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1、第二章 交流发电机和调节器,第一节 交流发电机的构造,一、转子,交流发电机的转子是发电机的磁场部分，主要由爪极、磁场绕组（线圈）、滑环和轴等组成。,二、定子,定子又称为电枢，由定子铁心和定子绕组组成。定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成。定子槽内三相绕组的连接方法大多数采用Y型（星形）。,为了使三相绕组中产生大小相等、相位差为120度（电角度）的对称电动势，在三相绕组的绕法应遵循以下原则：,（1）每相绕组的线圈个数和每个线圈的匝数和每个线圈的节距必须完全相等每个线圈的两个有效边之间所间隔的定子槽数叫线圈节距,（2）三相绕组的起端（或末端）在定子槽内的排列，必须相隔120度电角度。,交流
2、发电机定子绕组展开图,三、整流器整流器是由6只二极管连接而成的三相桥式全波整流电路。,硅二极管安装示意图,四、前后端盖前后端盖由非导磁材料铝合金制成，漏磁少，重量轻，散热性能好。,外装式 内装式电刷架的结构,第二节 交流发电机的工作原理,一、发电原理,交流电动势频率：,式中：p磁极对数；n发电机转速电动势：,式中：表示电动势的有效值；表示电角速度，,二、整流过程硅二极管具有单向导电性。,整流过程实际上就是将具有单向导电性的硅二极管组成各种整流电路，把交流电变成直流电。,三相桥式整流电路,三相桥式整流电压波形图,发电机输出电压的平均值：U=1.35UAB=2.34U（星形连接）U=1.35U（三
3、角形连接）式中：UAB 线电压的有效值 U 相电压的有效值，,以每只硅二极管为研究对象：（1）平均电流：,（2）承受的最高反向电压：,带中心抽头的交流发电机连接示意图,中心点电压：UN=U/2,三、激磁方法激磁的类型：(1)自激：发电机利用剩磁自激(2)他激：蓄电池供给激磁绕组电流的方式,交流发电机自激回路,交流发电机他激回路,九管交流发电机的原理图,第三节 交流发电机的特性,一、输出特性输出特性是指发电机端电压不变，即U=常数的情况下，输出电流与发电机转速之间的关系，即I=f（n）的函数关系。当发电机转速达到一定值以后，发电机输出电流就不再随转速的升高和负载电阻的减小而增大，这时的电流值称为
4、发电机的最大输出电流或限流值。,交流发电机的输出特性,二、空载特性空载特性是指发电机空载时，发电机端电压与转速之间的关系，即I=0时，U=f（n）的函数关系。,交流发电机的空载特性,三、外特性 外特性是指转速一定时，发电机的端电压与输出电流的关系，即n=常数时，U=f（I）的函数关系。,交流发电机的外特性,第四节 电压调节器,一、电磁振动式调节器1.双级电磁振动式调节器,双级电磁振动式调节器工作原理图,FT61型双级式电磁振动调节器线路原理图,FT61型调节器的工原理简述如下：,调节器不工作时，低速触点K1闭合，高速触点K2处于开启状态。,发电机低速运转时，低速触点K1是闭合的，发电机的供给电
5、压低于蓄电池电压。激磁电流由蓄电池供给（他激）。,磁场电流路径,当发电机转速升到n1时，发电机电压稍高于第一级调节电压U1时，流经电磁铁线圈的电流产生的吸力克服弹簧拉力使K1打开，激磁电流路径发生了变化,磁场电流路径,当发电机转速超过n2又小于n3时，K1一直打开，R1一直串入激磁回路中，激磁电流和发电机端电压都随转速的升高而升高，低速触点失去调节作用，活动触点处于中间位置，称为失控区。,当发电机转速高于n3时，磁化线圈XL的吸力使高速触点K2闭合，将激磁绕组短路，激磁电流减小到零。,双级式电压调节器触点火花小，使用寿命长，但触点间隙太小（0.20.4mm），工作中容易产生电蚀现象，且调整困难
6、。另外，从第一级触点工作到第二级触点工作，中间有一失控区，这些都会影响对蓄电池的充电特性。带灭弧系统的电压调节器由可克服上述缺点。,2.具有灭弧系统的单级式电压调节器,单级灭弧式电压调节器电路图,二、晶体管电压调节器,电磁振动式电压调节器结构复杂，重量和体积大，火花易烧蚀触点，寿命低，对无线电干扰大，具有一定的机械惯性和磁惯性，触点开闭动作迟缓。晶体管电压调节器以开关管代替触点，不但开关频率提高，且不会产生火花，调节效果好，具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高等优点，所以晶体管调节器使用愈来愈广。,晶体管调节器和工作原理,当发电机未转动时，接通点火开关K，蓄电池加在R1两端的电压小于稳压管的反
7、向击穿电压，DW处于截止状态，T1基极无电流也处于截止状态，T2导通，产生激磁电流,起动发动机后随着转速的升高，发电机端电压迅速上升。当R1上的检测电压UAC达到稳压管的反向击穿电压，DW导通，随即T1导通，T2截止，激磁电流降至零，使电压急剧下降，当下降到低于调整值时，DW又恢复到截止状态，T1截止，T2导通，如此反复。,三、集成电路调节器,1967年美国通用汽车公司把集成电路调节器作为一个部件，装在交流发电机上。汽车上采用的集成电路调节器，通常是并用半导体技术和薄膜（或厚膜）技术的混合集成电路。集成电路调节器有如下优点：由于它是用树脂封装的，能防潮及泥土、油污等溅污，并在130的高温环境正
8、常工作。由于内部无可移动零件，能承受较大的振动和冲击。体积小、重量轻，可以作为一个标准件装到发电机上。电压调节精度高，在调节转速范围内电压变化不大于0.1V，这对汽车上其他电子（特别是ECU）设备很重要。能通过较大的激磁电流（可达6A以上）。使用寿命长，一般能达16万km以上。,JFT151型集成电路调节器JFT151型集成电路调节器为薄膜混合集成电路调节器。其外形尺寸为38mm34mm10.5mm。,四、继电器控制电路1.磁场继电器磁场继电器是接在电源和调节器之间，常与调节器组成一体，用来控制发电机激磁回路。,2.充电指示灯继电器国产汽车大部分是用电流表指示充电情况，国外大多用充电指示灯来指
9、示充电情况，有的车专门设置充电指示灯继电器。,第五节 交流发电机充电系的过电压保护装置,一、过电压的产生从过电压的性质来分，可分为瞬变性和非瞬变性过电压两种。1.非瞬变性过电压非瞬变性过电压，主要是由于发电机调节器失灵，或其他故障引起发电机激磁电流未经过调节器，使发电机电压升高到不正常值。2.瞬变性过电压瞬变性过电压有以下几种情况：,（1）抛负载瞬变抛负载瞬变即交流发电机正在向蓄电池充电过程中与蓄电池连接导线突然脱开，或者在没有蓄电池的情况下，突然断开其他负载。（2）磁场衰减瞬变磁场衰减瞬变即交流发电机的激磁绕组，由于点火开关（或电源开关）转到断开位置而与蓄电池突然中断时，就会产生按指数衰减的
10、负脉冲电压。（3）点火系瞬变（4）切换电感性负载瞬变在汽车运行中，切换一个电感性辅助电器（电喇叭、刮水器、电风扇、螺线管继电器等），都会产生自感引起的瞬变过电压。,二、过电压的保护,从理论讲，防止过电压有两种可能的方案：一、提高电子设备的定额。这种方法不增加系统中的电气元件，但很不经济。二、增加过电压保护装置。过电压保护装置吸收电系中可能产生的各种瞬变性过电压电能，保护电子设备中各电子元件正常工作。,1.稳压管保护电路,稳压管加继电器的浪涌保护装置,正常情况下浪涌保护装置是不导通的，当出现瞬时高压时，稳压管DW导通，电压只能升到DW的击穿电压。浪涌电压的能量通过DW搭铁消耗后，DW又恢复不导通
11、状态。,优点：1.反应迅速2.无功率消耗3.线路简单、工作可靠,2.可控硅过压保护电路,波许自动复位可控硅过压保护电路图,当电压高到足以击穿稳压管DW2时,T3导通,触发可控硅SCR,继电器通过电流,触点闭合,其作用有2：1是峰值电流通继电器；2是短路SCR，及时使电路恢复正常,第六节 交流发电机的检查与测试,一、整机检测1.用万用表测量各接线柱之间的电阻值,交流发电机各接线柱之间的电阻值/,2.在试验台上对发电机进行发电试验,交流发电机试验台电路图,国产发电机规格,3.用示波器观察输出电压波形,各种故障整流波形,二、解体后的检查,1.硅二极管的检查,二极管正向阻值/,2.磁场绕组的检查,磁场绕组搭铁的检查,用万用表磁场绕组的电阻值,转子轴弯曲度的检查,3.定子绕组的检查,1、2检查绕组短路和断路,1、3检查绕组是否搭铁,第八节 调节器的检查与调整,一、双级电磁振动式调节器的检查与调整检查触点是否氧化、烧蚀，电阻是否烧断以及线圈有无断路、短路等故障，调节器线圈及电阻参数见下表,二、晶体管调节器的检查,晶体管调节器检查连接电路及其调节特性,A,晶体管调节器,交流发电机,
