2完整版本.2-汽車供電系統(tǒng)-交流發(fā)電機

第二節(jié)交流發(fā)電機構(gòu)造、工作原理及特性

汽車用發(fā)電機有直流發(fā)電機（DCgenerator）和交流發(fā)電機（ACgenerator）兩大類，目前大多采用交流發(fā)電機。

交流發(fā)電機（alternator）與蓄電池協(xié)同工作，共同構(gòu)成汽車電源系統(tǒng)。

交流發(fā)電機與電壓調(diào)節(jié)器配合工作，其主要任務(wù)是對除起動機以外的所有用電設(shè)備供電，并向蓄電池充電。

交流發(fā)電機主要由三相同步交流發(fā)電機和二極管整流器組成，一般稱為硅整流交流發(fā)電機，亦簡稱交流發(fā)電機。1.交流發(fā)電機的分類按總體結(jié)構(gòu)分按磁場繞組搭鐵方式分按裝用的二極管數(shù)量分1）普通交流發(fā)電機2）整體式交流發(fā)電機3）帶泵交流發(fā)電機4）無刷交流發(fā)電機5）永磁交流發(fā)電機1）內(nèi)搭鐵式交流發(fā)電機2）外搭鐵式交流電發(fā)機六管、八管、九管、十一管1）普通交流發(fā)電機整體式交流發(fā)電機(integratealternator)是內(nèi)裝電壓調(diào)節(jié)器的交流發(fā)電機。2）整體式交流發(fā)電機帶泵交流發(fā)電機是帶有真空泵的交流發(fā)電機。

3）帶泵交流發(fā)電機采用交流勵磁機和旋轉(zhuǎn)整流器為同軸的發(fā)電機磁場提供勵磁能量的同步發(fā)電機。4）無刷交流發(fā)電機

永磁交流發(fā)電機（permanent-magnetalternator）是轉(zhuǎn)子磁極采用永磁材料的交流發(fā)電機。5）永磁交流發(fā)電機1）內(nèi)搭鐵式交流發(fā)電機2）外搭鐵式交流電發(fā)機2.按磁場繞組搭鐵方式分1）六管交流發(fā)電機

六管交流發(fā)電機的整流器由六只硅二極管組成，這種型式應(yīng)用最為廣泛。3.按裝用的二極管數(shù)量分:

六管、八管、九管、十一管2）八管交流發(fā)電機八管交流發(fā)電機是指具有兩個中性點二極管（neutral-pointdiode）的交流發(fā)電機，其整流器總成共有八只二極管。八管交流發(fā)電機整流電路

試驗表明，在不改變交流發(fā)電機結(jié)構(gòu)的情況下，在定子繞組的中性點處加裝中性點二極管后，發(fā)電機輸出功率與額定功率相比，可以提高10%～15%，并且轉(zhuǎn)速越高輸出功率增加越明顯。八管交流發(fā)電機整流電路3）九管交流發(fā)電機

九管交流發(fā)電機是指具有三個磁場二極管的交流發(fā)電機，其整流器總成共有九只二極管。4）十一管交流發(fā)電機

十一管交流發(fā)電機是指具有中性點二極管和磁場二極管的交流發(fā)電機，其整流器總成共有十一只二極管。AlternatorTerminalIdentification“B”TerminalAlternatorOutputTerminaltoBattery“L”TerminalGroundsWarningLamp“S”TerminalSensesBatteryVoltageS端子感知電池電壓“IG”TerminalIgnitionSwitchSignalTurnsRegulatorON點火開關(guān)信號啟動調(diào)節(jié)器2.交流發(fā)電機的構(gòu)造四根電線將交流發(fā)電機與充電系統(tǒng)的其余部分連接起來。B是交流發(fā)電機的輸出線，為電池提供電流。IG是啟動交流發(fā)電機/調(diào)節(jié)器總成的點火輸入。S被調(diào)節(jié)器用來監(jiān)控電池的充電電壓。L是調(diào)節(jié)器用來接地充電警示燈的電線。ChargingSystemCircuitAlternatorB+OutputTerminal+輸出Regulator,Diode,&BrushCover調(diào)節(jié)器、二極管、電刷端蓋EndFrameCover后端蓋DriveFrameCover前端蓋DrivePulley驅(qū)動皮帶輪MountingEar裝配吊耳CirculationVent環(huán)向通氣孔IdentificationLabel標識牌Thealternatorcontains:Arotatingfieldwindingcalledtherotor.轉(zhuǎn)子Astationaryinductionwindingcalledthestator.定子Adiodeassemblycalledtherectifierbridge.整流橋Acontroldevicecalledthevoltageregulator.電壓調(diào)節(jié)器Twointernalfanstopromoteaircirculation.內(nèi)部風扇AlternatorDesignDrivePulleyRemovaloftherearcoverreveals:BrushesDiodeRectifierBridgeRegulatorInsidetheAlternatorTheRectifierBridgeconvertsACvoltagetoDCvoltage.TheBrushesconductcurrenttotherotorfieldwinding.TheRegulatorcontrolsthealternatoroutput.SlipRings(partoftheRotorAssembly)滑環(huán)RegulatorDiodeRectifierBrushesSlipRingsInsidetheAlternatorStatorWindingRotorWindingAssemblySeparatingthecasereveals:Thestatorwindingdevelopsvoltageandcurrentbeginstoflowfromtheinducedmagneticfieldoftherotor.Therotorwindingassemblyrotatesinsidethestatorwinding.Therotorgeneratesamagneticfield.1.轉(zhuǎn)子總成轉(zhuǎn)子總成（rotorassembly）是交流發(fā)電機的磁場部分，作用是產(chǎn)生磁場。圖交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子總成1—滑環(huán)；2—轉(zhuǎn)子軸；3—磁爪；4—磁軛；5—磁場繞組轉(zhuǎn)子總成主要由兩塊低碳鋼爪形磁極、磁軛、磁場繞組、轉(zhuǎn)子軸和滑環(huán)等組成。SlipRingsBearingInternalCoolingFanRotorAssemblyFingerPolesRotorFieldWindingRotorShaftInternal

CoolingFan2.定子總成

定子總成（statorassembly）也稱電樞，由定子鐵心和定子繞組組成，作用是產(chǎn)生三相交變電動勢。

定子鐵心一般由一組相互絕緣且內(nèi)圓帶有嵌線槽的環(huán)狀硅鋼片或低碳鋼片疊成，

定子槽內(nèi)嵌有三相對稱繞組。繞組是用高強度漆包線在專用模具上繞制的。LaminatedIronFrameStatorLeadEndsThreeWindingsNeutralJunctionStatorWindingLaminatedIronFrameStator

LeadEndsThreePhase

WindingsNeutralJunctionJF132型交流發(fā)電機定子繞組的展開圖

為了在三相繞組中產(chǎn)生大小相等，頻率相同，且相位相差120°的對稱電動勢，每相繞組的線圈個數(shù)及每個線圈的匝數(shù)都是完全相同的。

三相繞組的連接方法可分為星形連接和三角形連接兩種。

星形連接是每相繞組的一根線頭都接至公共接點，另外三根線頭分叉成Y形。定子繞組的連接方法（星形連接）所以，星形連接又稱Y形連接。星形連接有低速發(fā)電性能好的優(yōu)點，所以目前車用發(fā)電機多采用星形連接。三角形連接是三相繞組的首尾線頭彼此相接，就像三角形，所以稱為三角形連接。三角形連接的優(yōu)點是發(fā)電機內(nèi)部損失小，在高轉(zhuǎn)速時能產(chǎn)生較大的輸出電流，因而主要用在高轉(zhuǎn)速時要求有高輸出功率的交流發(fā)電機上，如神龍富康轎車等。三角形連接的缺點是低轉(zhuǎn)速時輸出電壓較低。定子繞組的連接方法（三角形連接）Astherotorassemblyrotateswithinthestatorwinding.Thealternatingmagneticfieldfromthespinningrotorinducesanalternatingvoltageintothestatorwinding.Boththestrengthofthemagneticfieldandthespeedoftherotoraffecttheamountofvoltageinducedintothestator.Rotor/StatorRelationship磁場的強度和轉(zhuǎn)子的速度都會影響感應(yīng)到定子的電壓。3.整流器

整流器（rectifier）的作用是把交流發(fā)電機產(chǎn)生的三相交流電轉(zhuǎn)變成直流電輸出，整流器一般由六只整流二極管和散熱板組成。交流發(fā)電機用的整流二極管分為正極二極管和負極二極管兩種。DiodeRectifierBridgeAssembly二極管整流橋總成GroundPoints接地點“B”Terminal“P”TerminalStatorTapsAttachestoStatorWindings連接到定子繞組上NegativeDiodes負極二極管PositiveDiodes正極二極管4.電刷電刷裝在電刷架中的導孔內(nèi)，借助彈簧的彈力與滑環(huán)保持接觸。

兩個電刷中與發(fā)電機外殼絕緣的稱為絕緣電刷，其引線接到發(fā)電機后端蓋外部的接線柱“F”上，成為發(fā)電機的磁場接柱。另一個電刷是搭鐵的，稱為搭鐵電刷。（a）外裝式電刷（b）內(nèi)裝式電刷圖3-19電刷及電刷架

搭鐵電刷的搭鐵方式有兩種：引線用螺釘固定在后端蓋上（標記為“－”）直接搭鐵，即內(nèi)搭鐵；搭鐵引線與發(fā)電機機殼絕緣，接到后端蓋外部的絕緣接線柱上（標記為“F－”）通過調(diào)節(jié)器搭鐵，即外搭鐵。5.帶輪及風扇（a）單面軸向通風（b）雙向軸向進風、徑向排風發(fā)電機的通風

端蓋（bearingbraket）的作用是支承轉(zhuǎn)子總成并封閉內(nèi)部構(gòu)造。交流發(fā)電機的前、后端蓋均用鋁合金鑄造而成，其上制有通風口，用以通風散熱。前、后端蓋上均裝有滾珠軸承，用以支承轉(zhuǎn)子總成。6.端蓋根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準QT／T73－1993《汽車電氣設(shè)備產(chǎn)品型號編制規(guī)則方法》的規(guī)定，汽車交流發(fā)電機的型號如下：（1）產(chǎn)品代號。用2或3個大寫漢語拼音字母表示，交流發(fā)電機的產(chǎn)品代號有JF、JFZ、JFB、JFW四種，分別表示交流發(fā)電機、整體式交流發(fā)電機、帶泵交流發(fā)電機和無刷交流發(fā)電機。（2）電壓等級代號。用1位阿拉伯數(shù)字表示：1-12V；2-24Ⅴ；6-6V。（3）電流等級代號。用1位阿拉伯數(shù)字表示，其含義見表2-5。（4）設(shè)計序號。按產(chǎn)品的先后順序，用1、2位阿拉伯數(shù)字表示。（5）變型代號。交流發(fā)電機以調(diào)整臂的位置作為變型代號。從驅(qū)動端看，Y-調(diào)整臂在右邊；Z-調(diào)整臂在左邊；調(diào)整臂在中間時不加標記。3.交流發(fā)電機型號例如：桑塔納、奧迪100型轎車所用代號為JFZ1913Z型交流發(fā)電機，其含義為：電壓等級為12Ⅴ，輸出電流大于90A，第13次設(shè)計，調(diào)整臂位于左邊的整體式交流發(fā)電機。1.三相交流電動勢的產(chǎn)生4.交流發(fā)電機的工作原理發(fā)動機結(jié)構(gòu)常數(shù)每極磁通每相繞組匝數(shù)感應(yīng)電動勢頻率繞組系數(shù)每相電動勢有效值圖2-23交流發(fā)電機的工作原理

a)汽車交流發(fā)電機電路b)感應(yīng)電動勢輸出波形2.整流原理二極管導通規(guī)則正極管：電位最高者導通負極管：電位最低者導通輸出直流電壓平均值：三只正極管和三只

負極管輪流工作

中性點(UN)：電壓中心抽頭(N)對發(fā)電機外殼（搭鐵）電壓，UN=U/2UN用途：控制充電指示燈和各種用途的繼電器，如控制空調(diào)繼電器、磁場繼電器等。八管交流發(fā)電機整流電路

試驗表明，在不改變交流發(fā)電機結(jié)構(gòu)的情況下，在定子繞組的中性點處加裝中性點二極管后，在發(fā)電機>2000rpm時，輸出功率與額定功率相比，可以提高10%～15%，并且轉(zhuǎn)速越高輸出功率增加越明顯。八管交流發(fā)電機整流電路3、勵磁方法他勵自勵調(diào)節(jié)器根據(jù)發(fā)電機電壓波動自動調(diào)節(jié)勵磁電流，以穩(wěn)定發(fā)電機電壓交流發(fā)電機的勵磁電路此勵磁電路缺點：駕駛員如果在發(fā)動機熄火后，忘記將點火開關(guān)S關(guān)閉，蓄電池就會通過調(diào)節(jié)器向發(fā)電機勵磁繞組長時間放電。九管交流發(fā)電機整流電路

在有些交流發(fā)電機中，除了有普通交流發(fā)電機用來整流的六只二極管外，又多裝了三個功率較小的二極管，組成九管交流發(fā)電機。三個功率較小的二極管專門用來供給磁場電流，所以又叫磁場二極管。九管交流發(fā)電機充電系統(tǒng)電路不同汽車的勵磁電路各不相同，但有一個共同特點是：勵磁電路都必須由點火開關(guān)控制。十一管交流發(fā)電機整流電路

十一管交流發(fā)電機整流和充電電路→上海桑塔納、一汽奧迪等汽車采用十一管交流發(fā)電機，不僅能增大輸出功率，還可以用充電指示燈來指示發(fā)電機工作狀況。交流發(fā)電機工作特點：轉(zhuǎn)速變化范圍大、輸出電流不穩(wěn)定。輸出特性空載特性外特性5.交流發(fā)電機的工作特性1.輸出特性交流發(fā)電機的輸出特性也稱負載特性或輸出電流特性。輸出特性是指在發(fā)電機保持輸出電壓一定時，發(fā)電機的輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系：I=f(n)。一般對標稱電壓為12Ⅴ的硅整流發(fā)電機，其輸出電壓恒定在14V，對標稱電壓為24V的發(fā)電機，其輸出電壓恒定在28V。通過試驗可以測得一條的輸出特性曲線。

交流發(fā)電機的輸出特性輸出電流發(fā)電機轉(zhuǎn)速指保持發(fā)電機端電壓不變時，輸出電流與發(fā)電機轉(zhuǎn)速之間關(guān)系。空載轉(zhuǎn)速n1，是指輸出電流為零、電壓為額定電壓時的發(fā)電機轉(zhuǎn)速。滿載轉(zhuǎn)速n2，是指額定電壓、額定電流下的發(fā)電機轉(zhuǎn)速。n1、n2是判斷發(fā)電機性能重要參數(shù)交流發(fā)電機的輸出特性曲線

由輸出特性可以看出發(fā)電機在不同轉(zhuǎn)速下的輸出功率情況：（1）發(fā)電機只需在較低的空載轉(zhuǎn)速時，就能達到額定輸出電壓值。表明交流發(fā)電機具有低速充電性能好的優(yōu)點?？蛰d轉(zhuǎn)速值是選擇發(fā)電機與發(fā)動機傳動比的主要依據(jù)。（2）發(fā)電機轉(zhuǎn)速升至