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车用交流发电机

2015-5-4 07:43| 编辑:电工学习网| 查看: 6232| 评论: 0

发电机是汽车电器系统的主要电源,由汽车发动机驱动。它在正常工作时,对除起动机以外的所有用电设备供电,并向蓄电池充电以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。
发电机有直流发电机和硅整流发电机两大类。传统的直流发电机已不能适应现代高速发动机的要求,因此目前汽车全部使用硅整流发电机。硅整流发电机包括一个三相同步交流发电机和数个整流二极管,它利用硅二极管将发电机定子绕组中所感应的三相交流电整流为直流电。由于发电机先产生交流电,因此也称为交流发电机。硅整流发电机必须配用调节器,以在发电机转速变化时稳定其输出电压。
一、硅整流发电机的分类
汽车用硅整流发电机可按整流器结构、总体结构和搭铁型式进行分类。其中按整流器结构不同,硅整流发电机可分为:
1)六管发电机,其整流器由6只硅整流二极管组成。如东风EQ1090车用的JF132型、发电机。
2)八管发电机,具有2只中性点二极管,其整流器共有8只二极管。如天津夏利TJ7100轿车用JFZ1542型发电机。
3)九管发电机,具有3只磁场二极管,其整流器共有9只二极管。如北京BJ1022轻型货车用JFZ141型发电机。
4)十一管发电机,具有2只中性点二极管和3只磁场二极管,其整流器共有11只二极管。如桑塔纳轿车用JFZ1813Z型发电机。
图4-25为不同整流器结构交流发电机的电路图


二、硅整流发电机的结构
汽车用硅整流交流发电机主要由转子、定子、硅整流器、前后端盖、电刷、风扇及带轮等部件组成。普通硅整流发电机的结构如图4-26所示:


1、转子
转子是交流同步发电机的磁场部分,主要由两块爪极、磁场绕组、轴和滑环等组成。两块爪极各具有6个鸟嘴形磁极,压装在转子轴上,在爪极的空腔内装有磁轭其上绕有磁场绕组(又称励磁绕组或转子线圈)。磁场绕组的两引出线分别焊在与轴绝缘两个滑环上,滑环与装在后端盖上的两个电刷接触。当两电刷与直流电源接通时,磁场绕组中便有磁场电流通过,产生轴向磁通,使得一块爪极被磁化为N极,另一块爪极为S极从而形成了六对相互交错的磁极。
2、励磁方法
发电机不接外电源时,也能自励发电,但前提是必须有剩磁并且发电机转速要足够高。为了解决发电机在低速时不能很快建立电压的问题,在发电机转速较低,发电机电压低于蓄电池电压时,由蓄电池通过电源开关供给磁场电流,进行他励,使电压很快上升。当发电机转速升高,发电机电压超过蓄电池电压时,进行自励,并对外输出。
三、硅整流交流发电机的工作原理
硅整流发电机由三相同步交流发电机和整流电路组成。
图4-27为交流同步发电机的工作原理示意图。


发电机由定子和转子组成,定子上有U1U2、V1V2、W1W2三相对称绕组,它们在空间的位置差是120°电角度。转子磁极上装有励磁绕组,由直流励磁,其磁通从转子N极出来,经过气隙、定子铁心、气隙,进入转子S极而构成回路。
如果用原动机拖动发电机沿反时针方向以电角速度ω恒速旋转,则磁极的磁力线将切割定子绕组的导体,由电磁感应定律可知,在定子导体中感应出交变电动势。若磁极磁场的气隙磁密沿圆周按正弦规律分布,则导体电动势将按正弦规律变化,


式中:N是一相绕组的匝数;Φm是转子磁通最大值。
电角速度ω(即用电角来表示的转子转速)、发电机的机械转速n(r/min)、交变电动势的周波频率f(Hz)三者存在如下关系:


式中,p为转子磁极对数。
考虑到V 相、W相两绕组在定子槽中的布置分别滞后U相2π/3和4π/3电角度,则U、V、W三相绕组中的感应电动势可分别表示为:


汽车用的蓄电池为直流电源,考虑到发动机停转时,车用的各种电器必须能正常工作,用电设备均选用直流供电方式。这就要求交流发电机最终能提供直流电势。所以交流发电机内必须配置硅整流器。

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