車(chē)用交流發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)介紹
一,、 發(fā)電機(jī)的作用及特點(diǎn)
1,、 發(fā)電機(jī)是汽車(chē)電氣系統(tǒng)的兩個(gè)主要電源之一,,與蓄電池并聯(lián)工作,。在發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能多于汽車(chē)電器所消耗的電能時(shí),它將多余的電能通過(guò)充電的方式儲(chǔ)存在蓄電池中,;當(dāng)汽車(chē)電器用電超過(guò)發(fā)電機(jī)所輸出電能時(shí),,由蓄電池補(bǔ)充不足的電能(發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)起動(dòng)機(jī)消耗的電能也由蓄電池提供)。充電和放電的過(guò)程由發(fā)電機(jī)與蓄電池兩端的電勢(shì)自動(dòng)調(diào)節(jié),。
圖一 發(fā)電機(jī)接線示意圖
2,、 發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)與汽車(chē)電系特點(diǎn)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(chǎng)合的發(fā)電機(jī)采用雙線制),;輸出三相直流電,因此需要整流,;因汽車(chē)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(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)速成正比,,在調(diào)節(jié)器作用下,輸出實(shí)際電流取決于車(chē)上實(shí)際使用的負(fù)載大?。òㄐ铍姵貭顩r),,同時(shí)自身有限流功能,每個(gè)發(fā)電機(jī)都有一個(gè)**大輸出電流,。
二,、 發(fā)電機(jī)的種類(lèi)
汽車(chē)用交流發(fā)電機(jī)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(lèi)。按總體結(jié)構(gòu)可分為:
1)普通交流發(fā)電機(jī):無(wú)特殊裝置和特殊功能的發(fā)電機(jī),,如JF1521,;
2) 整體式交流發(fā)電機(jī):內(nèi)裝電子調(diào)節(jié)器的交流發(fā)電機(jī),如JFZ1521,;
3) 無(wú)刷交流發(fā)電機(jī):無(wú)電刷和集電環(huán)結(jié)構(gòu)的交流發(fā)電機(jī),,如康明斯發(fā)電機(jī)JFW2621;
4) 帶泵交流發(fā)電機(jī):帶真空制動(dòng)助力泵的交流發(fā)電機(jī),,如供朝柴的JFB2729,;
5) 永磁交流發(fā)電機(jī):轉(zhuǎn)子磁極采用永磁材料的交流發(fā)電機(jī),如廣西梧州金卓公司生產(chǎn)的JFY系列發(fā)電機(jī),。
上述分類(lèi)并不相互排斥,,一種發(fā)電機(jī)可以有上述的幾種特征。隨著新技術(shù)的應(yīng)用,,混合勵(lì)磁式等結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)也開(kāi)始出現(xiàn),。
按整流器結(jié)構(gòu)不同,,發(fā)電機(jī)可分為:
1) 六管交流發(fā)電機(jī):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(gè)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(jī):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(duì)三相電路不均衡產(chǎn)生的中性點(diǎn)波形進(jìn)行整流,。
3) 九管交流發(fā)電機(jī):在六管交流發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上又增加了三只勵(lì)磁二極管,,組成兩套三相橋式全波整流電路,提供電壓檢測(cè)點(diǎn)和勵(lì)磁電流,。
4) 十一管交流發(fā)電機(jī):在八管交流發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上,,其整流器增加了三只勵(lì)磁二極管。
圖二 發(fā)電機(jī)整流電路
按勵(lì)磁繞組搭鐵型式不同,,發(fā)電機(jī)可分為:
1) 內(nèi)搭鐵型發(fā)電機(jī):勵(lì)磁繞組的一端與發(fā)電機(jī)端蓋相連接的發(fā)電機(jī),。
2) 外搭鐵型發(fā)電機(jī):勵(lì)磁繞組的一端經(jīng)調(diào)節(jié)器后搭鐵的交流發(fā)電機(jī)。
由于整體式發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器裝在發(fā)電機(jī)內(nèi)部,,不論是內(nèi)搭鐵還是外搭鐵對(duì)汽車(chē)電路均無(wú)影響,,因此內(nèi)、外搭鐵型式的區(qū)別只針對(duì)非整體式發(fā)電機(jī),;在使用時(shí),,它必須與同樣搭鐵型式的調(diào)節(jié)器配用。
交流發(fā)電機(jī)按散熱型式可分為:
1) 交流發(fā)電機(jī):其兩端端蓋密封,,端蓋上制有很多散熱肋,,通過(guò)風(fēng)扇帶動(dòng)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(chǎng)所。
2) 普通單外風(fēng)扇發(fā)電機(jī):在兩端蓋上制有通風(fēng)孔,,通過(guò)風(fēng)扇抽風(fēng),,使冷空氣流經(jīng)電機(jī)內(nèi)部帶走熱量,散熱效果一般,。
3) 內(nèi)外風(fēng)扇發(fā)電機(jī):在端蓋外面和內(nèi)部各裝有一個(gè)風(fēng)扇,,通過(guò)抽風(fēng)實(shí)現(xiàn)散熱,散熱效果較好,。
4) 雙內(nèi)風(fēng)扇發(fā)電機(jī):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(chē)等功率要求較高的場(chǎng)合。
5) 液冷發(fā)電機(jī):它是隨著現(xiàn)代汽車(chē)電器的不斷增多,,對(duì)發(fā)電機(jī)功率要求不斷增大的情況下由歐美發(fā)達(dá)國(guó)家新近研制出的一種新型結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī),。與傳統(tǒng)風(fēng)冷式發(fā)電機(jī)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(chē)上已開(kāi)始使用。
三,、 發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理
發(fā)電機(jī)的發(fā)電過(guò)程是一個(gè)利用電磁轉(zhuǎn)換原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程,,它可以分為以下幾個(gè)步驟:
1) 產(chǎn)生磁場(chǎng) 發(fā)電機(jī)在未發(fā)電前由蓄電池供給其初始勵(lì)磁電流(發(fā)電機(jī)發(fā)電后由自身提供)。接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān),,蓄電池電勢(shì)加在發(fā)電機(jī)激磁線圈兩端,,產(chǎn)生勵(lì)磁電流,從而在線圈的鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng),。
2) 磁場(chǎng)形成回路,,切割定子線圈 產(chǎn)生的磁場(chǎng)在發(fā)電機(jī)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(guò)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(shí),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后,,通過(guò)皮帶傳動(dòng)將機(jī)械能輸入到發(fā)電機(jī),,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于每個(gè)爪極在圓周方向上布置有多個(gè)爪,,在爪與爪之間是空位,,因此在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,切割每一組定子線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度是循環(huán)變化的,。對(duì)汽車(chē)發(fā)電機(jī)而言,,這種變化被設(shè)計(jì)為三相正弦波形。
3) 產(chǎn)生交流電 定子線圈受變化的磁場(chǎng)切割后將產(chǎn)生對(duì)應(yīng)波形的三相交流電動(dòng)勢(shì),,這種電動(dòng)勢(shì)加在負(fù)載兩端時(shí)便會(huì)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(guò)三相橋式整流電路整流為直流電。同時(shí)調(diào)節(jié)器通過(guò)控制激磁電流的通斷將發(fā)電機(jī)輸出電壓維持在相對(duì)恒定的范圍內(nèi),,滿足汽車(chē)電器的需要,。
四、 發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)
交流發(fā)電機(jī)雖然有很多種類(lèi),,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(jī)的結(jié)構(gòu)來(lái)作一下簡(jiǎn)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(shí)用槽楔將繞組固定,,防止繞組竄動(dòng)、脫落,。為提高定子繞組的絕緣、散熱和機(jī)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(duì)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(duì)稱電動(dòng)勢(shì),,為此在繞制和嵌放時(shí)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(chǎng),,它主要由磁軛,、磁場(chǎng)繞組、爪極和集電環(huán)等組成,。爪極有兩塊,,每塊上都有多個(gè)鳥(niǎo)嘴形磁極,兩塊爪極之間裝有磁軛和磁場(chǎng)繞組,;磁場(chǎng)繞組裝在磁軛外部,,中間用絕緣架隔開(kāi),通過(guò)磁軛一起壓裝在轉(zhuǎn)子軸上,。
集電環(huán)由兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)組成,,壓裝在軸上,銅環(huán)與軸絕緣,。磁場(chǎng)繞組的兩端分別與兩個(gè)銅環(huán)焊接在一起,。兩個(gè)銅環(huán)在發(fā)電機(jī)工作時(shí)分別與發(fā)電機(jī)的兩個(gè)電刷相接觸,使磁場(chǎng)繞組中保持電流通過(guò),。
3)整流器 交流發(fā)電機(jī)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(chē)用交流發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)負(fù)極;正整流板用螺栓或引線引出,,為發(fā)電機(jī)的正極,,標(biāo)記為“B”。
4)端蓋 發(fā)電機(jī)有前后兩個(gè)端蓋,,主要作用是支撐發(fā)電機(jī)其它部件,,傳導(dǎo)散熱,并把發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)支架聯(lián)接起來(lái),。發(fā)電機(jī)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(diǎn),,適合發(fā)電機(jī)防漏磁的需要。前端蓋緊挨皮帶輪,,承載驅(qū)動(dòng)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(jī)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(lái)與發(fā)動(dòng)機(jī)支架配合,將發(fā)電機(jī)固定在發(fā)動(dòng)機(jī)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(tái)發(fā)電機(jī)有兩只電刷,,每只電刷上都有一根引線接到發(fā)電機(jī)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(jī)的輸出電壓在一定范圍內(nèi),。從發(fā)電機(jī)或蓄電池上采集電壓信號(hào),,通過(guò)控制激磁回路的通和斷來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓。當(dāng)電壓低于設(shè)定值時(shí),,維持激磁回路導(dǎo)通,;當(dāng)電壓高于設(shè)定值時(shí)將激磁回路關(guān)斷,通常汽車(chē)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(jī)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(jī)械能,;風(fēng)扇也裝在轉(zhuǎn)子部件的軸上,通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的通風(fēng)散熱,。
五、 發(fā)電機(jī)的性能參數(shù)
發(fā)電機(jī)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(xiàng):空載性能、負(fù)載性能和調(diào)節(jié)電壓值,,下面列有一個(gè)發(fā)電機(jī)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(jī)在輸出電動(dòng)勢(shì)達(dá)到規(guī)定值要求,,但尚未輸出電流時(shí)的轉(zhuǎn)速,用n0表示,。對(duì)于帶充電指示燈的發(fā)電機(jī),,由于指示燈本身有一定功率,其首次熄滅時(shí)的轉(zhuǎn)速往往高于零電流轉(zhuǎn)速,。因此,,在現(xiàn)場(chǎng)出于大批量生產(chǎn)的需要我們一般規(guī)定一個(gè)另外的熄燈轉(zhuǎn)速指標(biāo)用于驗(yàn)收。
2)負(fù)載性能 發(fā)電機(jī)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(shí)際中一般檢測(cè)兩個(gè)指標(biāo):**小工作電流和額定電流。**小工作電流指發(fā)電機(jī)在1500r/min時(shí)輸出的電流,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)往往處于怠速狀態(tài),;額定電流指發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速5000r/min(有的規(guī)定為6000r/min)時(shí)輸出的電流,,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)銘牌上,。
發(fā)表于 @ 2008年06月05日 10:15:00 |點(diǎn)擊數(shù)()