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車用交流發電機基礎知識介紹收藏
車用交流發電機基礎知識介紹
一、 發電機的作用及特點
2）負載性能 發電機在調節器完全導通，電壓恒定的情況下輸出電流與轉速之間的關系，實際中一般檢測兩個指標：**小工作電流和額定電流。**小工作電流指發電機在1500r/min時輸出的電流，此時發動機往往處于怠速狀態；額定電流指發電機在額定轉速5000r/min(有的規定為6000r/min)時輸出的電流，此時發動機往往處于穩定工作轉速狀態。額定電流一般標示在發電機銘牌上。
1、 發電機是汽車電氣系統的兩個主要電源之一，與蓄電池并聯工作。在發電機發出的電能多于汽車電器所消耗的電能時，它將多余的電能通過充電的方式儲存在蓄電池中；當汽車電器用電超過發電機所輸出電能時，由蓄電池補充不足的電能（發動機啟動時起動機消耗的電能也由蓄電池提供）。充電和放電的過程由發電機與蓄電池兩端的電勢自動調節。
圖一 發電機接線示意圖
1、 發電機的特點與汽車電系特點密切相關。它采用單線制，負極搭鐵（少數用于某些特定場合的發電機采用雙線制）；輸出三相直流電，因此需要整流；因汽車電器的需要，輸出穩定的電壓，因此需與調節器搭配使用；輸出電動勢與轉速成正比，在調節器作用下，輸出實際電流取決于車上實際使用的負載大小（包括蓄電池狀況），同時自身有限流功能，每個發電機都有一個**大輸出電流。
二、 發電機的種類
汽車用交流發電機可按總體結構、整流器結構、搭鐵型式、散熱型式等多方面進行分類。按總體結構可分為：
1）普通交流發電機：無特殊裝置和特殊功能的發電機，如JF1521；
2） 整體式交流發電機：內裝電子調節器的交流發電機，如JFZ1521；
3） 無刷交流發電機：無電刷和集電環結構的交流發電機，如康明斯發電機JFW2621；
4） 帶泵交流發電機：帶真空制動助力泵的交流發電機，如供朝柴的JFB2729；
5） 永磁交流發電機：轉子磁極采用永磁材料的交流發電機，如廣西梧州金卓公司生產的JFY系列發電機。
上述分類并不相互排斥，一種發電機可以有上述的幾種特征。隨著新技術的應用，混合勵磁式等結構的發電機也開始出現。
按整流器結構不同，發電機可分為：
1) 六管交流發電機：其整流器由六只硅整流二極管組成三相橋式全波整流電路；有的采用單個的硅二極管壓裝，也有的采用在極板上燒結硅管組成整流組件。
2) 八管交流發電機：其整流器有八只二極管，除了六只組成三相橋式全波整流外，在定子繞組中性線輸出端也接有二只二極管，用以對三相電路不均衡產生的中性點波形進行整流。
3) 九管交流發電機：在六管交流發電機的基礎上又增加了三只勵磁二極管，組成兩套三相橋式全波整流電路，提供電壓檢測點和勵磁電流。
4) 十一管交流發電機：在八管交流發電機的基礎上，其整流器增加了三只勵磁二極管。
圖二 發電機整流電路
按勵磁繞組搭鐵型式不同，發電機可分為：
1) 內搭鐵型發電機：勵磁繞組的一端與發電機端蓋相連接的發電機。
2) 外搭鐵型發電機：勵磁繞組的一端經調節器后搭鐵的交流發電機。
由于整體式發電機調節器裝在發電機內部，不論是內搭鐵還是外搭鐵對汽車電路均無影響，因此內、外搭鐵型式的區別只針對非整體式發電機；在使用時，它必須與同樣搭鐵型式的調節器配用。
交流發電機按散熱型式可分為：
1) 交流發電機：其兩端端蓋密封，端蓋上制有很多散熱肋，通過風扇帶動空氣流通使端蓋散熱。這種型式散熱效果較差，只適用于小功率、有特殊使用環境要求的場所。
2) 普通單外風扇發電機：在兩端蓋上制有通風孔，通過風扇抽風，使冷空氣流經電機內部帶走熱量，散熱效果一般。
3) 內外風扇發電機：在端蓋外面和內部各裝有一個風扇，通過抽風實現散熱，散熱效果較好。
4) 雙內風扇發電機：在兩端蓋內裝有兩風扇，分別裝在兩磁極背面。這種散熱效果好，但成本較高，結構較復雜，一般用在乘用車等功率要求較高的場合。
5) 液冷發電機：它是隨著現代汽車電器的不斷增多，對發電機功率要求不斷增大的情況下由歐美發達國家新近研制出的一種新型結構發電機。與傳統風冷式發電機不同，它采用水、油等液體作為傳熱介質，目前在豪華大客車上已開始使用。
二、 發電機的發電原理
發電機的發電過程是一個利用電磁轉換原理將機械能轉化為電能的過程，它可以分為以下幾個步驟：
1) 產生磁場 發電機在未發電前由蓄電池供給其初始勵磁電流（發電機發電后由自身提供）。接通點火開關，蓄電池電勢加在發電機激磁線圈兩端，產生勵磁電流，從而在線圈的鐵芯中產生磁場。
2) 磁場形成回路，切割定子線圈 產生的磁場在發電機中的傳遞回路如下：磁軛和軸→爪極一端→定子鐵芯→另一端爪極→磁軛和軸。其間需要通過兩次轉子外圓與定子鐵芯內圓之間的主間隙，并切割嵌在定子鐵芯槽中的定子線圈。同時，當發動機啟動后，通過皮帶傳動將機械能輸入到發電機，帶動發電機轉子旋轉。由于每個爪極在圓周方向上布置有多個爪，在爪與爪之間是空位，因此在轉子旋轉過程中，切割每一組定子線圈的磁場強度是循環變化的。對汽車發電機而言，這種變化被設計為三相正弦波形。
3) 產生交流電 定子線圈受變化的磁場切割后將產生對應波形的三相交流電動勢，這種電動勢加在負載兩端時便會產生三相交流電流。
4) 整流和調壓 產生的三相交流電流通過三相橋式整流電路整流為直流電。同時調節器通過控制激磁電流的通斷將發電機輸出電壓維持在相對恒定的范圍內，滿足汽車電器的需要。
三、 發電機的結構
交流發電機雖然有很多種類，但基本結構大致相同，都包括轉子、定子、整流器、端蓋、風扇、皮帶輪等幾大部分。下面以我公司JFZ2721發電機的結構來作一下簡介。由定子鐵芯和定子繞組組成。定子鐵芯由內圓帶槽的環狀硅剛片疊壓而成；定子繞組則采用漆包圓銅繞組線繞制而成，安放在定子鐵芯的槽內。定子繞組間與定子鐵芯間采用聚酯薄膜帶絕緣，同時用槽楔將繞組固定，防止繞組竄動、脫落。為提高定子繞組的
絕緣、散熱和機械性能，繞組嵌入鐵芯后應進行浸漆處理。
定子繞組為三相對稱繞組，三相繞組的聯接方法有星形（Y形）和三角形（△形）兩種。三相繞組的繞制方法是使三相繞組能產生頻率相同、幅值相等、相位互差120°（電角度）的三相對稱電動勢，為此在繞制和嵌放時應按照一定的繞組規范進行，并確定合理的安放位置。
2）轉子 轉子的作用是產生磁場，它主要由磁軛、磁場繞組、爪極和集電環等組成。爪極有兩塊，每塊上都有多個鳥嘴形磁極，兩塊爪極之間裝有磁軛和磁場繞組；磁場繞組裝在磁軛外部，中間用絕緣架隔開，通過磁軛一起壓裝在轉子軸上。
集電環由兩個彼此絕緣的銅環組成，壓裝在軸上，銅環與軸絕緣。磁場繞組的兩端分別與兩個銅環焊接在一起。兩個銅環在發電機工作時分別與發電機的兩個電刷相接觸，使磁場繞組中保持電流通過。
3)整流器 交流發電機的整流器由多只硅整流二極管組成，其基礎是由六只二極管構成三相橋式整流電路，將三相繞組感應出的交流電變為直流電。
汽車用交流發電機用硅整流二極管的內部結構和工作原理與一般工業用硅整流二極管基本相同，但其外形結構有要求有所不同。現在主要應用的型式有兩種：一是將二極管的PN結直接燒結在金屬散熱板上；二是將二極管壓裝在金屬散熱板的孔中使用。
整流二極管的引出電極有正極和負極之分，引出電極為二極管正極的稱為正極管；引出電極為負極的稱為負極管，六管發電機有三只正極管和三只負極管。散熱板一般用鋁板或銅板制成，又稱整流板，安裝三只負極管的整流板稱為負整流板；安裝三只正極管的整流板稱為正整流板。負整流板與端蓋碰在一起為發電機負極；正整流板用螺栓或引線引出，為發電機的正極，標記為“B”。
4）端蓋 發電機有前后兩個端蓋，主要作用是支撐發電機其它部件，傳導散熱，并把發電機與發動機支架聯接起來。發電機用端蓋通常用鋁合金壓鑄而成，這種鋁合金不導磁，并且具有重量輕、散熱性能好的特點，適合發電機防漏磁的需要。前端蓋緊挨皮帶輪，承載驅動的主要分力，因而選用的軸承要大于后端，故也稱為驅蓋。整流器等電子元器件裝在發電機后部，靠后端蓋提供安裝位，因此也把后蓋稱為電蓋。在兩端蓋上制有掛角，掛角上的安裝孔用來與發動機支架配合，將發電機固定在發動機上。
5）電刷組件 由電刷、電刷架和電刷彈簧組成，如下圖所示。電刷安裝在電刷架的孔內，借彈簧張力使電刷與集電環保持良好接觸。電刷用銅粉和石墨粉模壓而成，電刷架則用酚醛玻璃纖維塑料模壓而成。每臺發電機有兩只電刷，每只電刷上都有一根引線接到發電機后端蓋的接線柱上或直接搭鐵。
6）調節器 它的作用是控制發電機的輸出電壓在一定范圍內。從發電機或蓄電池上采集電壓信號，通過控制激磁回路的通和斷來調節發電機輸出電壓。當電壓低于設定值時，維持激磁回路導通；當電壓高于設定值時將激磁回路關斷，通常汽車調節器設定電壓為14.2±0.2/28±0.3。
7）其它零件 發電機上還裝有皮帶輪、風扇等其它零部件，其中皮帶輪與轉子部件聯接在一起，依靠皮帶輸入機械能；風扇也裝在轉子部件的軸上，通過旋轉來實現發電機的通風散熱。
一、 發電機的性能參數
發電機除外形尺寸要求外，其性能參數更為重要，其中主要有三項：空載性能、負載性能和調節電壓值，下面列有一個發電機的輸出曲線供參考。
1）空載性能 用空載轉速指標衡量（又稱零電流轉速、起始發電轉速），它是指發電機在輸出電動勢達到規定值要求，但尚未輸出電流時的轉速，用n0表示。對于帶充電指示燈的發電機，由于指示燈本身有一定功率，其首次熄滅時的轉速往往高于零電流轉速。因此，在現場出于大批量生產的需要我們一般規定一個另外的熄燈轉速指標用于驗收。
2）負載性能 發電機在調節器完全導通，電壓恒定的情況下輸出電流與轉速之間的關系，實際中一般檢測兩個指標：**小工作電流和額定電流。**小工作電流指發電機在1500r/min時輸出的電流，此時發動機往往處于怠速狀態；額定電流指發電機在額定轉速5000r/min(有的規定為6000r/min)時輸出的電流，此時發動機往往處于穩定工作轉速狀態。額定電流一般標示在發電機銘牌上。
發表于 @ 2008年06月15日 10:10:00 |點擊數（）
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