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亚博足彩交流发电机工作原理ppt
时间:2020-05-03 07:04

  交流发电机工作原理.ppt_物理_自然科学_专业资料。交流发电机工作原理 2.1.发电原理 2.2.整流原理 2.3 交流发电机的励磁 2.1.交流发电机发电原理 如图 1 所示,发电 机定子的三相绕 组按一定规律分 布在发电机的定 子槽中,内部有

  交流发电机工作原理 2.1.发电原理 2.2.整流原理 2.3 交流发电机的励磁 2.1.交流发电机发电原理 如图 1 所示,发电 机定子的三相绕 组按一定规律分 布在发电机的定 子槽中,内部有 一个转子,转子 上安装着爪极和 励磁绕组。 图 1 交流发电机发电原理示意图 1-定子铁心 2-定子绕组 3-转子 4-励磁绕组 5-整流二极管 6-电刷 2.1交流发电机发电原理 交流发电机产生交流电的基本原理是电磁感 应原理,具体地说交流发电机是利用产生磁场的转 子旋转,使穿过定子绕组的磁通量发生变化,在定 子绕组内产生交流感应电动势。 当励磁绕组有电流通过时,亚博足彩励磁绕组便产生 磁场,亚博足彩转子轴上的两个爪极分别被磁化为 N 极和 S 极。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 2.1交流发电机发电原理 1. 交流电动势的变化频率f和转速、磁极对数成正比 f ? pn / 60 P-磁极对数 n-发电机转速(r/min) 在交流发电机中,由于转子磁极呈鸟嘴形,其 磁场的分布近似正弦规律,所以交流电动势的波形 也近似正弦规律,如果发电机定子的三相绕组是对 称绕制的则产生的三相电动势也是对称的。 式中 2.1交流发电机发电原理 2. 三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式: eU ? E m sin ? t ? 2 E? sin ? t 2 2 eV ? E m sin(? t ? ? ) ? 2 E? sin(? t ? ? ) 3 3 4 4 eW ? E m sin(? t ? ? ) ? 2 E? sin(? t ? ? ) 3 3 式中 ? -电角速度 Em -每相电动势的最大值 E?-每相电动势的有效值 2.1交流发电机发电原理 定子每相电动势的有效值的表示 E? ? 4.44KfN? ? Ce?n 式中 K -绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关 ) N -每相绕组的匝数(单位:匝) f -频率(单位:Hz) f ? pn / 60 ? -每极磁通(单位:Wb) Ce -电机结构常数( C ? 4.44KNp / 60 ) e E? -称为相电动势。 Ce 由此可见,当交流发电机结构一定时(结构常数 不变), 相电动势 和发电机转速、磁通成正比。 E? 2.2 交流发电机整流原理 交流发电机定子的 三相绕组中,感应 产生的是交流电, 是通过6只二极管 组成的三相桥式整 流电路整流为直流 电的,整流电路如 图 12a所示。 a) 整流电路图 图 12 交流发电机整流原理 b) 三相绕组电压波形图 c) 整流后发电机输出波形图 2.2 交流发电机整流原理 二极管具有单向导通性 , 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。将定子的三相绕组 和 6 只整流二极管按图 12a 的电路连接,发 电机的输出端B、E上就输出一个脉动直流电 压,如图 12c所示,这就是发电机的整流原 理。 2.2 交流发电机整流原理 1.整流原理: (1)二极管的导通原则 当3只正二极管负极 端连接在一起时,正极端 电位最高者导通; 当3只负二极管正极 端连接在一起时,负极端 电位最低者导通。 图 13整流二极管导通分析 0-t1 t1-t2 t2-t3 2.2 交流发电机整流原理 (2)整流过程的分析 同时导通的二极管管子总是两个,正、 负管子各一个。 三相桥式整流电路中二极管的依次循 环导通 , 使得负载 RL 两端得到一个比较平稳 的脉动直流电压,如图 12(c)所示。 2.2 交流发电机整流原理 ? ? 2.中性点电压 在定子绕组为星形连接时,三相绕 组的公共结点称为中性点。从三相绕组的中 性点引一根导线到发电机外,标记为“N”。 “N”点电压称为中性点电压。 2.2 交流发电机整流原理 中性点电压的瞬时值是一个三 次谐波电压,如图 15所示, 平均值为发电机输出电压(平 均值)的一半,即: U BE UN ? 2 带有中性点接线柱的发电机,可用中 性点电压来控制各种用途的继电器工 作。 图 15 交流发电机中性点电压波形图 八管整流电路原理 ? 中性点电压瞬间 时值高于输出电 压平均值(14V) 时:中性点正极 管导通对外输出 电流。 ?电流回路为:中性点 八管整流电路 中性点正极管 某一负极管 电子绕组 中性点 负载 八管整流电路原理 ? 中性点电压瞬间 时值低于搭铁电 压时:中性点负 极管导通对外输 出电流。 八管整流电路 ?电流回路为:中性点 负载 定子绕组 某一正极管 中性点负极管 中性点 中性点的作用 实际上,对有些交流发电机(如桑塔纳、 奥迪等轿车)来说,在三相绕组的中性点处接 上两只中性点二极管(功率二极管),并通过两 只中性点二极管与桥式整流器的正、负输出端 相连。此种作法,当发动机高速运转时,可有 效地利用中性点电压来增加发电机的输出功率。 实践证明,在交流发电机上采用中性点二极管 后,输出功率可增加10%—15% 2.3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,必须给励磁绕组通电 才会有磁场产生而发电,否则发电机将不能 发电。 将电流引入到励磁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。 2.3交流发电机的励磁 1.他励 在发电机转速较低时(发动机未达到 怠速转速),自身不能发电,需要蓄电池供 给发电机励磁绕组电流,使励磁绕组产生磁 场来发电。这种由蓄电池供给磁场电流发电 的方式称为他励发电。 2.3交流发电机的励磁 2.自励 随着转速的提高(一般在发动机达到 怠速时),发电机定子绕组的电动势逐渐升 高并能使整流器二极管导通,当发电机的输 出电压UB大于蓄电池电压时,发电机就能对 外供电了。当发电机能对外供电时,就可以 把自身发的电供给励磁绕组,这种自身供给 磁场电流发电的方式称为自励发电。 2.3交流发电机的励磁 交流发电机励磁过程是先他励后自励。 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。 不同汽车的励磁电路各不相同,但有一 个共同特点是,励磁电路都必须由点火开关 控制。交流发电机的励磁电路如图 17、 18 所示。 2.3交流发电机的励磁 图 17 6管内搭铁型交流发电机的励磁 2.3交流发电机的励磁 图 18 11管外搭铁型交流发电机的励磁 3常见交流发电机的结构 1交流发电机的分类 2常见发电机的结构型式 3交流发电机的型号 4交流发电机的性能指标 1交流发电机的分类 1.按总体结构分 (1)普通交流发电机。这种发电机即无特殊装置,也无特殊 功能特点,使用时需要配装电压调节器。 (2)整体式交流发电机,发电机和调节器制成一个整体的发 电机。 (3)带泵的交流发电机。发电机和汽车制动系统用真空助力 泵安装在一起的发电机。 (4)无刷交流发电机,不需要电刷的发电机。 (5)永磁交流发电机,转子磁极为永磁铁制成的发电机。 1交流发电机的分类 图 19 交流发电机结构外型 a) JF1522A型交流发电机 b) 捷达JFZ1813型交流发电机 c)JFB1712型交流发电机 1交流发电机的分类 2.按整流器结构分 (1)6管交流发电机。 (2)8管交流发电机。 (3)9管交流发电机。 (4)11管交流发电机。 注意:交流发电机搭铁型式不 同,所配用的调节器及接线方法不 按励磁绕组搭铁型式分 同,充电系故障检查方法也不同, (1)内搭铁型交流发电机。使用时应予注意,否则发电机不发 (2)外搭铁型交流发电机。电,调节器不工作。 1交流发电机的分类 图 20 奥迪11管整交流发电机的整流器结构形状 图 21本田雅阁8管交流发电机的整流器结构形状 2常见发电机的结构型式 1.9管交流发电机 (1)9管交流发电机结构特点: 9管交流发电机的基本结构和6管交流 发电机相同,所不同的是整流器,9管交流 发电机的整流器是由6只大功率硅整流二极 管和3只小功率励磁二极管组成。 2常见发电机的结构型式 图 22所示为日 立公司生产 的LR160-708 型整体式外 搭铁型9管交 流发电机电 路图。 图 22 LR160-708型9管交流发电机电路图 1-点火开关 2-主继电器 3-熔丝 4-充电指示灯 2常见发电机的结构型式 (2)充电指示灯电路: LR160-708 型 9 管交流发电机的励磁电 路还有一个功能,就是控制充电指示灯电路, 在图 22 所示电路中,有一充电指示灯,其 作用是: ① 指示发电机是否有故障; ② 警告驾驶员停车后关断点火开关。 2常见发电机的结构型式 (3)充电指示灯的工作原理: ① 当点火开关接通时,发电机未发电,由蓄电 池供给磁场电流。此时充电指示灯亮,表示蓄电池放 电,发电机他励。 ② 当发动机启动后,转速升高到怠速及其以上 时,发电机应能正常发电并对外输出,此时,磁场电 流由发电机供给,发电机自励发电。若没有熄灭,说明 发电机不发电或充电指示灯电路有故障。 ③ 发电机熄火后,由于发电机不再发电,如果 没有关断点火开关,蓄电池会通过磁场电路向励磁绕 组放电,充电指示灯会再次发亮,可提醒驾驶员关断 点火开关,避免蓄电池放电时间过长烧坏励磁绕组和 引起蓄电池亏电。 2常见发电机的结构型式 2 . 11 管交流发电机(兼顾整流二极管、磁场二极管、 中性点二极管的特点与功能) (1)11管交流发电机整流器的结构特点: 11管交流发电机的整流器由 8只大功率硅整流 二极管和 3 只小功率磁场二极管组成, 8 只整流管 (其中 6 只接三相绕组 ,2 只接中性点)组成全波桥 式整流电路对外负载输出, 3 只小功率磁场二极管 与 3 只大功率负极管也组成三相全波桥式整流电路, 为发电机磁场供电和控制充电指示灯电路。 2常见发电机的结构型式 2常见发电机的结构型式 (2)调节器的特点 桑塔纳发电机为整体式外搭铁型交流发电机,采用集成 电路调节器,调节器和电刷架制成一个整体安装在发电机内 部,称为整体式发电机。外搭铁型是指发电机磁场的负电刷 通过调节器后再搭铁。 桑塔纳发电机的外部有两个接线柱,分别为火线接线柱B +和磁场接线柱D+,火线接线柱B+向全车供电,磁场接线柱 D+的作用是由蓄电池向励磁绕组提供励磁电流使发电机发电, 并且控制充电指示灯电路。 11管交流发电机目前汽车上应用较多,因为它具有中性 点二极管可提高发电机功率,又有励磁二极管可控制充电指 示灯电路。 去掉11管交流发电机中的 3只励磁二极管,就变成了 8管 交流发电机。8管交流发电机的充电指示灯电路由调节器直接 控制。 2常见发电机的结构型式 无刷交流发电机 由于没有电刷和滑环,所以不会因为电刷及滑环的磨损 和接触不良造成励磁不稳定或发电机不发电等故障;同时工 作时无火花,也减小了无线电干扰。 无刷交流发电机分为爪极式、激磁机式和永磁式三种。 (1)爪极式无刷交流发电机的结构及工作原理 如图 24所示,爪极式无刷交流发电机励磁绕组是静止的, 它通过一个磁轭托架固定在后端盖上,所以,不再需要电刷。 两个爪极中,只有一个爪极直接固定在电机转子轴上, 另一爪极则用非导磁焊接在前一爪极上。当转子旋转时,一 个爪极就带动另一爪极一起在定子内转动 , 当励磁绕组中有 直流电通过时,爪极被磁化, ,就形成了旋转磁场。磁路如图 25箭头所示 2常见发电机的结构型式 图 24 爪极式无刷交流发电机的结构 1-外型 2-后轴承 3-防护罩 4-整流器 5-壳体 6-定子 7-磁轭 8-励磁绕组接头 9-励磁绕组 10-爪极 11-前端盖12-风扇 13-带轮 2常见发电机的结构型式 (2)爪极式无刷交流发电机的特点 爪极式无刷交流发电机的优点是:结 构简单、维护方便、工作可靠,不存在电刷 与滑环接触不良导致的发电不稳或不发电故 障; 缺点是爪极间连接工艺困难,由于磁 路中间隙加大,发电机相同输出功率下需加 大励磁电流。 2常见发电机的结构型式 图 25 爪极式无刷交流发电机的结构原理与磁路 1-转子轴 2-磁轭托架 3-端盖 4-爪极 5-定子铁心 6-非导磁联结环 7-励磁绕组 8-转子磁轭 等级号 等级 1 小于 19 2 3 4 5 6 7 8 9 大于 90 20-29 30-39 40-49 50-59 60-69 70-79 80-89 3 交流发电机的型号 汽车交流发电机型号由产品代号、电压等级代号、电流等级 代号、设计序号、变型代号五部分组成,如图所示。 J(交) F(发) Z(整) B(泵) W(无) 等级号 等级 图 交流发电机型号 1 12V 2 24V 3 4 5 6 6V 4 交流发电机的性能指标 1.额定电压 交流发电机的电压受电压调节器控制, 一般比较稳定,只是在发动机启动阶段略有 变化,正常情况下,发动机达到怠速转速时, 发电机的输出电压应能达到一个稳定值,这 个电压值称为发电机的额定电压(12V系统 的发电机额定电压为14V,24V系统的发电机 额定电压为28V)。 4 交流发电机的性能指标 2.空载转速 交流发电机不带负载,能够达到额定 电压时的初始转速值定为空载转速,空载转 速在发电机出厂时通过试验确定,列入产品 说明书。空载转速是汽车设计时选择发动机 和发电机速比的主要依据,也是发电机使用 过程中性能是否下降的评价指标之一。 4 交流发电机的性能指标 额定电流和额定转速 交流发电机受结构、转速等条件的限制,对 外输出电流的能力是有限的,为了评价发电机的对 外输出电流能力,把发电机输出最大电流的 2/3 定 为发电机的额定电流,达到额定电流时的转速定为 额定转速。发电机出厂时,通过试验确定额定转速 和额定电流,并列入产品说明书,发电机的额定转 速和额定电流是评价发电机性能的重要指标 4 交流发电机的性能指标 几种国产交流发电机的主要性能指标 交流发电机型号 JFZ1913Z JFZ1512Z JFZ2518 JFZ1714 JF13A 额定电压(V) 14 14 28 14 14 空载转速 (r/min) 1050 1050 1150 1000 1000 额定电流(A) 90 55 27 45 25 额定转速 (r/min) 6000 6000 5000 6000 3500 使用车型 桑塔纳、奥迪 广州标致 切诺基 依维柯 NJ1060 4 交流发电机的故障检测 汽车交流发电机当发现发电机不发电或发电量 不足等故障时,应首先判断故障发生在外电路还 是发电机内部,若初步确定故障在发电机内部, 就应将交流发电机从车上拆下来,对其进行检测、 修理。 应先对交流发电机进行整机测试。目的是为 了判定交流发电机有无故障和故障发生在哪个部 位,以便有的放矢地修理。 整机测试包括:测量各接线柱之间的电阻、 在万能试验台上进行空载电压和负载电流的试验、 用示波器观察发电机输出波形。 4.1 交流发电机的整机测试 1.测量各接线)测量发电机的输出端子 B+和搭铁端E之间的阻 值(壳体或搭铁接线柱)。 通过测量可以判断交流发电机整流器是否有 故障,如有故障应将发电机解体进一步检测。 ( 2 )测量发电机正电刷 F 接线柱和负电刷 E 之间的 阻值 通过测量各接线柱之间的阻值,不能确定交 流发电机是否有无故障时,应进行试验台试验。 4.1 交流发电机的整机测试 图 27各接线 交流发电机的整机测试 2.试验台试验 (1)空载试验 空载试验是在交流发电机不带任何负载(不 对外输出电流)情况下的一种试验。空载试验的目 的是:初步测定发电机是否有故障。 (2)负载试验 负载试验就是在交流发电机带有负载(对外 输出电流)情况下的一种试验。负载试验的目的是: 进一步测定发电机是否有故障。 交流发电机的有些故障,在没有电流输出的 情况下是表现不出来的,所以如果交流发电机空载 试验正常情况下,应再作负载试验。 4.1 交流发电机的整机测试 用示波器观察输出电压波形(有条件的情况 下) 当交流发电机有故障时,其输出电压的 波形将出现异常,因此,在有条件的情况下, 可用示波器观察发电机的输出电压波形,根 据输出电压波形可以判断交流发电机内部故 障是整流器故障还是定子绕组故障。 4.1 交流发电机的整机测试 图 29交流发电机各种故障时的电压波形 4.2 零部件的检修 1.转子的检修 (1) 励磁绕组的检修 用万用表测量励磁绕组的电阻,应符合标准。 每个滑环与转子轴之间的阻值都应该是无穷大。 图 30 励磁绕组短路、断路的检测 图 31 励磁绕组搭铁的检测 4.2 零部件的检修 (2)转子轴和滑环的检修 转子轴的弯曲会 造成转子与定子之间 间隙过小而摩擦或碰 撞,如发现发电机运 转时阻力过大或有异 响,应检查转子轴是 否有弯曲。 滑环应表面光滑, 无烧蚀,厚度应大于 1.5mm 图 32 转子轴径向摆差的检测 4.2 零部件的检修 (3)轴承的检修 若发现发电机运转时有异响,应仔细 检查是否因轴承的损坏而造成。 4.2 零部件的检修 2.定子的检修 (1)定子绕组的断路和搭铁故障检测 (2)定子绕组的短路故障检测 图 33定子断路故障的检测 图 34定子搭铁故障的检测 4.2 零部件的检修 整流器的检修 (1) 普通整流器的检测 将二极管的引线与其他连接分离,用 指针万用表的两个表笔分别接到二极管的引 线与壳体上,测二极管的正向与反向电阻。 二极管的正向电阻应符合标准值,反向电阻 应在10kΩ以上。 4.2 零部件的检修 检测正二极管的正向电阻 检测正二极管的反向电阻 检测负二极管的正向电阻 检测负二极管的反向电阻 35 整流二极管的检测 4.2 零部件的检修 (2)整体结构的整流器检测: 整体结构整流器的整流板、正、负硅二极管全部焊装在 一起,不可分解。右图为本田汽车交流发电机的整流器。 检测正极管时,将指针万用表的红表笔接B,黑表笔依次 接 P1 、 P2、 P3 、 P4 ,均应导通;交换两表笔后再测,均应为 无穷大,否则有正二极管损坏,需更换整流器总成。 检测负极管时将指针万用表的黑表笔接E,红表笔依次接 P1 、 P2 、 P3、 P4 ,均应导通;交换两表笔后再测,均应为无 穷大,否则有负二极管损坏,需更换整流器总成。 4.2 零部件的检修 4.2 零部件的检修 4.电刷组件的检测 电刷和电刷架应无破损或裂纹,电刷在电刷 架中应活动自如,不得出现卡滞现象。电刷露出电 刷架部分的长度叫电刷长度,电刷长不应超出磨损 极限(原长的1/2),否则应更换。 电刷弹簧压力应符合标准,一般为2~3N,将 电刷压入电刷架使之露出部分约 2mm ,弹簧压力过 小应更换。