第三章硅整流发电机-课件.ppt
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- 第三 整流 发电机 课件
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1、第三章第三章 硅整流发电机硅整流发电机第一节第一节 硅整流发电机的结构与型号硅整流发电机的结构与型号第二节第二节 硅整流发电机的原理及特性硅整流发电机的原理及特性第三节第三节 硅整流发电机的检修与性能测试硅整流发电机的检修与性能测试第四节第四节 电压调节器及电源线路连接电压调节器及电源线路连接一、硅整流发电机的结构一、硅整流发电机的结构 硅整流发电机主要由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇及皮带硅整流发电机主要由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇及皮带轮、电刷及电刷架等轮、电刷及电刷架等6个部分组成。个部分组成。1.转子转子 转子的作用是产生旋转磁场,其结构如图转子的作用是产生旋转磁场,其结构
2、如图3-1所示。转子轴上压装所示。转子轴上压装有导磁铁心有导磁铁心(也称磁扼也称磁扼),铁心上绕有励磁绕组,两块爪极压装在转子,铁心上绕有励磁绕组,两块爪极压装在转子轴上并与铁心压紧,绕组的两端线引出后,分别焊接在两个彼此绝缘轴上并与铁心压紧,绕组的两端线引出后,分别焊接在两个彼此绝缘的滑环上。电刷与发电机滑环紧密接触。当电刷与电源接通时,励磁的滑环上。电刷与发电机滑环紧密接触。当电刷与电源接通时,励磁绕组有电流通过,产生磁场。两块爪极一块被磁化为绕组有电流通过,产生磁场。两块爪极一块被磁化为N极,另一块被磁极,另一块被磁化为化为S极。极。第一节第一节 硅整流发电机的结构与型号硅整流发电机的结
3、构与型号下一页于是在转子的表面形成了于是在转子的表面形成了N,S极相互交错的六对磁极,磁极的分布,极相互交错的六对磁极,磁极的分布,见图见图3-2。2.定子定子 硅整流发电机的定子又叫电枢,它的作用是产生三相对称交流电。硅整流发电机的定子又叫电枢,它的作用是产生三相对称交流电。定子由铁心和绕组两部分组成。铁心由圆环状相互绝缘的硅钢片叠成,定子由铁心和绕组两部分组成。铁心由圆环状相互绝缘的硅钢片叠成,其内圆有沟槽,定子绕组就嵌装在沟槽内。其内圆有沟槽,定子绕组就嵌装在沟槽内。JF1522A型发电机的结型发电机的结构,如图构,如图3-3所示。所示。三相绕组的形状、尺寸完全相同,对称地安装在定子铁心
4、的槽内,三相绕组的形状、尺寸完全相同,对称地安装在定子铁心的槽内,三相绕组一般为星形连接形式。三相绕组一般为星形连接形式。3.整流器整流器第一节第一节 硅整流发电机的结构与型号硅整流发电机的结构与型号下一页上一页第一节第一节 硅整流发电机的结构与型号硅整流发电机的结构与型号 整流器的作用是将电枢绕组产生的三相交流电转换成直流电。整流器的作用是将电枢绕组产生的三相交流电转换成直流电。硅整流发电机的整流器一般是由六只二极管组成的三相桥式整流电硅整流发电机的整流器一般是由六只二极管组成的三相桥式整流电路。整流二极管的外形如图路。整流二极管的外形如图3-4所示。二极管的外壳和中心引线分别所示。二极管的
5、外壳和中心引线分别是它的两个电极。按中心引线极性的不同,二极管有两种形式是它的两个电极。按中心引线极性的不同,二极管有两种形式:一种是一种是中心引线为二极管的正极,称正极管中心引线为二极管的正极,称正极管;另一种是中心引线为二极管的负另一种是中心引线为二极管的负极,称负极管。便于区分,正极管管壳的顶部涂有红色标记,负极管极,称负极管。便于区分,正极管管壳的顶部涂有红色标记,负极管则涂有黑色标记。负极管压装在后端盖上,正极管压装在元件板上。则涂有黑色标记。负极管压装在后端盖上,正极管压装在元件板上。元件板与后端盖绝缘并通过与后端盖绝缘的螺栓引出,作为发电机的元件板与后端盖绝缘并通过与后端盖绝缘的
6、螺栓引出,作为发电机的火线接线柱,标记为火线接线柱,标记为“电枢电枢”或或“+”。元件板由铝合金材料制成,以利散热,它固定在后端盖内。元件板由铝合金材料制成,以利散热,它固定在后端盖内。下一页上一页第一节第一节 硅整流发电机的结构与型号硅整流发电机的结构与型号有些发电机将同一极性的整流元件直接制作在一块散热板上,制成如有些发电机将同一极性的整流元件直接制作在一块散热板上,制成如图图3-5所示的整体式整流器。这种形式的整流器只要有一只二极管损坏,所示的整体式整流器。这种形式的整流器只要有一只二极管损坏,整个整流器即报废,但整体式整流器更换维修方便,因而应用也较广整个整流器即报废,但整体式整流器更
7、换维修方便,因而应用也较广泛。泛。4.前、后端盖前、后端盖 前、后端盖上均有轴承座孔,用于安装转子轴承以支撑转子。两端前、后端盖上均有轴承座孔,用于安装转子轴承以支撑转子。两端盖分别有挂脚,利用挂脚和调整臂将发电机安装固定在发动机上,改盖分别有挂脚,利用挂脚和调整臂将发电机安装固定在发动机上,改变调整臂的固定位置可以调整传动皮带的松紧程度。变调整臂的固定位置可以调整传动皮带的松紧程度。前后端盖用铝合金材料制成,铝合金是非导磁材料,它既可以防止前后端盖用铝合金材料制成,铝合金是非导磁材料,它既可以防止漏磁,又具有良好的导热性能,有利于散热。漏磁,又具有良好的导热性能,有利于散热。下一页上一页 5
8、.电刷及电刷架电刷及电刷架 电刷架安装在后端盖上。两电刷分别装在电刷架的两个方形孔内。电刷架安装在后端盖上。两电刷分别装在电刷架的两个方形孔内。电刷用石墨粉压制而成,带有一条多股铜质引线。电刷外端装有弹电刷用石墨粉压制而成,带有一条多股铜质引线。电刷外端装有弹簧,依靠弹簧使电刷与滑环紧密接触。电刷架结构有两种形式,一簧,依靠弹簧使电刷与滑环紧密接触。电刷架结构有两种形式,一种是拆装电刷在外部进行,另一种是拆装电刷必须在发电机内部进种是拆装电刷在外部进行,另一种是拆装电刷必须在发电机内部进行。行。两电刷的引线分别接后端盖上的两个接线柱,按接线柱形式的不两电刷的引线分别接后端盖上的两个接线柱,按接
9、线柱形式的不同,发电机被分成内搭铁和外搭铁两种形式。其中,内搭铁式发电同,发电机被分成内搭铁和外搭铁两种形式。其中,内搭铁式发电机的一个接线柱与后端盖绝缘,称为机的一个接线柱与后端盖绝缘,称为“磁场磁场”接线柱,标记接线柱,标记“磁场磁场”或或“F,另一接线柱与后端盖直接接触,另一接线柱与后端盖直接接触(搭铁搭铁),称为,称为“搭铁搭铁”下一页上一页第一节第一节 硅整流发电机的结构与型号硅整流发电机的结构与型号接线柱,标记接线柱,标记“搭铁搭铁”或或“-”。外搭铁式发电机的两接线柱都与后。外搭铁式发电机的两接线柱都与后端盖绝缘,分别标记端盖绝缘,分别标记F1、F2。工作时,励磁绕组的一端须经。
10、工作时,励磁绕组的一端须经调节器在发电机外部搭铁。两种发电机励磁绕组的接法见图调节器在发电机外部搭铁。两种发电机励磁绕组的接法见图3-6。6.风扇及皮带轮风扇及皮带轮 风扇一般用低碳钢板冲压而成,在发电机工作时,对发电机强制风扇一般用低碳钢板冲压而成,在发电机工作时,对发电机强制通风冷却。皮带轮一般用铸铁或铝合金铸造而成,有双槽和单槽之通风冷却。皮带轮一般用铸铁或铝合金铸造而成,有双槽和单槽之分。分。二、硅整流发电机的型号二、硅整流发电机的型号根据根据JB 1546-1983的规定,汽车发电机型号由以下五部分组成的规定,汽车发电机型号由以下五部分组成:下一页上一页第一节第一节 硅整流发电机的结
11、构与型号硅整流发电机的结构与型号.产品代号由两个或三个汉语拼音大写字母构成产品代号由两个或三个汉语拼音大写字母构成(见表见表3-1)。.分类代号发电机以标称电压分类分类代号发电机以标称电压分类(见表见表3-2)。.分组代号功率等级代号,用一位阿拉伯数字表示分组代号功率等级代号,用一位阿拉伯数字表示(见表见表3-3)。.设计序号表示产品设计的先后顺序,用阿拉伯数字表示。设计序号表示产品设计的先后顺序,用阿拉伯数字表示。.变形代号硅整流发电机的变形代号依发电机调整臂位置确定,从驱变形代号硅整流发电机的变形代号依发电机调整臂位置确定,从驱动端看,调整臂在动端看,调整臂在中间不加标记中间不加标记;在右
12、侧用在右侧用“Y表示表示;在左侧用在左侧用“Z表示。表示。下一页上一页第一节第一节 硅整流发电机的结构与型号硅整流发电机的结构与型号返 回上一页第一节第一节 硅整流发电机的结构与型号硅整流发电机的结构与型号 如桑塔纳、奥迪如桑塔纳、奥迪100轿车用发电机型号为轿车用发电机型号为JFZ1913Z。表示该发。表示该发电机为整体式交流发电机,标称电压为电机为整体式交流发电机,标称电压为12V,功率大于,功率大于1000 W,第,第13次设计,调整臂在左侧。次设计,调整臂在左侧。一、发电原理一、发电原理 硅整流发电机的三相定子绕组是对称的。即每相绕组的个数及每硅整流发电机的三相定子绕组是对称的。即每相
13、绕组的个数及每个线圈的匝数都相等,个线圈的匝数都相等,绕组的绕法也相同,且按相同的规律分布在定子铁心的槽中,它们之绕组的绕法也相同,且按相同的规律分布在定子铁心的槽中,它们之间互差间互差120电角度,绕组的接法见图电角度,绕组的接法见图3-7(a)。发电原理如下。发电原理如下:当励磁绕组有电流通过时,转子的两块爪极被磁化,形成了当励磁绕组有电流通过时,转子的两块爪极被磁化,形成了N,S极相互交错的三对磁场。发电机工作时,磁场同时旋转。于是,定子极相互交错的三对磁场。发电机工作时,磁场同时旋转。于是,定子三相绕组与磁场发生相对运动,定子绕组切割磁场磁力线,产生感生三相绕组与磁场发生相对运动,定子
14、绕组切割磁场磁力线,产生感生电动势。三相定子绕组所产生的感生电动势是频率相同、最大值相同、电动势。三相定子绕组所产生的感生电动势是频率相同、最大值相同、相位相差相位相差120。的三相对称正弦交流电动势。的三相对称正弦交流电动势。第二节第二节 硅整流发电机的原理及特性硅整流发电机的原理及特性下一页三相交流电动势分别用三相交流电动势分别用eA、eB、eC表示,其瞬时值方程为表示,其瞬时值方程为:式中式中:Em每相电动势的最大值每相电动势的最大值;E每相电动势的有效值每相电动势的有效值;w角频率角频率(,f为交流电的频率,与发电机的转速成正比为交流电的频率,与发电机的转速成正比)。硅整流发电机每相绕
15、组产生的交流电动势的有效值与发电机的转速硅整流发电机每相绕组产生的交流电动势的有效值与发电机的转速和磁通的乘积成正比,可表示为和磁通的乘积成正比,可表示为:第二节第二节 硅整流发电机的原理及特性硅整流发电机的原理及特性下一页上一页式中式中:C1电机常数电机常数(与发电机的结构有关与发电机的结构有关);n发电机转速发电机转速;磁场磁通。磁场磁通。发电机的三相绕组与整流器连接在一起时,三相绕组向整流器输发电机的三相绕组与整流器连接在一起时,三相绕组向整流器输出三相交流电,发电机输出的交流电压出三相交流电,发电机输出的交流电压uA,uB,uC也是对称的,也是对称的,电压波形见图电压波形见图3-7(b
16、)。二、整流原理二、整流原理 1.二极管的导通原则二极管的导通原则 整流器的作用就是利用二极管的单向导电性,通过三相桥式整流整流器的作用就是利用二极管的单向导电性,通过三相桥式整流电路,将电枢绕组产生的三相交流电转换成直流电。电路,将电枢绕组产生的三相交流电转换成直流电。下一页上一页第二节第二节 硅整流发电机的原理及特性硅整流发电机的原理及特性硅二极管具有单方向导电特性,只要二极管正极的电位交于负极电硅二极管具有单方向导电特性,只要二极管正极的电位交于负极电位,管子呈低电阻,处于位,管子呈低电阻,处于“导通导通”状态,反之管子呈交电阻,处于状态,反之管子呈交电阻,处于“截止截止”状态。电枢绕组
17、输出的三相交流电,在某一瞬间,有一相状态。电枢绕组输出的三相交流电,在某一瞬间,有一相电压最高,同时还有一相电压最低,接在电压最高的相线上的正极电压最高,同时还有一相电压最低,接在电压最高的相线上的正极管获得正向电压导通。同时,接在电压最低的相线上的负极管也获管获得正向电压导通。同时,接在电压最低的相线上的负极管也获得正向电压导通得正向电压导通(此时相线上的电位低于接地电位,或者说,接地电此时相线上的电位低于接地电位,或者说,接地电位高于该相线电位,因而该二极管导通位高于该相线电位,因而该二极管导通)。其余四个二极管皆因承受。其余四个二极管皆因承受反向电压而截止。由于这两个二极管的导通,整流器
18、的反向电压而截止。由于这两个二极管的导通,整流器的“+”端电位端电位最高,最高,“-”端电位最低,将发电机两相线之间的电压端电位最低,将发电机两相线之间的电压(线电压线电压)加在加在负载负载R上。上。下一页上一页第二节第二节 硅整流发电机的原理及特性硅整流发电机的原理及特性2.整流器工作过程整流器工作过程不同形式的发电机,整流器二极管的数量也不同,下面分别介绍整流不同形式的发电机,整流器二极管的数量也不同,下面分别介绍整流器工作过程与作用。器工作过程与作用。(1)普通普通(六管六管)整流器普通整流器见图整流器普通整流器见图3-7(b)。整流过程为。整流过程为:在在t1t2时间内,时间内,A相电
19、压最高,相电压最高,B相电压最低,因而二极管相电压最低,因而二极管V,VQ导导通。电流由通。电流由A点点V负载负载RV4B点。点。在在t2t3时间内,时间内,A相电压仍最高,但此时相电压仍最高,但此时C相电压最低,故相电压最低,故V1,V6导通,电流由导通,电流由AV1负载负载RV6B;在在t3t4时间内,时间内,V3,V6导通导通;在在t4t5时间内,时间内,V3、V2导通。导通。依此类推,六只二极管两两轮流导通,于是,将电枢绕组产生的依此类推,六只二极管两两轮流导通,于是,将电枢绕组产生的下一页上一页第二节第二节 硅整流发电机的原理及特性硅整流发电机的原理及特性三相交流电转换为直流电,向负
20、载三相交流电转换为直流电,向负载R供电。输出电压波形如图供电。输出电压波形如图3-7(c)所示。所示。发电机经整流后的直流电压与每相电动势的有效值成正比,可表发电机经整流后的直流电压与每相电动势的有效值成正比,可表示为示为:式中式中:C为电机常数。为电机常数。有些硅整流发电机把中性点用导线引出,接在中性点接线柱有些硅整流发电机把中性点用导线引出,接在中性点接线柱(一般一般用用“N标记标记)上。这一电压常用来控制充电指示灯或某些继电器。中上。这一电压常用来控制充电指示灯或某些继电器。中性点输出的整流原理如下性点输出的整流原理如下(见图见图3-7)。在在0t2时间内,由于时间内,由于V4导通,中性
21、点负载的电流由三相绕组中导通,中性点负载的电流由三相绕组中性点性点中性点负载中性点负载RN搭铁搭铁发电机发电机“-”VQ发电机发电机B相首相首第二节第二节 硅整流发电机的原理及特性硅整流发电机的原理及特性下一页上一页端构成回路,将端构成回路,将uB反向加在反向加在RN上。上。在在t2t4时间内,导通的时间内,导通的V6,将,将uC反向加在反向加在RN上上;在在t4t6时间时间内,导通的内,导通的V2,将,将uA反向加在反向加在RN上,即导通负极管将与其相接的那相电压反向加在中上,即导通负极管将与其相接的那相电压反向加在中性点负载上,其输出波形见图性点负载上,其输出波形见图3-7(d)。显然中性
22、点电压。显然中性点电压UN的平均值的平均值是发电机输出电压的一半。是发电机输出电压的一半。(2)九管整流器九管整流电路见图九管整流器九管整流电路见图3-8,它是在六管整流器的基础,它是在六管整流器的基础上增加了三只较小功率的正极管,形成了两个三相桥式整流电路,且上增加了三只较小功率的正极管,形成了两个三相桥式整流电路,且独立整流,由三只小功率正极管与三只负极管构成的整流器用来输出独立整流,由三只小功率正极管与三只负极管构成的整流器用来输出发电机的励磁电流,因此三只小功率正极管被称为励磁二极管。发电机的励磁电流,因此三只小功率正极管被称为励磁二极管。下一页上一页第二节第二节 硅整流发电机的原理及
23、特性硅整流发电机的原理及特性 采用九管整流器的目的是用来控制充电指示灯,原理是采用九管整流器的目的是用来控制充电指示灯,原理是:.发电机不发电或其电压低于蓄电池时,发电机励磁电流由蓄电池发电机不发电或其电压低于蓄电池时,发电机励磁电流由蓄电池通过点火开关通过点火开关SW,充电指示灯充电指示灯L,经电压调节器,到发电机励磁绕组,经电压调节器,到发电机励磁绕组,充电指示灯被点亮,表明发电机不对蓄电池供电。充电指示灯被点亮,表明发电机不对蓄电池供电。.当发电机电压达到或超过蓄电池端电压时,当发电机电压达到或超过蓄电池端电压时,B+与与D+电位相同,电位相同,发电机开始对蓄电池充电,这时,发电机励磁电
24、路变为发电机开始对蓄电池充电,这时,发电机励磁电路变为:发电机发电机D+电压调节器电压调节器发电机励磁绕组发电机励磁绕组搭铁一发电机负极构成回路。搭铁一发电机负极构成回路。.充电指示灯熄灭,表明发电机对蓄电池充电。充电指示灯熄灭,表明发电机对蓄电池充电。(3)带中性点整流管的整流器某些发电机在其中性点和发电机正、带中性点整流管的整流器某些发电机在其中性点和发电机正、负极间分别接一个较小功率的整流二极管,见图负极间分别接一个较小功率的整流二极管,见图3-9。下一页上一页第二节第二节 硅整流发电机的原理及特性硅整流发电机的原理及特性其作用是对中性点处的高次谐波进行整流,将其输出电流叠加在输出其作用
25、是对中性点处的高次谐波进行整流,将其输出电流叠加在输出端,以提高发电机的输出功率。实践证明,发电机接入中性点二极管端,以提高发电机的输出功率。实践证明,发电机接入中性点二极管后,当发电机转速达到后,当发电机转速达到5000r/min时,功率可提高时,功率可提高10%15%。三、硅整流发电机的特性输出特性三、硅整流发电机的特性输出特性 1.输出特性输出特性 输出特性是指在发电机端电压保持额定值不变的情况下,输出电流输出特性是指在发电机端电压保持额定值不变的情况下,输出电流与转速之间的关系。硅整流发电机的输出特性曲线如图与转速之间的关系。硅整流发电机的输出特性曲线如图3-10(a)所示。所示。n1
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