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汽车发电机工作原理

2014/7/21 12:25:05      点击:

1、转子
      转子的功用是产生磁场。转子由爪极、励磁绕组、滑环、转子轴等组成,如图所示

图为转子解体示意图
转子轴上压装着两块爪极,爪极被加工成鸟嘴形状,爪极空腔内装有励磁绕组和磁轭。滑环由两个彼此绝缘的铜环组成,压装在转子轴上并与轴绝缘,两个滑环分别与励磁绕组的两端相连。当给两滑环通入直流电时,励磁绕组中就有电流通过,并产生轴向磁通,使爪极一块被磁化为N极,另一块被磁化为S极,从而形成六对(或八对)相互交错的磁极。当转子转动时,就形成了旋转的磁场。如下图所示:
2、定子
     定子又称为电枢。定子的功用是产生交流电。当激磁电流作用于转子绕组,转子轴在发动机正时齿轮的带动下转动,在定子绕组中产生感应电动势。
定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成,定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组有三相,三相绕组采用星形接法或三角形接法,都能产生三相交流电。三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。
(1) 每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。
(2) 每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。
(3) 三相绕组的始边应相互间隔2π+120o电角度(一对磁极占有的空间为360o电角度)
定子三相绕组的接法有两种
星形接法的特点是线电流等于相电流,且三相
的一端连接在一起。中性点电压的瞬时值是一个
三次谐波电压,中性点电压的平均值为发电机输出
电压(平均值)的一半,带有中性点接线柱的发电
机可用中性点电压来控制各种用途的继电器。
(如右图所示)
三角形接法的特点是线电流等于相电流,且三相连接成一个闭环,无中性点。如图所示:
 
定子安装在转子的外面,和发电机的前后端盖固定在一起,当转子在其内部转动时,引起定子绕组中磁通的变化,定子绕组中就产生交变的感应电动势。 定子由定子铁心和定子绕组(线圈)组成。定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。定子绕组有三组线圈(3相绕组),3相绕组彼此相隔120度对称的嵌放在定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法和三角形接法两种,都能产生三相交流电。
 
3、整流桥(又叫整流器)
整流桥的功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电输出。整流器由整流板、整流二极管和激磁二极管组成。二极管只允许电流单向通过,所以将其接入交流电路时它能使电路中的电流只按单向流动,即所谓“整流”。整流二极管一种具有单向导电性的半导体器件,能将交流电能转变为直流电能。将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管,整流二极管分为正极管和负极管两种,分别压装(或焊装)在相互绝缘的两块板上组成的。正二极管的中心引线为二极管正极,外壳为负极。正二极管的外壳压装或焊装在元件板上,共同组成发电机的正极,由一个与后端盖绝缘的元件板固定螺栓通至机壳外,成为发电机的B+输出钉。
4、端盖及电刷组件
端盖一般分两部分(驱动端盖和电刷端盖),起支撑转子、定子、整流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造,一是可有效的防止漏磁,二是铝合金散热性能好。电刷端盖上装有电刷组件。不带调节器的电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成,带调节器的电刷组件由电刷、电刷架、电刷弹簧及调节器组成。 电刷的作用是将电源通过滑环引入励磁绕组。两个电刷分别装在电刷架的孔内,借助弹簧压力与滑环保持接触。电刷和滑环的接触应良好,否则会因为磁场电流过小,导致发电机发电不足。
电压调节器是把发电机输出电压控制在规定范围内的装置,其功用是在发电机转速变化时,自动控制发电机电压保持恒定,使其不因发电机转速高时电压过高烧坏用电器和导致蓄电池过充电;也不会因发电机转速低而电压不足导致用电器工作失常。
 
皮带轮及风扇
交流发电机的前端装有皮带轮和风扇,由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转。发电机工作时,定子绕组和励磁绕组中都会有热量产生,温度过高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作,所以为发电机散热是必须的。发电机的通风散热是靠风扇来完成,(由铝合金或钢板冲压而成)发电机有1-2个风扇,对于只有一个风扇的发电机,风扇均装于前端盖与皮带轮之间;对于有两个风扇的发电机,有的是在转子爪极两侧各焊装一个,有的是一个风扇装于前端盖与皮带轮之间,另一个风扇装在后端盖与转子爪极之间
汽车交流发电机的性能指标
1.额定电压
    交流发电机的电压受电压调节器控制,一般比较稳定,只是在发动机启动阶段略有变化,正常情况下,发动机达到怠速转速时,发电机的输出电压应能达到一个稳定值,这个电压值称为发电机的额定电压(12V系统的发电机额定电压为14V,24V系统的发电机额定电压为28V)。
2.空载转速
    交流发电机不带负载,能够达到额定电压时的初始转速值定为空载转速,空载转速在发电机出厂时通过试验确定,列入产品说明书。空载转速是汽车设计时选择发动机和发电机速比的主要依据,也是发电机使用过程中性能是否下降的评价指标之一。
3.额定电流和额定转速
    交流发电机受结构、转速等条件的限制,对外输出电流的能力是有限的,为了评价发电机的对外输出电流能力,把发电机输出最大电流的2/3定为发电机的额定电流,达到额定电流时的转速定为额定转速。发电机出厂时,通过试验确定额定转速和额定电流,并列入产品说明书,发电机的额定转速和额定电流是评价发电机性能的重要指标。