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交流发电机及电压调节器

来源:99网



课程名称

汽车电气设备构造与维修

交流发电机及电压调节器

任课教师


授课日期


授课班级


2

总 课 时

72

教学方式

讲授(采用多媒体演示)

教学目的与 要 求

应知能力:
1)了解交流发电机的结构特性;
2)掌握交流发电机及电压调节器的工作原理;应会能力:
学会进行电路分析;

重 点难 点

重点:
1)交流发电机的工作原理;
2)电压调节器的工作原理;
难点:
1)交流发电机的工作原理;
2)电压调节器的工作原理;

教学准备

工量具、仪器、教具
www

机件、原材料


多媒体教室
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发电机,发电机解剖模型

作业布置

1、复习交流发电机的工作原理;
2、复习电压调节器的工作原理;



课 后分 析



序号

教 学 内 容

教学方法





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提问:(5 分钟)
1、蓄电池充放电特性分别是什么?

2、蓄电池的种类:

导入新课

课题:交流发电机及电压调节器(一)

教学目标
1.应知能力:
1)了解交流发电机的结构特性;
2)掌握交流发电机及电压调节器的工作原理;2.应会能力: 学会进行电路分析;
理论讲解(75 分钟)

一.交流发电机的优点:

1体积小、重量轻;

2输出功率大;

3低速充电性能好;

4对无线电干扰小; www.taodocs 普通式、整体式、带泵式、无刷式、永磁式

2按磁场绕组搭铁方式分:

下载

内搭铁、外搭铁
3按装用的二极管数量分:

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〈启发提问〉

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〈讲解说明〉

〈板书〉

〈讲解说明〉

〈板书〉

.com〈讲解说明〉

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六管的、八管的、九管的、十一管的三、交流发电机的构造

汽车用交流发电机,多采用三相同步交流发电机,由6 只二极管构

成三相桥式全波整流器。各国生产的交流发电机都大同小异,主要由定

子、转子、电刷、整流二极管、前后端盖、风扇及带轮等组成。有的还

将调节器与发电机装在一起。

转子用来建立磁场。定子中产生的交变电动势,经过二极管整流器

整流后输出直流电。JF132 型交流发电机的组件图见图2l

1、组成磁场绕组、滑环及轴等组成:交流发电机的转子是发电机的磁场部分,它主要由两块爪极、(一)转子

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3、检测:
(1)测激磁绕组电阻R=3 (2)测滑环与轴之间的绝缘性(3)观察铁芯分布的均匀性 (4)观察滑环的光洁度
(5)测转子的径向跳动
(二)定子
1、组成:定子是产生和输出交流电的部件,又叫电枢,由定子铁心和 定子绕组组成。定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠 成。定子槽内置有三相对称绕组,三相绕组大多数采用Y 形(星

2、作用:产生三相交流电(导线切割磁力线) 形)联结,也有用凸形联结的。 下载

3、检测: (1)测各相绕组间电阻值应小于1 欧姆; 无水

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(2)测线圈与铁芯之间的绝缘性。

(三)整流器
1、组成:六只硅二极管(其中三只正二极管──装在元件板上;三只负二极管──装在后端盖上)形成三相全波桥式整流。

2、作用:将交流电变成直流电
3、检测:
(1)性能检测------二极管正向导通,反向截止;
(2)极性判断------当二极管导通时,黑表棒接的是辫子,此二极管为正二极管;

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(四)其它
炭刷、炭刷架、前、后端盖、风扇、皮带轮等;四、交流发电机的工作原理
(一)工作原理
1、发电原理
Ea=EmSint
Eb=EmSin(t-120
Ec=EmSin(t-240

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(二)整流原理

正极管导通是:加在正极管上的正向电压最高的管子导通。

负极管导通是:加在负极管上的反向电压最低的管子导通。

六管交流发电机的整流装置实际是一个由6 个硅整流二极管组成

的三相桥式整流电路,见图215a)。3 个二极管VD2VD4VD6

成共阳极组接法,3 个二极管VD1VD3VD5 组成共阴极组接法。每个

时刻有2 个二极管同时导通,其中一个在共阴极组,一个在共阳极组,


同时导通的两个管子总是将发电机的电压加在负荷两端,15c)。

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t0 时,C 相电位最高,而B 相电位最低,所对应的二极管

VD5VD4 均处于正向导通。电流从绕组C 出发,经VD5负载RL→VD4

绕组B 构成回路。由于二极管的内阻很小,所以此时发电机的输出电压

可视为BC 绕组之间的线电压。 下载

t1t2 时间内,A 相的电位最高,而B 相电位最低,故对应VD无水

VD。处于正向导通。同理,交流发动机的输出电压可视为AB 绕组之

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间的线电压。

t。-t。时间内,A 相电位最高,而C 相电位最低,故VD1VD6

处于正向导通。同理,交流发动机的输出电压可视为AC 绕组之间的

线电压。

以次类推,周而复始,在负载上便可获得一个比较平稳的直流脉动

电压。交流发动机输出电压的平均值为

Uav2.34 UΦ

式中,Uav——输出直流电压平均值(单位:v);

UΦ——发电机相电压有效值(单位:v)。

(三)激磁方式

汽车用交流发电机的励磁方法与一般工业用交流发电机不同。在无外接

直流电源的情况下,也可利用磁极的剩磁自励发电,但由于交流发电机

转子的剩磁较弱,发电机只有在较高转速时,才能自励发电,因而不能

满足汽车用电的要求。为了使交流发电机在低速运转时的输出电压满足

汽车上用电的要求,在发电机开始发电时,采用他励方式,即由蓄电池

提供励磁电流,增强磁场,使电压随发电机转速很快上升。这就是交流

发电机低速充电性能好的主要原因。当发电机输出电压高于蓄电池电压,

供给,这种励磁方式称为自励。由此可见,汽车交流发电机在输出电压一般发电机的转速达到 1000 rmin 左右时,励磁电流便由发电机自身

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果,可以绘出一条Uf(n) 的空载特性曲线,见图:

从曲线可以看出,随着转速的升高,端电压上升较快。由他励转入自励

发电时,即能向蓄电池进行补充充电。这进一步证实了交流发电机低速

充电性能好的优点。空载特性是判定交流发电机充电性能是否良好的重

要依据。

(二)输出特性

输出特性也称负载特性或输出电流特性,它是在发电机保持输出电压一下载

定时,发电机的输出电流与转速之间的关系。一般对标称电压为 12

V 的硅整流发电机,其输出电压恒定在 14 V;对标称电压为 24 V 的发无水

电机,其输出电压恒定在 28 V。通过试验可以测得一条If(n) 的输出

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特性曲线,见图:

由输出特性可以看出发电机在不同转速下输出功率的情况,它表明: 发电机只需在较低的空载转速n1 时,就能达到额定输出电压值,因此其具有低速充电性能好的优点。空载转速值是选定传动比的主要依据。

发电机转速升至满载转速n2 时,即可输出额定功率的电能,因 此其具有发电性能优良的特点。空载转速值和满载转速值是使用中判断 发电机技术性能优劣的重要指标,发电机出厂技术说明书中均有规定。 使用中,只要测得这两个数据,与规定值相比即可判断发电机性能是否 良好。
当转速升到某一定值以后,输出电流就不再随转速的升高和负荷www.taodocs果,可以绘出一条Uf(n) 的空载特性曲线,见图:

发电机的转速越高,端电压越高,输出电流也越大。转速对端电压的影响较大。

六、交流发电机性能的改善
有的交流发电机除具有组成三相桥式整流电路的6 个二极管外,下载具有2 个中性点二极管,其接线柱的记号为“N。中性点对发电机外壳(即搭铁)之间的电压UN 是通过3 个负极管三相半波整流得到的直流电压,无水所以UN=(l2Uo 中性点电压一般用来控制各种继电器如磁场继电

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器、充电指示灯继电器等。

有的交流发电机还利用中性点的输出提高发电机的输出功率,见图:

发电机高速时,当中性点电压的瞬时值高于输出电压(平均电压14 V

时,从中性点输出的电流见图(a),其输出电路为:定子绕组→中性点

二极管VD7负载(包括蓄电池)→负极管→定子绕组。当中性点电压

瞬时值低于搭铁电位时,流过中性点二极管VD8 的电流见图(b),其输

出电路为:定子绕组→正极管→B 接线柱→~负载(包括蓄电池)→中

性点二极管VD8定子绕组。

实验证明,加装中性点二极管后,在发电机转速超过 2 000 r min 时,其输出功率可提高 11%~15%。

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当交流发电机输出电流时,中性点的电压含有交流成分,即中性点三次谐波电压,且幅值随发电机的转速而变化,见图。

七、交流发电机的调节器
(一)调节器的功用:E=Cnφ
n↑---Φ↓--- Φ=L * I ↓ ---I ↓=U/R ↑+Rf
(二)电压调节原理
使其保持稳定。通过改变激磁回路的电阻值,来调节发电机的输出电压,
(三)调节器的分类
1、电磁振动式调节器
按触点的对数分:单级式、双级式
按组成的联数分:单联式、双联式

2、电子调节器
按结构形式分:晶体管式、集成电路式②按安装方式分:外装式、内装式
按搭铁形式分:内搭铁、外搭铁

下载无水

按功能的多少分:单功能、多功能

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〈板书〉
〈讲解说明〉〈板书〉

〈板书〉
〈讲解说明〉

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八、电磁震动式调节器

(一)双级式电压调节器

双级式电压调节器工作过程:

发动机起动并闭合点火开关时,发电机转速很低,其端电压低于蓄电池端电压,调节器低速触点闭合,由蓄电池向发电机提供他励励磁电流。此时的励磁电路为:蓄电池正极→电流表→点火开关→调节器火线接线S低速触点K1衔铁→调节器磁场接线柱F发电机励磁绕组→搭铁→蓄电池负极。这种情况下,用电设备均由蓄电池供电,电流表指向“-”的一侧,调节器不工作。

当发电机转速升高,其端电压略高于蓄电池的端电压但 低于14 V 时,调节器低速触点仍闭合,发电机由他励转入自 励而正常发电。励磁电路基本不变,只是蓄电池被发电机取代。www.taodocs 作状态,工作电路为:发电机正极→点火开关→调节器火线接 线柱SR1R3搭铁→发电机负极。

下载
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当发动机升至较高转速,发电机的电压达到第一级调压

值时,调节器线圈中的铁心电磁力克服弹簧力,使低速触点K1

R2,而R2 阻值比R1 大得多,端电压下降,打开,但尚不能使高速触点K2 闭合。因为励磁电路中串入R1

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如此循环下去,在低速触点不断开合振动下实现第一级电压的

调节工作。一级调压的励磁电路为:发电机正极→点火开关→

调节器火线接线柱SR1R2调节器磁场接线柱F发电机励

磁绕组→搭铁→发电机负极。

发动机高速运转时,发电机的电压将超过第一级调压值,

达到第二级调压值,调节器线圈中的铁心电磁力远大于弹簧力,

使高速触点K2 闭合,立即将励磁电路短接搭铁。于是励磁电流

急速减小,电压下降,高速触点打开;高速触点打开之后,励下载

磁电路又被接通,励磁电流又增大,电压又上升,高速触点又无水

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闭合。如此循环下去,在高速触点不断开合振动下实现第二级

电压的调节工作。二级调压高速触点闭合时的励磁电路短接回

路为:搭铁→高速触点K2衔铁→磁轭→调节器磁场接线柱F

发电机励磁绕组→搭铁。

发动机停转时,断开点火开关,发电机不发电,调节器

恢复到不工作状态,即低速触点K1 常闭,高速触点K2 常开,

电流表指针回到零位。

课后总结(5 分钟)
1、交流发电机的结构特性;
2、交流发电机及电压调节器的工作原理;
作业布置(5 分钟)
1、复习交流发电机的工作原理;
2、复习电压调节器的工作原理;
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