汽車交流發電機及電壓調節器

2022-05-03 10:27:07 字數 4078 閱讀 5557

汽車使用的電源有蓄電池和發電機兩種。現代汽車採用交流發電機作為主要電源,蓄電池作為輔助電源。在汽車行駛過程中,由發電機向用電裝置提供電源,並向蓄電池充電。

蓄電池在汽車起動時提供起動電流,當發電機發出電量不足時,可以協同發電機供電。

與直流發電機相比,具有如下幾個特點:

體積小,質量輕

在發動機低速運轉時,仍能進行充電

故障少,使用壽命長,保修簡便

調節器結構簡單

很少產生干擾波

交流發電機的構造

一、轉子

1.爪極——鳥嘴形:產生近似與正弦波的交流電動勢

2.勵磁繞組——有電流通過,產生磁場

3.滑環

4.軸二、定子

1.三相繞組——產生相位相差120度,大小相等的三相交流電動勢連線由三角連線和星形連線兩種。以星形連線為主。

2.鐵心——由矽鋼片疊壓而成。

三、整流器

將三相繞組產生的的交流電變為直流。

主要元件:二極體,主要利用了二級管的單向導電性。

四、前後端蓋:由非導磁材料鋁合金製成。

特點:漏磁少,質量輕,散熱效能好。

交流發電機的工作原理

發電原理:在汽車用交流發電機中,由於轉子磁極是鳥嘴形,其磁場的分布近似於正弦規律,所以交流電動勢也近似於正弦波形,相位差互為120度。

整流原理::矽二極體具有單向導電性。

在某一瞬間,正極二極體上那一項的電壓最高,那一項的正極管子就獲得正向電壓而導通。負極管上那一項的電壓最低,那一項的負極管子就獲得正向電壓而導通。

實際上,在汽車交流發電機中選用的二極體,其允許的反向電壓要高得多,可以承受電路中各種瞬時過電壓對二極體的衝擊。

三、勵磁方法

汽車用交流發電機最常用的是九管的交流發電機,也就是具有九個矽二極體的發電機。其中六個矽二極體組成整流器,利用二極體的單向導電性將交流發電機產生的交流電壓轉變成直流電壓,另外三個二極體提供通過發電機中的勵磁繞阻的電流,稱為勵磁二極體。九管交流發電機不僅可以控制充電指示燈指示蓄電池的充電情況,指示充電系統是否發生故障,還可以在停車時,提醒駕駛員斷開點火開關。

圖10-1 9管交流發電機的原理圖

由於二極體有0.6v的門坎電壓,所以汽車用交流發電機只有在發電機在較高轉速的時候才能自己發電,稱為自勵過程。當發電機的轉速較低時,由蓄電池供給電流,稱為他勵過程。

因此,交流發電機發電,要先經過他勵過程,再經過自勵過程。工作原理如下:

當開關閉合後,首先由蓄電池提供電流。電路為:

蓄電池正極→充電指示燈→ 調節器觸點 →勵磁繞阻rf →搭鐵 →蓄電池負極。此時,充電指示燈由於有電流通過,所以燈會亮。

但發動機起動後,隨著發電機轉速提高,發電機的端電壓也不斷公升高,。當發電機的輸出電壓與蓄電池電壓相等時,發電機「b」端和「d」端的電位相等,此時,充電指示燈由於兩端電位差為零而熄滅。指示發電機已經正常工作,勵磁電流由發電機自己供給。

發電機中三相繞阻所產生的三相交流電動勢經六隻二極體整流後,輸出直流電,向負載供電,並向蓄電池充電。

當發電機高速運轉、充電系統發生故障而導致發電機不發電時,「d」端無電壓輸出,所以充電指示燈由於兩端電位差增大而發亮,警告駕駛員及時排除故障。九管交流發電機在停車後,蓄電池向充電指示燈繼續提供電流,則充電指示燈會一直亮,提醒駕駛員斷開點火開關。

交流發電機的工作特性

汽車交流發電機的工作特點是轉速變化範圍大,因此,必須了解其輸出電流、端電壓與轉速變化之間的關係,即交流發電機的工作特性。

交流發電機的外特性

交流發電機的空載特性和外特性

輸出特性:發電機的端電壓不變,輸出電流於發電機轉速之|<< << < >>

間的關係。

發電機轉速甚低時,其端電壓低於額定電壓,此時發電機不向外供電;當發電機空載時,電壓達到額定電壓值的轉速n1,稱為空載轉速。當發電機達到額定功率時的轉速成為滿載轉速n2。

說明:①只有當發電機轉速高於n1時才可能向外供電。n1是選定發電機傳動比的主要依據。

②滿載轉速是判斷發電機技術效能的重要指標。

③當轉速達到一定值時,其輸出電流不在隨轉速公升高而公升高,因此具有限流的作用。

空載特性:發電機空載時,其端電壓與轉速之間的關係

說明:空載特性是判斷發電機充電效能是否良好的重要依據

外特性:轉速一定時,發電機的端電壓與輸出電流之間的關係。

當發電機在高速運轉時,如果因外電路開路而突然失去負載,則其端電壓將急劇公升高,這對發電機和電晶體調節器內的電子元件都是有害的。

交流發電機電子調節器

汽車在行駛過程中,由於發動機的轉速隨時都在變化,交流發電機的轉速也之變化,因此發電機輸出電壓必然隨轉速變化而變化。交流發電機電壓調節器把交流發電機的電壓控制在一定的規定範圍內,當發電機轉速發生變化時,自動調節發電機輸出電壓並使電壓保持恆定,防止輸出電壓過高而損壞用電裝置和避免蓄電池過量充電。

圖10-2 外搭鐵型電子電壓調節器的基本電路

(一)調節器基本電路

外搭鐵型電子調節器的基本電路如圖1-2所示,有訊號監測電路、訊號放大與控制電路、功率放大電路和保護電路四部分組成。

電阻r1和r2穩壓管vs構成訊號監測電路,電阻r1 、r2串聯在交流發電機輸出端子「b」和搭鐵端子「e」之間,構成分壓器,直接監測發電機輸出電壓u的變化。r1上的分壓:

由此可見,發電機電壓u公升高時,分壓電阻r1上的分壓值ur1公升高,反之,當發電機電壓u下降時,分壓值ur1下降。

穩壓二極體vs一端連線三極體vt1的基極,另一端接在分壓電阻r1、r2之間,vs與三極體vt1的發射極串聯後再與分壓電阻r1併聯,從而監測發電機電壓的變化,並控制三極體vt1的導通與截止。

三極體vt1和電阻構成訊號放大與控制電路,其作用是將電壓監測電路輸入的訊號進行放大處理後,控制功率三極體vt2導通與截止。電阻既是三極體vt1的負載電阻,又是功率三極體vt2的偏流電阻。三極體vt1為小功率三極體,接在大功率三極體vt2的前一級,起功率放大作用,也稱為前級放大電路。

功率三極體vt2通常採用達林頓三極體構成功率放大電路,vt2為型大功率三極體,串聯在勵磁繞組與搭鐵端之間,這是外搭鐵型調節器的顯著特點。勵磁繞組的電阻是vt2的負載電阻。vt2導通時,勵磁電路接通,有勵磁電流;vt2截止時,勵磁電流被切斷。

因此,通過控制三極體的導通與截止,就可以改變勵磁電流使發電機輸出電壓穩定。

續流二極體vd構成保護電路,其功用是防止勵磁繞組產生的自感電動勢擊穿三極體而造成損壞。

(二)電子電壓調節器工作原理

電子電壓調節器利用三極體的開關特性,將大功率三極體作為乙隻開關串聯在發電機的勵磁電路中,根據發電機輸出電壓的高低,控制三極體導通與截止來調節發電機的勵磁電流,使發電機輸出電壓穩定在一定範圍內。發電機電子電壓調節器工作過程如下:

1.接通點火開關sw ,發電機電壓u低於蓄電池電壓時,蓄電池電壓經過點火開關sw加在分壓電阻r1 、r2兩端。由於發電機電壓低於調節電壓上限值,穩壓管vs處於截止狀態,vt1基極無電流流過,也處於截止狀態。此時,蓄電池經點火開關、電阻向三極體vt2提供基極電流,vt2導通並接通勵磁電流,其電路為:

此時,隨著發電機轉動,其電壓也將隨之上公升。

電壓上公升到高於蓄電池電壓但還低於調節電壓上限u2時,發電機處於自勵狀態。(勵磁電流由發電機自己提供)

當發電機電壓高於蓄電池電壓但還低於調節電壓上限時u2時,vs與vt1仍截止,vt2保持導通。此時勵磁電路為:

發電機定子繞組→正極管→發電機輸出端子「b」→點火開關sw →熔斷器 f3→ 發電機端子「f1」→ 發電機勵磁繞組 rf→發電機端子「f2」 →調節器磁場端子「f」→ 三極體vt2 → 調節器搭鐵端子「e」→ 發電機搭鐵端子「e」→ 發電機負極管 →發電機定子繞組

3.當發電機電壓隨轉速公升高到調節電壓上限時u2,vs,vt1導通,vt2截止,勵磁電流切斷,發電機電壓降低。

當發電機電壓公升高到調節電壓上限u2時,此時vs導通,它的發射極幾乎被短路,流過電阻r3 的電流經vt1集電極和發射極構成迴路, vt2因無基極電流而截止,勵磁電流被切斷,磁通迅速減小,發電機電壓迅速下降。

(4)當發電機電壓降低到調節電壓下限u1時,vs截止,vt1隨之截止,vt1集電極電位公升高,發電機又經r3向vt2提供基極電流,使vt2導通,勵磁電流接通,發電機電壓又重新公升高。當發電機電壓再次公升高到調節電壓上限u2時,調節器重複(3),(4)工作過程,將發電機電壓控制在某一平均值不變。

當由vt2導通轉為截止的瞬間,勵磁繞組產生的自感電動勢經二極體vd構成放電迴路,防止三極體vt2擊穿損壞。由於放電電流流經vd, 所以 vd稱為續流二極體。

交流發電機的電壓調節器

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交流發電機及調節器

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汽車交流發電機說課稿

尊敬的各位領導,你們好!今天我的說課題目是交流發電機。長期以來我秉承的教學理念是 快樂學習 幸福成長。下面我將從目標確立,學情分析,教材處理等幾個方面對本課題進行說課。一 目標確立 準確的確立教學目標是一節課成功的最基本前提 1.知識和能力 熟悉發電機的作用,理解發電機的結構,並能對發電機進行拆檢 ...