汽车交流发电机简介-汽车电器设备构造与检修

2023-08-19 理论教育版权反馈

【摘要】：图2.14充电系统简图交流发电机的构成普通硅整流发电机主要由三相同步交流发电机和六只二极管组成的三相桥式全波整流器两大部分组成。图2.18三相绕组连接方法3)整流器交流发电机整流器的作用是将定子绕组产生的三相交流电整流成为直流电。图2.20皮带轮6)风扇为保证发电机在工作时不致因温升过高而损坏,在发电机上装有风扇。图2.21磁铁在线圈中旋转将交流电变为直流电的整流原理,如图2.23所示。

（1）交流发电机的作用

交流发电机的作用是当发动机所需电压高于蓄电池电压时,能及时向蓄电池充电,并向全车除起动机外的所有用电设备直接供电。发电机是汽车上的主要电源,它与蓄电池并联,由汽车发动机驱动,如图2.14所示。

pagenumber_ebook=49,pagenumber_book=43

图2.14　充电系统简图

（2）交流发电机的构成

普通硅整流发电机主要由三相同步交流发电机和六只二极管组成的三相桥式全波整流器两大部分组成。交流发电机主要有转子、定子、整流器、前后端盖和电刷总成、皮带轮、风扇、电压调节器等部件,如图2.15所示。

pagenumber_ebook=49,pagenumber_book=43

图2.15　发电机的总体结构

1—前端盖;2—皮带轮;3—风扇;4—转子轴;5—轴承;6—电刷;7—后罩盖;8—调节器;9—集流环;10—转子总成;11—后端盖;12—定子总成

1)转子

转子是交流发电机的磁场部分,通电产生磁场。转子由转子轴、励磁绕组、两块爪形磁极、集电环等组成,如图2.16所示。

pagenumber_ebook=50,pagenumber_book=44

图2.16　转子

转子轴上压装着两块爪极,两块爪极各有6个由低碳钢制成的鸟形磁极,空腔内装有磁轭(也称为铁芯),用于导磁。磁轭上绕有磁场绕组(又称为磁场绕组或转子线圈),磁场绕组的两根引线分别焊在与转子轴绝缘的两滑环上。滑环由两个彼此绝缘的铜环组成,它与装在后端盖上的两个电刷相接触,两个电刷通过引线分别接在两个螺钉接线柱上,即“F”和“-”上。

当两滑环通入直流电时(通过电刷),磁场绕组中就有电流通过,并产生轴向磁通,使得爪极一块被磁化为N极,另一块被磁化为S极,从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时,就形成了旋转的磁场。

2)定子

定子也称为电枢,其作用是产生感应电动势。定子主要由定子铁芯和定子绕组组成,如图2.17所示。定子铁芯由内圈带槽的硅钢片叠成,定子绕组的导线就嵌放在定子铁芯的槽中。

pagenumber_ebook=50,pagenumber_book=44

图2.17　定子的结构

1—中性点;2,3,4—定子绕组端子

定子槽内置有三相对称绕组,三相绕组大多数用星形(Y)连接,也有用三角形(△)连接的,都能产生三相交流电。星形连接有低速发电性能好的优点,所以目前车用发电机多采用星形连接,即每相绕组的首端分别与整流器的硅二极管相连,每相绕组的尾端连接在一起,形成中性点。三相绕组连接方法如图2.18所示。

pagenumber_ebook=50,pagenumber_book=44

图2.18　三相绕组连接方法

3)整流器

交流发电机整流器的作用是将定子绕组产生的三相交流电整流成为直流电。

交流发电机整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路,6只整流管分别压装(或焊装)在两块板上,如图2.19所示。

pagenumber_ebook=51,pagenumber_book=45

图2.19　整流器

安装二极管的散热板称为整流板(也称为元件板),通常用合金制成以利散热。现代汽车用交流发电机都有两块整流板,安装3只正极管子的整流板(装在外侧)称为正整流板,安装3只负极管子的整流板(装在内侧)称为负整流板。两块板子绝缘地安装在一起,它与后端盖用尼龙或其他绝缘材料制成的垫片隔开且固定在后端盖上。

4)前后端盖和电刷总成

端盖一般分为前端盖和后端盖两部分,起固定转子、定子、整流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造,一是可以有效地防止漏磁,二是铝合金散热性能好,而且能够减轻发电机的质量。

前端盖铸有支脚、调整臂和出风口。后端盖上铸有支脚和进风口,而且还装有电刷总成。

电刷总成由电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷的作用是将电源通过滑环引入磁场绕组,由石墨制成。电刷架内装电刷和弹簧,利用弹簧的弹力与滑环紧密接触,多采用酚醛玻璃纤维塑料模压而成或用玻璃纤维增强尼龙制成。

5)皮带轮

皮带轮通常用铸铁或铝合金制成,也有用薄钢板卷压而成的,分为单槽、双槽和多楔形槽3种,利用半圆键装在风扇外侧的转轴上,再用弹簧垫片和螺母紧固,如图2.20所示。

pagenumber_ebook=51,pagenumber_book=45

图2.20　皮带轮

6)风扇

为保证发电机在工作时不致因温升过高而损坏,在发电机上装有风扇。一般用钢板冲制而成或用铝合金压铸而成。

对于只有一个风扇的发电机,其风扇均装在前端盖和皮带轮之间。

7)电压调节器

电压调节器是把发电机输出电压控制在规定范围内的调节装置。其功用是在发电机转速和发电机上的负载发生变化时自动控制发电机电压,使其保持恒定,防止发电机电压过高而烧坏用电设备和导致蓄电池过量充电,同时也防止发电机电压过低而导致用电设备工作失常和蓄电池充电不足。

交流发电机的输出电压正比于交流发电机的感应电动势,即

U∝Eϕ=Cenϕ∝CenIf

当转速升高时,Eϕ增大,输出端电压U升高;当转速升高到一定值时(空载转速以上),输出端电压达到极限,要想使发电机的输出电压U不再随转速的升高而上升,只能通过减小磁通ϕ来实现。又因磁极磁通ϕ与励磁电流If成正比,减小磁通ϕ也就是减小励磁电流If。

所以,交流发电机调节器的工作原理是当交流发电机的转速升高时,调节器通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通ϕ,使发电机的输出电压U保持不变。

电压调节器通过触点开闭,接通和断开磁场电路,或利用大功率三极管的导通和截止,接通和断开磁场电路,来改变磁场电流If的大小。

（3）交流发电机的工作原理

发电机转子总成由发动机通过皮带驱动旋转,磁场绕组中有电流通过,产生磁场,使转子轴上的两块爪形磁极磁化,形成N极和S极,如图2.21所示。当转子旋转时磁极在定子总成铁芯间穿过,形成旋转磁场与三相定子绕组产生相对运动,三相定子绕组中产生三相交流电动势,相互间频率相同、幅值相等、相位互差120°(电角度),如图2.22所示。三相交流电动势经由6个硅二极管组成的桥式整流电路整流后变成直流电通过电枢接柱向外输出。

pagenumber_ebook=52,pagenumber_book=46