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车用发电机的结构及工作原理

网站编辑: │ 发表时间:2019-08-22 17:46:37 

 

 
车用电池作为汽车的供电电源,它的作用是在发动机带动下工作,为汽车用电器供电,并给蓄电池充电。交流发电机因其体积小,比功率大、使用寿命长等优点,加之硅整流技术的推广应用,逐渐取代了直流发电机,是目前车用发电机的最佳供电源。发电机可分为普通交流发电机(硅整流发电机)、整体式交流发电机、带泵交流发电机、永磁交流发电机和无刷交流发电机五大类。目前,普通交流发电机运用较为广泛。 
 
 
 
【发电机的结构】
 
车用交流发电机的结构较为复杂,主要由前后盖、定子、转子、风扇、带轮和电器元件组成,主要零部件如下: 
 
 
01
定子
 
定子又名电枢,由绝缘硅钢片叠压的铁芯和线圈组成,其功用是产生交流电,结构如下图所示。定子通过前后端盖进行固定,位于转子外部。转子转动时,定子绕组的磁通量跟着改变,便产生感应电动势。定子三相线圈处于定子槽内,相互利用星型接法相连,三个线圈的首段接在整流器上,尾端连接在一起。 
 
 
02
转子
 
转子主要由爪极、励磁绕组、风扇和滑环组成,其功用是产生磁场,转子爪极呈鸟嘴形状,两个爪极间的空隙装有励磁绕组。转子端部装有两个滑环,当直流电经过滑环导入转子线圈时,便会产生磁通量,使得一个爪极被磁化为N极,而另个一个便磁化形成S极,两个爪极相对安装便形成了六对磁极。 
 
 
03
端盖
 
端盖分为前、后两个部分,如下如所示。前后端盖通过螺栓固定,起动支撑内部零件部件的作用,常直接将定子进行约束固定。端盖一般由合金铸造而成,合金能让端盖拥有良好的散热性,并具有防止电磁泄漏的能力。 
 
 
04
整流器
 
交流发电机的整流器由硅整流二级管组成,作用可分为两个方面:一是将定子绕组产生的三相交流电转换为直流电;是保证电流的单向流通,避免电流从蓄电池中倒流回发动机,保证发电机的正常工作。 
 
 
05
皮带轮及风扇
 
除了上述零件,发电机还包含了位于前端的带轮,用来带动发动机工作。此外转子两边也装有散热的风扇,主要将定、转子绕组产生的热排出电机。 
 
 
 
发电机的运行原理
 
 
不同车型的发电机接线方法不同,会在电路的走向上有所差异,但是基本原理都是相同的。当外电路通过电刷使励磁绕组通电时,便产生磁场,使爪极被磁化为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应电动势。这就是交流发电机的发电原理。由原动机(即发动机)拖动直流励磁的同步发电机转子,以转速n(rpm)旋转,三相定子绕阻便感应交流电势。定子绕阻若接入用电负载,电机就有交流电能输出,经过发电机内部的整流桥将交流电转换成直流电从输出端子输出。
 
交流发电机分为定子绕组和转子绕组两部分,三相定子绕组按照彼此相差120度电角度分布在壳体上,转子绕组由两块极爪组成。当转子绕组接通直流电时即被励磁,两块极爪形成N极和S极。磁力线由N极出发,透过空气间隙进入定子铁心再回到相邻的S极。转子一旦旋转,转子绕组就会切割磁力线,在定子绕组中产生互差120度电度角的正弦电动势,即三相交流电,再经由二极管组成的整流元件变为直流电输出。
 
当开关闭合后,首先由蓄电池提供电流。电路为:蓄电池正极→充电指示灯→调节器触点→励磁绕阻→搭铁→蓄电池负极。此时,充电指示灯由于有电流通过,所以灯会亮。但发动机起动后,随着发电机转速提高,发电机的端电压也不断升高。当发电机的输出电压与蓄电池电压相等时,发电机“B”端和“D”端的电位相等,此时,充电指示灯由于两端电位差为零而熄灭。指示发电机已经正常工作,励磁电流由发电机自己供给。发电机中三相绕阻所产生的三相交流电动势经二极管整流后,输出直流电,向负载供电,并向蓄电池充电。 

 

 

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