汽车电工电子技术 安宗权 主编 第六章 直流电动机和交流发电机 新.pptVIP

三、交流发电机的工作原理及特性 1） 三相交流电动势的产生 当外加直流电压作用在励磁绕组两端点的接线柱之间时，励磁绕组中便有电流通过，产生轴向磁场，其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。转子旋转时，转子磁场随同一起旋转、每转一周，磁力线顺序切割定子的每相绕组，在三相定子绕组内感应出三相交流电势。固定不动的三相定子绕组在旋转磁场的作用下，产生三个频率相同、幅值相等、相位互差120?电角度的正弦电动势 、 、 和，其瞬时值分别为 （6-12） （6-13） （6-14） 每相绕组电动势的有效值为 （6-15） 对于已知发电机，上式中的K、N都已确定，以电机常数C代替。于是，（6-15）也可定成 （6-16） 由式（6-16）可知，在与电机结构有关的常数不变的前提下，每相绕组的电动势有效值的大小和转子的转速及磁极的磁通成正比。所以，交流电动势的幅值是发电机转速的函数；当转速n变化时，三相电动势的波形为变频率、变幅值的交流波形。交流电动势同转速之间的变化关系如下图6-21所示。 2） 整流原理 交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电，是靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。二极管具有单项导电性,当给二极管加上正向电压时,二极管导通, 当给二极管加上反向电压时,二极管截止,二极管的导通原则如下: 当三只二极管负极端相连时，正极端电位最高者导通； 当三只二极管正极端相连时，负极端电位最低者导通。 三相桥式整流电路及整流前后电压输出波形如下图6-22所示。3个正二极管的正极引出线分别同3相绕组的首端相连，在某一瞬间，只有与电位最高的一相绕组相连的正二极管导通。同样，3个负二极管的引出线也同三相绕组的首端相连，在同一瞬间，只有与电位最低的一相绕组相连的负二极管导通。但同时导通的管子总是两个，正、负管子各一个，这样反复循环，6只二极管轮流导通，在负载两端便得到一个较平稳的脉动的直流电压。 3） 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。将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁，交流发电机励磁方式有自励和他励两种。 他励是在发动机起动期间，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。随着转速的提高，发电机的电动势逐渐升高并能对外输出，一般在发动机怠速时发电机就能对外供电了，当发电机能对外供电时，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。由于在发动机转速低时交流发电机不能自励发电，所以低速时采取他励发电，当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压1～2V以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。 下图6-24所示为交流发电机用得最广的一种激磁电路。 图6-24 交流发电机一般激磁电路 上图中，当点火开关S（若是柴油发动机汽车则是电源开关）合上后，蓄电池经过调节器向发电机激磁绕组供电激磁，使发电机在较强磁场下很快建立起较高电压。只有当开关S关断，激磁绕组与蓄电池之间的电路才被切断。若停车后，开关仍未断开，则蓄电池将会向发电机激磁绕组长时间放电，从而导致蓄电池亏电。 2、交流发电机的工作特性 交流发电机的工作特点是转速变化范围大，对于一般汽油发动机来说，其转速变化约为1：8，柴油机约为1：5，因此分析汽车用交流发电机的特性必须以转速的变化为基础。交流发电机的工作特性是指发电机经整流后输出的直流电压、电流和转速之间的关系，交流发电机的特性有输出特性、空载特性和外特性，其中以输出特性最为重要。 1）输出特性 输出特性是指在发电机端电压不变（对12V系列的交流发电机规定为14V，对24V系列的交流发电机规定为28V），其输出电流与转速之间的关系，即=常数时，的函数关系。图6-25所示为交流发电机的输出特性曲线。 由交流发电机的输出特性曲线可以看出： （1）空载转速 发