發(fā)電機工作原理

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,第二章、交流發(fā)電機及調(diào)節(jié)器,第二章、交流發(fā)電機及調(diào)節(jié)器,主要內(nèi)容,交流發(fā)電機的構(gòu)造,交流發(fā)電機的工作原理,交流發(fā)電機的工作特性,交流發(fā)電機的調(diào)節(jié)器,交流發(fā)電機的使用與維護,發(fā)電機與充電系統(tǒng)的測試,充電系統(tǒng)的常見故障,發(fā)電機是汽車用電設(shè)備的主要電源。在汽車正常運行期間，發(fā)電機向除起動機之外的其它用電設(shè)備供電，并,向蓄電池充電,。 汽車上所用的發(fā)電機大多為三相交流發(fā)電機。,汽車上采用硅整流,交流發(fā)電機,，它以硅二極管為整流器，將交流電轉(zhuǎn)變成直流電。具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、功率高、工作可靠、壽命長、維修方便等特點。,汽車用交流發(fā)電機的分類,按結(jié)構(gòu)分為：,按工作原理分

2、,固定磁場式（無刷式）,旋轉(zhuǎn)磁場式（常用）,普通式,整體式,真空泵式,2-1,、交流發(fā)電機的構(gòu)造,交流發(fā)電機由轉(zhuǎn)子、定子、電刷與滑環(huán)機構(gòu)、三相橋式整流器、軸承、風(fēng)扇和前后端蓋等組成。,一、轉(zhuǎn)子,（教材,P23,）,轉(zhuǎn)子由爪極（每個爪極有個鳥嘴形磁極）、轉(zhuǎn)子繞組、滑環(huán)和轉(zhuǎn)軸等組成。,在轉(zhuǎn)子繞組中通入一個直流電流時，產(chǎn)生一個磁場。,在發(fā)動機的帶動下轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在定子繞組中產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。,定子是由定子鐵心和三相定子繞組組成，固定在前后端蓋之間。,三相定子繞組,定子鐵心,二、定子,三相繞組一般采用三角形（,）和星形（,Y,）兩種接法，定子繞組在轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場作用下，感應(yīng)并輸出三相正弦交流電動勢。

3、,整流器是將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的一種裝置，在車用發(fā)電機中，一般采用三相橋式整流電路作整流器。,三、整流器,（教材,P25,）,前端蓋用來固定發(fā)電機，后端上裝有電刷架和整流器。,風(fēng)扇風(fēng)葉裝在前端蓋與皮帶輪之間（雙風(fēng)扇發(fā)電機的兩個風(fēng)葉裝在發(fā)電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子上），在發(fā)電機工作時，起強制通風(fēng)散熱作用。,前、后端蓋,風(fēng)葉,軸承,四、端蓋、風(fēng)扇和軸承,一、發(fā)電原理,當(dāng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組中通入直流電時，產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子在發(fā)動機的帶動下旋轉(zhuǎn)，定子繞組切割轉(zhuǎn)子磁場感應(yīng),三相交流電動勢,。,2-2,、交流發(fā)電機的工作原理,整流電路,將三相電動勢轉(zhuǎn)變成直流脈動電壓；由于蓄電池具有電容的功能，故輸出的直流電壓波形較平坦。,

4、在發(fā)電機空載運行時，忽略三相繞組和整流器的電阻壓降，直流電動勢約為：,U,2.34E,（,E,為相電動勢）。,二、整流原理,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生磁場，稱為勵磁，發(fā)電機的勵磁有他勵和自勵兩種方式。,由蓄電池向磁場繞組供電的方式，稱為,他勵,；由發(fā)電機產(chǎn)生的電壓向磁場繞組供電的方式，稱為,自勵,。,汽車用發(fā)電機在剛開始發(fā)電時，轉(zhuǎn)子繞組由蓄電池供電產(chǎn)生磁場，屬于他勵；待發(fā)電機旋轉(zhuǎn)起來，輸出電壓高于蓄電池電壓時，發(fā)電機向磁場繞組供電，勵磁方式由他勵變?yōu)樽詣睢?三、勵磁方法,發(fā)電機的輸出電壓與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關(guān)：,2-4,、交流發(fā)電機的調(diào)節(jié)器,UE,C,C,為發(fā)電機的結(jié)構(gòu)常數(shù),為磁極磁通,為發(fā)電機轉(zhuǎn)速,

5、由此可知：發(fā)電機的輸出電壓,U,與轉(zhuǎn)速和磁通,成正比。,一、電壓調(diào)節(jié)器的工作原理,（教材,P33,）,當(dāng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速升高時，減小磁場電流，以減弱磁通,，使,基本保持不變，從而維持端電壓的不變。,二、電壓調(diào)節(jié)器的分類,觸點式電壓調(diào)節(jié)器,晶體管電壓調(diào)節(jié)器,集成電路電壓調(diào)節(jié)器,三、電壓調(diào)節(jié)器工作原理,（教材,P33,）,1,、觸點式電壓調(diào)節(jié)器,觸點式,電壓調(diào)節(jié)器是一種機械振動式電壓調(diào)節(jié)器，它利用觸點的開閉作用，改變磁場電路的電阻，保持端電壓的恒定。,觸點的開閉存在延時現(xiàn)象，故不能控制大功率的發(fā)電機電壓，且存在電磁干擾，目前已基本不采用。,集成電路電壓調(diào)節(jié)器具有體積小、功能強、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、成本

6、低等特點，目前已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外的汽車上。,集成電路電壓調(diào)節(jié)器由于體積小，目前都裝于發(fā)電機內(nèi)，成為整體式交流發(fā)電機。,3,、集成電路式電壓調(diào)節(jié)器,2-5,、交流發(fā)電機的使用與維護,交流發(fā)電機在使用和維護過程中，要注意以下幾個問題：,、蓄電池的搭鐵必須與交流發(fā)電機的極性一致，都是負(fù)極搭鐵，否則蓄電池將通過發(fā)電機的硅整流二極管大量放電，從而燒毀二極管。,、不得用發(fā)電機輸出端瞬時接地（搭鐵）的方法（試火法）來判斷發(fā)電機是否發(fā)電。,、發(fā)電機在高速運轉(zhuǎn)時，不得拆下蓄電池等主要用電設(shè)備，以免產(chǎn)生瞬時過電壓，損壞二極管、調(diào)節(jié)器或其他用電設(shè)備。,、經(jīng)常檢查發(fā)電機與蓄電池之間的連線，保證連接牢固可靠。,、經(jīng)常檢

7、查發(fā)電機皮帶的張緊程度，應(yīng)符合出廠時的規(guī)定。皮帶過松，會造成蓄電池充電不足；皮帶過緊，容易造成皮帶和發(fā)電機軸承的損壞。,、 一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)電機工作不正常，應(yīng)及時檢查，找出并排除故障。,、定期對發(fā)電機進行維護，一般發(fā)電機運行,750,小時或汽車行駛,3,萬公里后，對發(fā)電機的電刷、整流元件、調(diào)節(jié)器、軸承等易損元件進行一次檢查和必要的測試。,一、輸出直流電壓的測試,起動發(fā)動機，并在怠速狀態(tài)下運行，用數(shù)字萬用表測量蓄電池兩端的電壓。,電壓讀數(shù)應(yīng)在,13,15,伏之間（具體視調(diào)節(jié)器的設(shè)定值而定，如,GM,公司為,14.70.5V,）。,當(dāng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速升高時，發(fā)電機輸出的直流電壓基本保持不變。,2-6,、發(fā)電

8、機與充電系統(tǒng)的測試,用數(shù)字萬用表的交流電壓檔，并接在蓄電池的正負(fù)極兩端，來測量發(fā)電機輸出的交流電壓（正常值應(yīng),0.4V,）。具體步驟如下：,起動發(fā)動機，并使其在,2000rpm,的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)；,打開大前燈，給發(fā)電機加上一定的負(fù)載；,將數(shù)字萬用表并接于蓄電池的正負(fù)極兩端，讀取交流電壓值。如果電壓,0.4V,，說明發(fā)電機的整流器工作正常；如果電壓,0.5V,，說明發(fā)電機的整流器存在故障。,二、輸出電壓的交流成份測試,電壓降的測試，主要用來判斷發(fā)電機與蓄電池之間的連線是否良好。具體方法如下：,起動發(fā)動機，并使其在,2000rpm,的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)；,打開大前燈，給發(fā)電機加上一定的負(fù)載；,用數(shù)字萬用表的直

9、流電壓檔測量發(fā)電機的輸出端與蓄電池的正極端之間的電壓降（如圖所示），正常電壓值為,0.4V,。如果超過,0.4V,，說明導(dǎo)線連接點的電阻大。,三、充電系統(tǒng)電壓降的測試,用數(shù)字萬用表的直流電壓檔測量發(fā)電機的外殼與蓄電池的負(fù)極端之間的電壓降（如圖所示），正常電壓值為,0.3V,。如果超過,0.3V,，說明導(dǎo)線連接松動，連接點的電阻大。,一、不充電,不充電的可能原因有：,連接導(dǎo)線斷路、短路、連接處松動等。,發(fā)電機損壞。如轉(zhuǎn)子或定子繞組短路或斷路、電刷磨損、硅整流二極管損壞等。,調(diào)節(jié)器損壞或電壓值太低。,二、過充電,過充電引起蓄電池壽命縮短，主要原因是調(diào)節(jié)器電壓值太高。,2-7,、充電系統(tǒng)的常見故障,充電不足的可能原因有：,連接導(dǎo)線有輕微的短路、連接點松動或接觸不良等。,發(fā)電機故障。如轉(zhuǎn)子或定子繞組層間短路、電刷磨損或彈簧彈力不足、硅整流二極管不良或個別二極管開路、皮帶過松等。,調(diào)節(jié)器電壓值調(diào)整不當(dāng)（太低）。,三、充電不足,