第二章 交流发电机及调节器

1. 第二章 交流发电机及调节器

2. 第二章 交流发电机及调节器 本章的任务： （一）了解交流发电机的结构、工作原理和特性; （二）掌握交流发电机的检测和试验方法 （三）了解交流发电机输出电压是如何控制的; （四）掌握电子调节器的工作原理和检测方法; （五）掌握充电系的组成及电路; （六）常见故障及诊断、排除。

3. 第一节 概述 一、发电机的功用 发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。

4. 第一节 概述 二、汽车发电机 汽车用发电机可分为： 直流发电机和交流发电机 目前汽车采用三相交流发电机，内部带有二极管整流电路，将交流电整流为直流电，所以，汽车交流发电机输出的是直流电。

5. 第一节 概述 三、交流发电机的电压调节器 交流发电机必须配装电压调节器才能工作，电压调节器对发电机的输出电压进行控制，使其保持基本恒定，以满足汽车用电器的需求。

6. 第二节交流发电机工作原理

7. 第二节 交流发电机工作原理一、发电原理（图） • 由发动机带动发电机转子旋转 • 由电刷给转子通电（励磁）产生磁场（有刷交流发电机，无刷直接通电） • 由定子产生交变感应电动势 • 由整流器整流为直流电输出

8. 一、发电原理 当外电路通过电刷使磁场绕组通电时，便产生磁场，使磁极磁化为N极和S极。当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便产生交变的感生电动势。这就是交流发电机的发电原理。

9. 一、发电原理1、交流感生电动势的频率 交流电动势的变化频率f与发电机的转速n、磁极对数p成正比：

10. 一、发电原理2、三相交流感生电动势幅值 1）交流电动势的波形近似正弦波（因转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律） 2）三相电动势对称（因三相绕组对称安置）

11. 一、发电原理2、三相交流电动势幅值表达式 式中 Em－每相电动势的最大值 Eф－每相电动势的有效值 w－电角速度（ w＝2πf）

12. 一、发电原理3、每相绕组中电动势的有效值 式中：K-绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关的系数 ) N-每项匝数（匝） f－频率（Hz） φ-每极磁通（Wb） Ce-电机常数（Ce＝4.44KNp/60） 称Eф为相电动势。

13. 由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数Ce不变），相电动势Eф和发电机转速、磁通成正比。由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数Ce不变），相电动势Eф和发电机转速、磁通成正比。

14. 二、 交流发电机整流原理 交流发电机三相交流电经6只硅整流二极管组成的全波桥式整流电路整流后，变为直流电输出

15. 二、 交流发电机整流原理（三相全波桥式整流）

16. 二、 交流发电机整流原理（三相全波桥式整流） 0～t1瞬时

17. 二、交流发电机整流原理（三相全波桥式整流）二、交流发电机整流原理（三相全波桥式整流） t1～t2瞬时

18. 二、交流发电机整流原理（三相全波桥式整流）二、交流发电机整流原理（三相全波桥式整流） t2～t3瞬时

19. 二、 交流发电机整流原理 三只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通； 三只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。 每一瞬时都有一个正极和一个管导通 ，使电路形成回路。这样，通过用电器的就是直流电。

20. 关于中性点电压的讨论 理论上中性点电压: 实际上中性点电压为：

21. 关于中性点电压的讨论 1、可以用来控制各种用途的用电器 2、还可以对其整流，协同发电机输出。（8管或11管交流发电机）

22. 三、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。

23. 三、交流发电机的励磁 1、定义：将电源引入到磁场绕组，使之产生磁场称为励磁。 2、交流发电机励磁两种方式： 1）自励 2）他励

24. 三、交流发电机的励磁 1）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。这种供给磁场电流的方式称为他励发电。

25. 3.交流发电机的励磁 2）自励 当发电机有能力对外供电时，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。

26. 三、交流发电机的励磁电路如图2-16（6管内搭铁交流发电机）电磁振动式调节器三、交流发电机的励磁电路如图2-16（6管内搭铁交流发电机）电磁振动式调节器

27. 三、交流发电机的励磁电路如图2-16（6管内搭铁交流发电机）三、交流发电机的励磁电路如图2-16（6管内搭铁交流发电机）

28. 三、交流发电机的励磁电路如图2-16（6管外搭铁交流发电机）三、交流发电机的励磁电路如图2-16（6管外搭铁交流发电机）

29. 三、交流发电机的励磁电路如图2-16 图2-16的电路有一个缺点： 发动机熄火后，如果司机忘记关断点火开关，蓄电池会经调节器一直给磁场绕组供电。 1）时间过长会烧坏磁场绕组 2）会造成蓄电池过度放电

30. 三、交流发电机的励磁电路如图2-17带充电指示灯的电路（9管内搭铁交流发电机） 电子调节器 发电机电压小于蓄电池时 充电指示灯发亮

31. 充电指示灯的作用 1、提示驾驶员在发动机熄火后关掉点火开关。 2、可以指示发电机是否有故障

32. 第三节 交流发电机的构造（普通） 交流发电机的结构分以下几部分: 风扇 带轮 端盖 定子 电刷组件 整流器 转子

33. 一、转子 • 1．功用：产生 旋转磁场 • 2．组成： • 1）转子轴 • 2）集电环 • 3）爪极 • 4）磁轭 • 5）磁场绕组

34. 转子——产生旋转磁场

35. 转子——产生旋转磁场 当励磁绕组有电流通过时，便产生磁场，转子轴上的两个爪极分别被磁化为N极和S极。如下页图所示 当转子旋转时，磁极交替地在定子铁心中穿过，形成一个旋转的磁场，磁力线和定子绕组之间产生相对运动，在三相绕组中产生交流感应电动势。

37. 二、定子（又叫电枢） 1．功用：产生交流 （交变）电动势 2．组成： 1）定子铁心 2）定子绕组

38. 二、定子

39. 二、定子 • 定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。 • 定子绕组有三组线圈，对称的嵌放在定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法和三角形接法两种，如图3－5a、b所示，都能产生三相交流电。 • 三相绕组必须按一定要求绕制，才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。发电机定子绕组由专门人员绕制。

40. 3.定子三相绕组有两种接法 1）星形接法 2)三角形接法

41. 图3－5

42. 交流电动势的产生 当发电机的转子转动时（由发动机带动），定子中就有感生电动势产生，如果定子与外电路形成回路，就可以对外输出交流电流。

43. 交流电必须整流为直流电 但汽车上需要输出的是直流电，所以还必须对交流电进行整流。 整流任务由整流器完成

44. 三、整流器 • 整流器由整流板和硅二极管组成

45. 三、整流器

48. 三、整流器 • 1．功用：将三相交流电变为直流电 • 2．组成：六只或八只硅二极管分别焊装在两块极板（整流板）上而组成

49. 整流板有正整流板和负整流板之分 整流板由互相绝缘的两块板组成，其中一块为正极板（带有输出端螺栓），另一块为负极板，负极板和发电机外壳直接相连（搭铁），也可以将发电机的后盖直接作为负极板。

50. 整流管分为：正极管和负极管两种 引出电极为正极的为正极管，安装在正极板上； 引出电极为负极，称为负极管，安装在负极板上。