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車用交流發(fā)電機基礎(chǔ)知識介紹收藏
車用交流發(fā)電機基礎(chǔ)知識介紹
一、 發(fā)電機的作用及特點
1、 發(fā)電機是汽車電氣系統(tǒng)的兩個主要電源之一，與蓄電池并聯(lián)工作。在發(fā)電機發(fā)出的電能多于汽車電器所消耗的電能時，它將多余的電能通過充電的方式儲存在蓄電池中；當(dāng)汽車電器用電超過發(fā)電機所輸出電能時，由蓄電池補充不足的電能（發(fā)動機啟動時起動機消耗的電能也由蓄電池提供）。充電和放電的過程由發(fā)電機與蓄電池兩端的電勢自動調(diào)節(jié)。
圖一 發(fā)電機接線示意圖
2、 發(fā)電機的特點與汽車電系特點密切相關(guān)。它采用單線制，負(fù)極搭鐵（少數(shù)用于某些特定場合的發(fā)電機采用雙線制）；輸出三相直流電，因此需要整流；因汽車電器的需要，輸出穩(wěn)定的電壓，因此需與調(diào)節(jié)器搭配使用；輸出電動勢與轉(zhuǎn)速成正比，在調(diào)節(jié)器作用下，輸出實際電流取決于車上實際使用的負(fù)載大?。òㄐ铍姵貭顩r），同時自身有限流功能，每個發(fā)電機都有一個**大輸出電流。
二、 發(fā)電機的種類
汽車用交流發(fā)電機可按總體結(jié)構(gòu)、整流器結(jié)構(gòu)、搭鐵型式、散熱型式等多方面進(jìn)行分類。按總體結(jié)構(gòu)可分為：
1）普通交流發(fā)電機：無特殊裝置和特殊功能的發(fā)電機，如JF1521；
2） 整體式交流發(fā)電機：內(nèi)裝電子調(diào)節(jié)器的交流發(fā)電機，如JFZ1521；
3） 無刷交流發(fā)電機：無電刷和集電環(huán)結(jié)構(gòu)的交流發(fā)電機，如康明斯發(fā)電機JFW2621；
4） 帶泵交流發(fā)電機：帶真空制動助力泵的交流發(fā)電機，如供朝柴的JFB2729；
5） 永磁交流發(fā)電機：轉(zhuǎn)子磁極采用永磁材料的交流發(fā)電機，如廣西梧州金卓公司生產(chǎn)的JFY系列發(fā)電機。
上述分類并不相互排斥，一種發(fā)電機可以有上述的幾種特征。隨著新技術(shù)的應(yīng)用，混合勵磁式等結(jié)構(gòu)的發(fā)電機也開始出現(xiàn)。
按整流器結(jié)構(gòu)不同，發(fā)電機可分為：
1) 六管交流發(fā)電機：其整流器由六只硅整流二極管組成三相橋式全波整流電路；有的采用單個的硅二極管壓裝，也有的采用在極板上燒結(jié)硅管組成整流組件。
2) 八管交流發(fā)電機：其整流器有八只二極管，除了六只組成三相橋式全波整流外，在定子繞組中性線輸出端也接有二只二極管，用以對三相電路不均衡產(chǎn)生的中性點波形進(jìn)行整流。
3) 九管交流發(fā)電機：在六管交流發(fā)電機的基礎(chǔ)上又增加了三只勵磁二極管，組成兩套三相橋式全波整流電路，提供電壓檢測點和勵磁電流。
4) 十一管交流發(fā)電機：在八管交流發(fā)電機的基礎(chǔ)上，其整流器增加了三只勵磁二極管。
圖二 發(fā)電機整流電路
按勵磁繞組搭鐵型式不同，發(fā)電機可分為：
1) 內(nèi)搭鐵型發(fā)電機：勵磁繞組的一端與發(fā)電機端蓋相連接的發(fā)電機。
2) 外搭鐵型發(fā)電機：勵磁繞組的一端經(jīng)調(diào)節(jié)器后搭鐵的交流發(fā)電機。
由于整體式發(fā)電機調(diào)節(jié)器裝在發(fā)電機內(nèi)部，不論是內(nèi)搭鐵還是外搭鐵對汽車電路均無影響，因此內(nèi)、外搭鐵型式的區(qū)別只針對非整體式發(fā)電機；在使用時，它必須與同樣搭鐵型式的調(diào)節(jié)器配用。
交流發(fā)電機按散熱型式可分為：
1) 交流發(fā)電機：其兩端端蓋密封，端蓋上制有很多散熱肋，通過風(fēng)扇帶動空氣流通使端蓋散熱。這種型式散熱效果較差，只適用于小功率、有特殊使用環(huán)境要求的場所。
2) 普通單外風(fēng)扇發(fā)電機：在兩端蓋上制有通風(fēng)孔，通過風(fēng)扇抽風(fēng)，使冷空氣流經(jīng)電機內(nèi)部帶走熱量，散熱效果一般。
3) 內(nèi)外風(fēng)扇發(fā)電機：在端蓋外面和內(nèi)部各裝有一個風(fēng)扇，通過抽風(fēng)實現(xiàn)散熱，散熱效果較好。
4) 雙內(nèi)風(fēng)扇發(fā)電機：在兩端蓋內(nèi)裝有兩風(fēng)扇，分別裝在兩磁極背面。這種散熱效果好，但成本較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，一般用在乘用車等功率要求較高的場合。
5) 液冷發(fā)電機：它是隨著現(xiàn)代汽車電器的不斷增多，對發(fā)電機功率要求不斷增大的情況下由歐美發(fā)達(dá)國家新近研制出的一種新型結(jié)構(gòu)發(fā)電機。與傳統(tǒng)風(fēng)冷式發(fā)電機不同，它采用水、油等液體作為傳熱介質(zhì)，目前在豪華大客車上已開始使用。
三、 發(fā)電機的發(fā)電原理
發(fā)電機的發(fā)電過程是一個利用電磁轉(zhuǎn)換原理將機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程，它可以分為以下幾個步驟：
1) 產(chǎn)生磁場 發(fā)電機在未發(fā)電前由蓄電池供給其初始勵磁電流（發(fā)電機發(fā)電后由自身提供）。接通點火開關(guān)，蓄電池電勢加在發(fā)電機激磁線圈兩端，產(chǎn)生勵磁電流，從而在線圈的鐵芯中產(chǎn)生磁場。
2) 磁場形成回路，切割定子線圈 產(chǎn)生的磁場在發(fā)電機中的傳遞回路如下：磁軛和軸→爪極一端→定子鐵芯→另一端爪極→磁軛和軸。其間需要通過兩次轉(zhuǎn)子外圓與定子鐵芯內(nèi)圓之間的主間隙，并切割嵌在定子鐵芯槽中的定子線圈。同時，當(dāng)發(fā)動機啟動后，通過皮帶傳動將機械能輸入到發(fā)電機，帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于每個爪極在圓周方向上布置有多個爪，在爪與爪之間是空位，因此在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，切割每一組定子線圈的磁場強度是循環(huán)變化的。對汽車發(fā)電機而言，這種變化被設(shè)計為三相正弦波形。
3) 產(chǎn)生交流電 定子線圈受變化的磁場切割后將產(chǎn)生對應(yīng)波形的三相交流電動勢，這種電動勢加在負(fù)載兩端時便會產(chǎn)生三相交流電流。
4) 整流和調(diào)壓 產(chǎn)生的三相交流電流通過三相橋式整流電路整流為直流電。同時調(diào)節(jié)器通過控制激磁電流的通斷將發(fā)電機輸出電壓維持在相對恒定的范圍內(nèi)，滿足汽車電器的需要。
四、 發(fā)電機的結(jié)構(gòu)
交流發(fā)電機雖然有很多種類，但基本結(jié)構(gòu)大致相同，都包括轉(zhuǎn)子、定子、整流器、端蓋、風(fēng)扇、皮帶輪等幾大部分。下面以我公司JFZ2721發(fā)電機的結(jié)構(gòu)來作一下簡介。
1）定子 由定子鐵芯和定子繞組組成。定子鐵芯由內(nèi)圓帶槽的環(huán)狀硅剛片疊壓而成；定子繞組則采用漆包圓銅繞組線繞制而成，安放在定子鐵芯的槽內(nèi)。定子繞組間與定子鐵芯間采用聚酯薄膜帶絕緣，同時用槽楔將繞組固定，防止繞組竄動、脫落。為提高定子繞組的絕緣、散熱和機械性能，繞組嵌入鐵芯后應(yīng)進(jìn)行浸漆處理。
定子繞組為三相對稱繞組，三相繞組的聯(lián)接方法有星形（Y形）和三角形（△形）兩種。三相繞組的繞制方法是使三相繞組能產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位互差120°（電角度）的三相對稱電動勢，為此在繞制和嵌放時應(yīng)按照一定的繞組規(guī)范進(jìn)行，并確定合理的安放位置。
2）轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生磁場，它主要由磁軛、磁場繞組、爪極和集電環(huán)等組成。爪極有兩塊，每塊上都有多個鳥嘴形磁極，兩塊爪極之間裝有磁軛和磁場繞組；磁場繞組裝在磁軛外部，中間用絕緣架隔開，通過磁軛一起壓裝在轉(zhuǎn)子軸上。
集電環(huán)由兩個彼此絕緣的銅環(huán)組成，壓裝在軸上，銅環(huán)與軸絕緣。磁場繞組的兩端分別與兩個銅環(huán)焊接在一起。兩個銅環(huán)在發(fā)電機工作時分別與發(fā)電機的兩個電刷相接觸，使磁場繞組中保持電流通過。
3)整流器 交流發(fā)電機的整流器由多只硅整流二極管組成，其基礎(chǔ)是由六只二極管構(gòu)成三相橋式整流電路，將三相繞組感應(yīng)出的交流電變?yōu)橹绷麟姟?/div>
汽車用交流發(fā)電機用硅整流二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理與一般工業(yè)用硅整流二極管基本相同，但其外形結(jié)構(gòu)有要求有所不同?，F(xiàn)在主要應(yīng)用的型式有兩種：一是將二極管的PN結(jié)直接燒結(jié)在金屬散熱板上；二是將二極管壓裝在金屬散熱板的孔中使用。
整流二極管的引出電極有正極和負(fù)極之分，引出電極為二極管正極的稱為正極管；引出電極為負(fù)極的稱為負(fù)極管，六管發(fā)電機有三只正極管和三只負(fù)極管。散熱板一般用鋁板或銅板制成，又稱整流板，安裝三只負(fù)極管的整流板稱為負(fù)整流板；安裝三只正極管的整流板稱為正整流板。負(fù)整流板與端蓋碰在一起為發(fā)電機負(fù)極；正整流板用螺栓或引線引出，為發(fā)電機的正極，標(biāo)記為“B”。
4）端蓋 發(fā)電機有前后兩個端蓋，主要作用是支撐發(fā)電機其它部件，傳導(dǎo)散熱，并把發(fā)電機與發(fā)動機支架聯(lián)接起來。發(fā)電機用端蓋通常用鋁合金壓鑄而成，這種鋁合金不導(dǎo)磁，并且具有重量輕、散熱性能好的特點，適合發(fā)電機防漏磁的需要。前端蓋緊挨皮帶輪，承載驅(qū)動的主要分力，因而選用的軸承要大于后端，故也稱為驅(qū)蓋。整流器等電子元器件裝在發(fā)電機后部，靠后端蓋提供安裝位，因此也把后蓋稱為電蓋。在兩端蓋上制有掛角，掛角上的安裝孔用來與發(fā)動機支架配合，將發(fā)電機固定在發(fā)動機上。
5）電刷組件 由電刷、電刷架和電刷彈簧組成，如下圖所示。電刷安裝在電刷架的孔內(nèi)，借彈簧張力使電刷與集電環(huán)保持良好接觸。電刷用銅粉和石墨粉模壓而成，電刷架則用酚醛玻璃纖維塑料模壓而成。每臺發(fā)電機有兩只電刷，每只電刷上都有一根引線接到發(fā)電機后端蓋的接線柱上或直接搭鐵。
6）調(diào)節(jié)器 它的作用是控制發(fā)電機的輸出電壓在一定范圍內(nèi)。從發(fā)電機或蓄電池上采集電壓信號，通過控制激磁回路的通和斷來調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電壓。當(dāng)電壓低于設(shè)定值時，維持激磁回路導(dǎo)通；當(dāng)電壓高于設(shè)定值時將激磁回路關(guān)斷，通常汽車調(diào)節(jié)器設(shè)定電壓為14.2±0.2/28±0.3。
7）其它零件 發(fā)電機上還裝有皮帶輪、風(fēng)扇等其它零部件，其中皮帶輪與轉(zhuǎn)子部件聯(lián)接在一起，依靠皮帶輸入機械能；風(fēng)扇也裝在轉(zhuǎn)子部件的軸上，通過旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)發(fā)電機的通風(fēng)散熱。
五、 發(fā)電機的性能參數(shù)
發(fā)電機除外形尺寸要求外，其性能參數(shù)更為重要，其中主要有三項：空載性能、負(fù)載性能和調(diào)節(jié)電壓值，下面列有一個發(fā)電機的輸出曲線供參考。
1）空載性能 用空載轉(zhuǎn)速指標(biāo)衡量（又稱零電流轉(zhuǎn)速、起始發(fā)電轉(zhuǎn)速），它是指發(fā)電機在輸出電動勢達(dá)到規(guī)定值要求，但尚未輸出電流時的轉(zhuǎn)速，用n0表示。對于帶充電指示燈的發(fā)電機，由于指示燈本身有一定功率，其首次熄滅時的轉(zhuǎn)速往往高于零電流轉(zhuǎn)速。因此，在現(xiàn)場出于大批量生產(chǎn)的需要我們一般規(guī)定一個另外的熄燈轉(zhuǎn)速指標(biāo)用于驗收。
2）負(fù)載性能 發(fā)電機在調(diào)節(jié)器完全導(dǎo)通，電壓恒定的情況下輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，實際中一般檢測兩個指標(biāo)：**小工作電流和額定電流。**小工作電流指發(fā)電機在1500r/min時輸出的電流，此時發(fā)動機往往處于怠速狀態(tài)；額定電流指發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速5000r/min(有的規(guī)定為6000r/min)時輸出的電流，此時發(fā)動機往往處于穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速狀態(tài)。額定電流一般標(biāo)示在發(fā)電機銘牌上。
發(fā)表于 @ 2008年06月05日 10:15:00 |點擊數(shù)（）
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