交流发电机工作特性课件.ppt

1、讨论：讨论：1.汽车为什么不用直流发电机。汽车为什么不用直流发电机。2.交流发动机的组成及各部分的作用。交流发动机的组成及各部分的作用。3.内搭铁与外搭铁的区别？内搭铁与外搭铁的区别？4.汽车整流二极管的特点。汽车整流二极管的特点。5.影响汽车交流发动机的输出电压的主要因素是影响汽车交流发动机的输出电压的主要因素是什么什么(由由E=Cen解释）解释）？第四节第四节 交流发电机工作特性交流发电机工作特性 一、交流发电机的励磁一、交流发电机的励磁 除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁，因为它除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁，因为它们的

2、磁场都是电磁场，也就是说必须给磁场绕组通电才会有磁场产生。们的磁场都是电磁场，也就是说必须给磁场绕组通电才会有磁场产生。将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁，交流发电机励磁方式有自励和他励两将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁，交流发电机励磁方式有自励和他励两种。种。1 1他励他励 在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。这在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。这种供给磁场电流的方式称为他励发电。种供给磁场电流的方式称为他励发电。动画2 2自励自励 随着转速的提高，发电机的电动势逐渐升高并能对外输出，一般在发动随着转速的提高，发电机的电

3、动势逐渐升高并能对外输出，一般在发动机怠速时发电机就能对外供电了，当发电机能对外供电时，就可以把自身发机怠速时发电机就能对外供电了，当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给磁场绕组生磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自励。的电供给磁场绕组生磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自励。由于在发动机转速低时交流发电机不能自励发电，所以低速时采取他励由于在发动机转速低时交流发电机不能自励发电，所以低速时采取他励发电，当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电发电，当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压压12V以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。以便对蓄

4、电池充电，此时，由发电机自励发电。动画动画交流发电机的励磁电路 3利用充电指示灯监视发电机的工作情况（1）充电指示灯的作用充电指示灯的作用 指示发电机是否有故障；指示发电机是否有故障；警告驾驶员停车后关断点火开关。警告驾驶员停车后关断点火开关。（2）充电指示灯的工作情况如下：）充电指示灯的工作情况如下：在发动机起动期间，发电机电压在发动机起动期间，发电机电压UD+UD+蓄电池电压时，整流二极管截止，发蓄电池电压时，整流二极管截止，发电机不能对外输出，由蓄电池供给磁场电流。路径为：蓄电池电机不能对外输出，由蓄电池供给磁场电流。路径为：蓄电池+点火开关点火开关充充电指示灯电指示灯调节器调节器磁场绕

5、组磁场绕组搭铁搭铁蓄电池蓄电池-。充电指示灯亮。充电指示灯亮当发动机转速升高到怠速及其以上时，发电机应能正常发电并对外输出，此当发动机转速升高到怠速及其以上时，发电机应能正常发电并对外输出，此时，发电机电压蓄电池电压，发电机自励。时，发电机电压蓄电池电压，发电机自励。UB+=UD+UB+=UD+，充电指示灯两端压降为，充电指示灯两端压降为零，灯熄灭零，灯熄灭,若没有熄灭若没有熄灭,说明发电机有故障或充电指示灯电路有搭铁说明发电机有故障或充电指示灯电路有搭铁充电指示灯不仅可指示发电机的工作情况，而且可在发动机停车后发亮（因充电指示灯不仅可指示发电机的工作情况，而且可在发动机停车后发亮（因发电机不

6、再发电，蓄电池电压发电机不再发电，蓄电池电压 UD+UD+），提醒司机及时关闭点火开关；），提醒司机及时关闭点火开关；二、交流发电机的工作特性二、交流发电机的工作特性 交流发电机的工作特点交流发电机的工作特点是转速变化范围大，对于一是转速变化范围大，对于一般汽油发动机来说，其转速般汽油发动机来说，其转速变化约为变化约为1：8，柴油机约为柴油机约为1：5 1输出特性 输出特性是指在发电机输出特性是指在发电机端电压端电压U不变不变 （对（对12V14V，对对24V28V），），其输出电流与转速之间的其输出电流与转速之间的关系，关系，即即U=常数时，常数时，If（n）的函数关系。的函数关系。（1 1

7、）空载转速）空载转速n n1 1 发电机转速小于一定值发电机转速小于一定值n1时，对外输出电流为零。当发电机达到额定电压并时，对外输出电流为零。当发电机达到额定电压并能对外输出电流时的最小转速为能对外输出电流时的最小转速为n1，称，称n1为空载转速。空载转速常用来作为测试为空载转速。空载转速常用来作为测试发电机性能的参数之一。发电机性能的参数之一。（2 2）最大电流）最大电流ImaxImax 发电机输出电流能力随转速的升高而增发电机输出电流能力随转速的升高而增大，但曲线越来越平坦，当转速达到一定大，但曲线越来越平坦，当转速达到一定值时，无论转速增加多少电流都不再增加值时，无论转速增加多少电流都

8、不再增加，即一定结构的发电机输出最大电流，即一定结构的发电机输出最大电流Imax有一定限制。由此可见，交流发电机自身有一定限制。由此可见，交流发电机自身具有限制输出电流防止过载的能力，又称具有限制输出电流防止过载的能力，又称为自我保护能力。为自我保护能力。(3)3)额定转速额定转速n n2 2 额定电流额定电流I IA A发电机出厂时，通过试验，规定了空载转速与额定转速，并列入产品说明书。发电机出厂时，通过试验，规定了空载转速与额定转速，并列入产品说明书。在使用过程中，可通过检测这两个数据来判断发电机性能的好坏。在使用过程中，可通过检测这两个数据来判断发电机性能的好坏。发电机达到额定电流发电机

9、达到额定电流I IA A时的转速定为额定转速，图中用时的转速定为额定转速，图中用n n2 2表示，额定电流一般表示，额定电流一般定为最大输出电流的定为最大输出电流的2 23 3。空载转速与额定转速是测试交流发电机性能的重要依据，空载转速与额定转速是测试交流发电机性能的重要依据，2 2空载特性空载特性 空载特性是研究发电机在空载运行时，其端电压随转速变化的关系空载特性是研究发电机在空载运行时，其端电压随转速变化的关系 即即I0时，时，U=f（n）的曲线）的曲线 3 3外特性外特性 外特性是研究当发电机转速一定时，其端电压与输出电流的关系外特性是研究当发电机转速一定时，其端电压与输出电流的关系 即

10、n=常数时，U=f（I）的曲线 发电机在高速运转发电机在高速运转时，突然失去负载，时，突然失去负载，发电机电压会突然升发电机电压会突然升高，致使发电机及调高，致使发电机及调节器等内部电子元件节器等内部电子元件有被击穿的危险。有被击穿的危险。4.4.限流保护原理限流保护原理 交流发电机转速达到一定值后，输出电流不在随转速升交流发电机转速达到一定值后，输出电流不在随转速升高而上升。高而上升。定子绕组的阻抗定子绕组的阻抗Z Z随转速升高而增大随转速升高而增大 X XL L=2=2 fLfL f=Pn/60 f=Pn/60 电枢反映增强使磁场减弱电枢反映增强使磁场减弱 定子绕组电流产生的磁场对转子磁场

11、的影响。定子绕组电流产生的磁场对转子磁场的影响。第五节第五节 其他类型的发电机其他类型的发电机一、8管交流发电机 2只是中性点二极管，只是中性点二极管，1只正极管接在中性点和正极之间，只正极管接在中性点和正极之间，1只负极管接在中只负极管接在中性点和负极之间。对中性点电压进行全波整流。性点和负极之间。对中性点电压进行全波整流。试验表明：加装中性点二极管的交流发电机在结构不变的情况下可试验表明：加装中性点二极管的交流发电机在结构不变的情况下可以提高发电机的功率以提高发电机的功率10%15%。中性点电压中性点电压 从三相绕组的中性点引出来的，标记为从三相绕组的中性点引出来的，标记为“N”N”。输出

12、电压为。输出电压为UNUN，称为中性点电，称为中性点电压压 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，即：出电压（平均值）的一半，即：U UN N=U=UB B/2/2中性点二极管提高发电机功率的原理中性点二极管提高发电机功率的原理：交流发电机中性点电压为三次谐波，交流发电机中性点电压为三次谐波，随着发电机转速的提高，中性点三次谐波随着发电机转速的提高，中性点三次谐波电压也升高。电压也升高。当中性点电压瞬时值高于三相绕组当中性点电压瞬时值高于三相绕组的最高值时，中性点正极管导通对外

13、输出的最高值时，中性点正极管导通对外输出电流；电流回路为：中性点电流；电流回路为：中性点中性点正极中性点正极管管负载负载某一负极管某一负极管定子绕组定子绕组中性中性点。点。当中性点电压瞬时值低于三相绕组的最低值时，中性点负极管导通对外输出电流；当中性点电压瞬时值低于三相绕组的最低值时，中性点负极管导通对外输出电流；电流回路：中性点电流回路：中性点定子绕组定子绕组某一正极管某一正极管负载负载中性点负极管中性点负极管中性点。中性点。二、二、9管交流发电机（日车应用较多）管交流发电机（日车应用较多）6只大功率整流二极管和只大功率整流二极管和3只小功率励磁二极管组成的交流发电机只小功率励磁二极管组成的

14、交流发电机 其中其中6只大功率整流二极管组成三相全波桥式整流电路，对外负载供电只大功率整流二极管组成三相全波桥式整流电路，对外负载供电 3只小功率管二极管与三只大功率负极管也组成三相全波桥式整流电路专门为发电机磁只小功率管二极管与三只大功率负极管也组成三相全波桥式整流电路专门为发电机磁场供电。场供电。三、三、1111管交流发电机（例如桑塔纳车用发电机）管交流发电机（例如桑塔纳车用发电机）11管交流发电机的整流器由8只大功率整流二极管（其中2只中性点二极管）和3只磁场二极管组成。其它结构和6管交流发电机相同。四、无刷交流发电机四、无刷交流发电机 由于没有电刷和集电环，所以不会因为电刷和集电环的磨

15、损和接触不良造成激由于没有电刷和集电环，所以不会因为电刷和集电环的磨损和接触不良造成激磁不稳定或发电机不发电等故障；同时工作时无火花，也减小了无线电干扰。磁不稳定或发电机不发电等故障；同时工作时无火花，也减小了无线电干扰。无刷交流发电机分为爪极式、激磁机式和永磁式三种。无刷交流发电机分为爪极式、激磁机式和永磁式三种。（一）爪极式无刷交流发电机（一）爪极式无刷交流发电机 爪极式无刷交流发电机磁爪极式无刷交流发电机磁场绕组是静止的，它通过一个场绕组是静止的，它通过一个磁轭托架固定在后端盖上磁轭托架固定在后端盖上,所以，所以，不再需要电刷。不再需要电刷。两个爪极中只有一个爪极两个爪极中只有一个爪极直

16、接固定在电机转子轴上，另直接固定在电机转子轴上，另一爪极则用非导磁联接环固定一爪极则用非导磁联接环固定在前一爪极上。当转子旋转时，在前一爪极上。当转子旋转时，一个爪极就带动另一爪极一起一个爪极就带动另一爪极一起在定子内转动在定子内转动,当磁场绕组中当磁场绕组中有直流电通过时，爪极被磁有直流电通过时，爪极被磁化化,就形成了旋转磁场。就形成了旋转磁场。2.2.优点优点（1 1）结构简单、维护方便、工作可靠）结构简单、维护方便、工作可靠（2 2）不存在电刷与集电环接触不良导致的发电）不存在电刷与集电环接触不良导致的发电不稳或不发电故障。不稳或不发电故障。3.3.缺点缺点（1 1）爪极间连接工艺困难）

17、爪极间连接工艺困难（2）由于磁路中间隙加大，发电机相同输出功）由于磁路中间隙加大，发电机相同输出功率下需加大励磁电流。率下需加大励磁电流。（二）激磁机式无刷交流发电机（二）激磁机式无刷交流发电机 第六节第六节 交流发电机与调节器的使用和维护交流发电机与调节器的使用和维护 一、交流发电机与调节器的使用注意事项一、交流发电机与调节器的使用注意事项 交流发电机与调节器的结构简单，维护方便，若正确使用，不仅故障少而且交流发电机与调节器的结构简单，维护方便，若正确使用，不仅故障少而且寿命长；若使用不当，则会很快损坏。因此在使用和维护中应注意以下几点：寿命长；若使用不当，则会很快损坏。因此在使用和维护中应

18、注意以下几点：1 1 蓄电池的极性必须是负极搭铁，不能接反。否则，会烧坏蓄电池的极性必须是负极搭铁，不能接反。否则，会烧坏发电机或调节器的电子元件；发电机或调节器的电子元件；2 2 发电机运转时，不能用试火的方法检查发电机是否发电，否发电机运转时，不能用试火的方法检查发电机是否发电，否则会烧坏二极管；则会烧坏二极管；3 3 外接电源启动时，不得断开本车蓄电池；外接电源启动时，不得断开本车蓄电池；4 4 发电机与蓄电池之间的连接要牢靠，如突然断开，会产生过发电机与蓄电池之间的连接要牢靠，如突然断开，会产生过电压损坏发电机或调节器的电子元件；电压损坏发电机或调节器的电子元件；5 5 一旦发现交流发

19、电机或调节器有故障应立即检修，及时排一旦发现交流发电机或调节器有故障应立即检修，及时排除故障，不应再连续运转；除故障，不应再连续运转；6 6 为交流发电机配用调节器时，交流发电机的电压等级必须为交流发电机配用调节器时，交流发电机的电压等级必须与调节器电压等级相同，交流发电机的搭铁类型必须与调节器搭铁与调节器电压等级相同，交流发电机的搭铁类型必须与调节器搭铁类型相同，调节器的功率不得小于发电机的功率，否则系统不能正类型相同，调节器的功率不得小于发电机的功率，否则系统不能正常工作；常工作；7 7 线路连接必须正确，目前各种车型调节器的安装位置及接线路连接必须正确，目前各种车型调节器的安装位置及接线

20、方式各不相同，故接线时要特别注意；线方式各不相同，故接线时要特别注意；8 8 调节器必须受点火开关控制，发电机停止转动时，应将点调节器必须受点火开关控制，发电机停止转动时，应将点火开关断开，否则会使发电机的磁场电路一直处于接通状态，不但火开关断开，否则会使发电机的磁场电路一直处于接通状态，不但会烧坏磁场线圈，而且会引起蓄电池亏电；会烧坏磁场线圈，而且会引起蓄电池亏电；二、交流发电机与调节器的维护二、交流发电机与调节器的维护交流发电机在使用中，应定期进行以下检查：交流发电机在使用中，应定期进行以下检查：1 1 查发电机驱动带查发电机驱动带 （1 1）检查驱动带的外观：用眼观看应无裂纹或磨损现象，

21、如有则应更换。）检查驱动带的外观：用眼观看应无裂纹或磨损现象，如有则应更换。（2 2）检查驱动带的挠度：用）检查驱动带的挠度：用100N100N的力压在带的两个传动轮之间，新带挠度约的力压在带的两个传动轮之间，新带挠度约为为5 510mm,10mm,旧带约为旧带约为7 714mm14mm。2 2检查导线的联接检查导线的联接 （1 1）接线是否正确；）接线是否正确；（2 2）接线是否牢靠；）接线是否牢靠；（3 3）发电机输出端接线螺丝必须加弹簧垫。）发电机输出端接线螺丝必须加弹簧垫。3 3检查运转时有无噪声检查运转时有无噪声 4 4检查是否发电检查是否发电 （1 1）观察充电指示灯的熄灭情况：若

22、充电指示灯一直亮着，说明发电机或调节）观察充电指示灯的熄灭情况：若充电指示灯一直亮着，说明发电机或调节器有故障，也可能是充电指示灯线路有故障，应及时维修。器有故障，也可能是充电指示灯线路有故障，应及时维修。（2 2）用万用表直流电压档测量电压：在发电机未转动时测量蓄电池端电压，）用万用表直流电压档测量电压：在发电机未转动时测量蓄电池端电压，并记录下来，起动发动机并将转速提高到怠速以上转速，测量蓄电池端电压，若并记录下来，起动发动机并将转速提高到怠速以上转速，测量蓄电池端电压，若能高于原记录，说明发电机能发电，若测量电压一直不上升，说明发电机或调节能高于原记录，说明发电机能发电，若测量电压一直不上升，说明发电机或调节器有故障，应及时维修。器有故障，应及时维修。作业：作业：1.在汽车上，发电机什么时候由它励转为自励？在汽车上，发电机什么时候由它励转为自励？2.发电机输出电压的大小和什么因素有关系？发电机输出电压的大小和什么因素有关系？3.汽车发电机是如何控制输出电压稳定不变的？汽车发电机是如何控制输出电压稳定不变的？4.如何就车检查发电机的工作状况。如何就车检查发电机的工作状况。