和电,子,子发电机调,节,节器。,电压等级,代,代号与交,流,流发电机相,同,同，如前述,表,表,2-4,所示。,结构形式,代,代号调节,器,器的结构形,式,式代号用一,位,位阿拉伯数,字,字表示，数,字,字“,4”,表示分立元,件,件式；数字,“,“,5”,表示集成电,路,路式。,设计序号,按,按产品设,计,计先后顺序,，,，用,1-2,位阿拉伯数,字,字表示。,变形代号,以,以汉语拼,音,音大写字母,A,、,B,、,C,顺,序,序,表,表,示,示,（,（,但,但,不,不,能,能,用,用,O,和,I,两,个,个,字,字,母,母,）,）,。,。,例,如,如,：,：,FTD152,表,示,示,电,电,压,压,等,等,级,级,为,为,12V,的,集,集,成,成,电,电,路,路,式,式,调,调,节,节,器,器,，,，,第,第,二,二,次,次,设,设,计,计,。,。,4,、,电,电,子,子,调,调,节,节,器,器,工,工,作,作,过,过,程,程,不,同,同,厂,厂,家,家,生,生,产,产,不,不,同,同,型,型,号,号,的,的,电,电,子,子,调,调,节,节,器,器,，,，,其,其,电,电,路,路,结,结,构,构,和,和,元,元,件,件,组,组,成,成,各,各,有,有,不,不,同,同,，,，,但,但,基,基,本,本,原,原,理,理,相,相,同,同,。,。,电,电,子,子,调,调,节,节,器,器,都,都,是,是,利,利,用,用,晶,晶,体,体,管,管,的,的,开,开,关,关,特,特,性,性,，,，,通,通,过,过,晶,晶,体,体,管,管,导,导,通,通,和,和,截,截,止,止,相,相,对,对,时,时,间,间,的,的,变,变,化,化,来,来,调,调,节,节,发,发,电,电,机,机,的,的,励,励,磁,磁,电,电,流,流,。,。,内搭铁型电,子,子调节器的,组,组成和工作,原,原理,（,1,）调节器基,本,本电路的组,成,成,电子调节器,（,（内搭铁型,）,）的基本电,路,路由四部分,组,组成，即分,压,压电路、第,一,一级开关电,路,路、第二级,开,开关电路和,辅,辅助元器件,等,等。,分压电路,信,信号电压,监,监测电路，,一,一般由,2-3,只电阻串联,或,或混联而成,，,，接在调节,器,器的“,+”,与“,-”,之间。电阻,R,1,和,R,2,构成分压电,路,路，其作用,是,是将汽车电,源,源施加于调,节,节器“,+”,与“,-”,之间的电压,分,分成两部分,，,，且所分电,压,压与电源电,压,压之间按正,比,比例关系变,化,化，即能直,接,接监测发电,机,机输出电压,U,的变化。从,分,分压电阻,R,1,上取出发电,机,机输出电压,U,的一部分,U,R1,作为调节器,的,的输入信号,电,电压，,R,1,上的分压为,：,：,第一级开,关,关电路信,号,号放大与控,制,制电路，至,少,少由一只稳,压,压管和一只,晶,晶体管组成,。,。稳压管通,常,常经晶体管,的,的发射极反,向,向并接在分,压,压电路的一,端,端，晶体管,则,则串联在调,节,节器“,+”,与“,-”,之间。图中,稳,稳压管,VS,和晶体管,VT,1,即构成第一,级,级开关电路,，,，稳压二极,管,管（简称稳,压,压管）,VS,是传感元件,，,，其作用是,灵,灵敏地感受,电,电源电压变,化,化，使晶体,管,管,VT,1,交替地导通,和,和截止，以,控,控制第二级,开,开关电路功,率,率晶体管,VT,2,的导通与截,止,止。第一级,开,开关电路的,通,通断取决于,发,发电机输出,电,电压的高低,。,。,VT,1,为小功率晶,体,体管，接在,大,大功率晶体,管,管,VT,2,的前一级，,起,起信号放大,作,作用，也称,前,前级放大。,第二级开,关,关电路功,率,率放大电路,，,，一般由一,只,只大功率晶,体,体管或复合,晶,晶体管构成,。,。图中晶体,管,管,VT,2,即构成第二,级,级开关电路,，,，,VT,2,为,NPN,型大功率晶,体,体管。磁场,绕,绕组的电阻,为,为,VT,2,的负载电阻,。,。,VT,2,导通时，磁,场,场电流接通,；,；,VT,2,截止时，磁,场,场电流切断,。,。因此，通,过,过控制,VT,2,导通与截止,，,，就可改变,磁,磁场电流使,发,发电机输出,电,电压稳定。,辅助元器,件,件及电路,VD,为续流二极,管,管，与发电,机,机磁场绕组,反,反向并联，,其,其作用是保,护,护,VT,2,，防止其过,电,电压击穿，,因,因,VT,2,截止时磁场,绕,绕组中产生,很,很高的自感,电,电动势；,C,1,为延时电容,，,，与稳压管,VS,和电阻,R,1,并联，其作,用,用是利用电,容,容的充、放,电,电延时特性,即,即电容两端,的,的电压不会,跃,跃变的特性,，,，延迟稳压,管,管,VS,的导通与截,止,止时间，以,降,降低,VT,1,、,VT,2,的开关频率,，,，减缓元件,老,老化速度，,延,延长调节器,使,使用寿命；,R,4,、,C,2,构成反馈电,路,路，其作用,是,是提高调节,器,器的灵敏度,，,，加速晶体,管,管导通和截,止,止的变化过,程,程，改善调,压,压质量；,R,3,既是,VT,2,的基极偏置,电,电阻，也是,VT,1,集电极限流,电,电阻。,（,2,）调节器具,体,体工作过程,电子调节器,，,，将大功率,晶,晶体管作为,一,一只开关串,联,联在发电机,磁,磁场电路中,；,；根据发电,机,机输出电压,的,的高低，控,制,制晶体管导,通,通与截止来,调,调节发电机,磁,磁场电流，,从,从而使发电,机,机输出电压,稳,稳定在某一,规,规定的范围,之,之内。过程,如,如下：,当闭合点,火,火开关,SW,，蓄电池电,压,压加在分压,电,电阻,R,1,、,R,2,两端。由于,发,发电机电压,低,低于调节电,压,压上限值，,因,因此，分压,电,电阻,R,1,上的分压值,U,R1,小于稳压管,VS,的稳定电压,U,W,与晶体管,VT,1,发射极压降,U,be1,之和，,VS,处于截止状,态,态，,VT,1,基极无电流,流,流过而处于,截,截止状态。,此,此时蓄电池,经,经点火开关,、,、电阻,R,3,向晶体管,VT,2,提供基极电,流,流，,VT,2,导通并接通,磁,磁场电流,I,f,，发电机他,励,励发电。其,电,电路为：蓄,电,电池正极,点,点火开关,SW,晶体管,VT,2,调节器“磁,场,场”端子“,F”,发电机磁场,绕,绕组,W,j,蓄电池负极,。,。此时，若,发,发电机转动,，,，则其电压,将,将随转速升,高,高而升高。,当发电机,电,电压高于蓄,电,电池电压但,低,低于调节电,压,压上限值,U2,时，稳压管,VS,与,VT,1,仍然截止，,VT,2,保持导通。,发,发电机自励,发,发电（即磁,场,场电流由发,电,电机自己供,给,给）。此时,磁,磁场电路为,：,：发电机定,子,子绕组正,极,极管点火,开,开关,SW ,晶体管,VT,2,（,c e,） 调节,器,器“磁场”,端,端子“,F” ,发电机磁场,绕,绕组,W,j,发电机负极,管,管定子绕,组,组。,当发电机,电,电压升高到,调,调节电压上,限,限值,U,2,时，稳压管,VS,导通，其工,作,作电流从晶,体,体管,VT,1,基极流人，,并,并从,VT,1,发射极流出,。,。因为稳压,管,管,VS,的工作电流,就,就是,VT,1,的基极电流,，,，所以,VT,1,导通。当,VT,1,导通时，,VT,2,发射极几乎,被,被短路，流,过,过电阻,R,3,的电流经,VT,1,集电极和发,射,射极构成回,路,路，,VT,2,因无基极电,流,流而截止，,磁,磁场电流被,切,切断，磁极,磁,磁通迅速减,小,小，发电机,电,电压迅速下,降,降。,当发电机,电,电压降到调,节,节电压下限,值,值,U,1,时，稳压管,VS,截止，,VT,1,随之截止，,其,其集电极电,位,位升高，发,电,电机又经,R,3,向,VT,2,提供基极电,流,流使,VT,2,导通，磁场,电,电流接通，,磁,磁极磁通增,大,大，发电机,电,电压重又升,高,高，开始新,一,一轮循环。,外搭铁型电,子,子调节器，,接,接通与切断,磁,磁场电流的,大,大功率晶体,管,管,VT,2,串联在磁场,绕,绕组与调节,器,器搭铁端子,“,“,E”,之间，工作,原,原理与内搭,铁,铁型电子调,节,节器基本相,同,同。,外搭铁型电,子,子调节器基,本,本电路,图中,n,s,为开始工作,转,转速，称为,工,工作下限。,当,当发电机转,速,速超过工作,下,下限时，开,关,关晶体管随,转,转速升高，,相,相对导通率,减,减小，磁场,电,电流减小，,从,从而使发电,机,机输出电压,稳,稳定，电子,调,调节器就是,利,利用晶体管,的,的开关特性,来,来调节发电,机,机电压的。,当,当大功率开,关,关晶体管截,止,止时，磁场,电,电流被切断,，,，发电机仅,靠,靠剩磁发电,，,，而交流发,电,电机剩磁磁,通,通很小，所,以,以调节器的,工,工作上限很,高,高，调节范,围,围很大。,电子调节器,工,工作特性曲,线,线,（,5,）调节器信,号,号电压取样,方,方式,发电机调节,器,器信号电压,检,检测方式,a,）蓄电池电,压,压检测方式,b,）发电机电,压,压检测方式,1-,点火开关,2-,充电指示灯,3-,发电机,4-,磁场绕组,5-,调节器,VD,H,-,发电机对外,输,输出整流桥,VD,L,-,发电机提供,磁,磁场电流整,流,流桥,目前，汽车,上,上使用的交,流,流发电机均,为,为集成电路,式,式调节器与,发,发电机配装,在,在一起的整,体,体式交流发,电,电机，其充,电,电性能和工,作,作可靠性与,调,调节器信号,监,监测电路电,压,压采样点的,选,选取密切相,关,关。采样点,位,位置不同，,电,电压采样方,法,法和采样电,路,路也不相同,。,。,蓄电池电,压,压检测方式,是,是指调节,器,器信号监测,电,电路的电压,采,采样点直接,取,取样于蓄电,池,池端，取样,点,点为蓄电池,正,正极柱。,这种检测方,式,式的优点是,没,没有充电电,流,流变化带来,的,的线路压降,影,影响，蓄电,池,池始终处于,良,良好的的充,电,电状态。其,缺,缺点是当调,节,节器端子或,发,发电机“,VD,H,”,端子至蓄电,池,池正极柱“,B”,之间的导线,接,接触不良或,断,断路时，由,于,于监测电路,检,检测不到发,电,电机端电压,，,，会造成发,电,电机电压过,高,高或失控。,因,因此，实际,使,使用中一般,很,很少采用这,种,种取样方法,。,。如果采用,，,，则需在电,路,路中进行改,善,善处理，减,少,少缺陷。,发电机电,压,压检测方式,是,是指调,节,节器信号监,测,测电路的采,样,样点直接取,自,自发电机输,出,出端，采用,发,发电机电压,取,取样法时，,根,根据调节器,配,配用发电机,的,的类型不同,，,，调节器的,取,取样电路也,不,不相同。,发电机电压,检,检测方式的,优,优点是工作,可,可靠性高，,即,即使发电机,输,输出端“,VD,H,”,与蓄电池正,极,极柱“,B”,之间的导线,断,断路或接触,不,不良时，也,不,不会导致发,电,电机电压失,控,控。其缺点,是,是调节器的,负,负载特性较,差,差，特别是,当,当充电电流,较,较大时，因,为,为发电机“,VD,H,”,端至蓄电池,正,正极柱“,B”,之间的电压,降,降较大，会,造,造成蓄电池,端,端的电压偏,低,低而使其充,电,电不足。因,此,此，大功率,发,发电机不宜,采,采用发电机,电,电压检测方,式,式。,VD,H,与,VD,L,的实际电路,如,如下图。,VD,H,是由,VD,1,-VD,6,组成的桥式,整,整流电路，,其,其输出直流,电,电压,U,B+,向用电设备,供,供电，同时,向,向蓄电池充,电,电。,VD,L,是指由,VD,7,-VD,9,与,VD,2,、,VD,4,、,VD,6,组成的三相,桥,桥式整流，,其,其整流原理,与,与整流电压,与,与,VD,H,一样，,U,D+,用于向磁场,绕,绕组提供励,磁,磁电流。,1-,发电机和整,流,流电路,2-,点火开关,3-,调节器,4-,蓄电池,5-,用电设备,九管交流发,电,电机整流电,路,路,思考题与习,题,题,1,、汽车交流,发,发电机的功,用,用是什么？,由,由哪几部分,组,组成？各起,什,什么作用？,2,、何谓交流,发,发电机的输,出,出特性、空,载,载特性和外,特,特性？,3,、电子调节,器,器如何对交,流,流发电机进,行,行电压调节,？,？电子调节,器,器中，通常,采,采用了哪些,电,电子元件和,电,电路来解决,基,基本电路中,的,的不足？,4,、交流发电,机,机整流器的,作,作用是什么,？,？怎样将交,流,流电变成直,流,流电？整流,二,二极管的导,通,通原则是什,么,么？,5,、汽车交流,发,发电机调节,器,器的电压调,节,节原理与调,节,节方法是什,么,么？,谢谢观看,/,欢迎下载,BY 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