发电机及电压调节器
汽车电源系统主要由蓄电池、发电机和电压调节器等组成,蓄电池和发电机
并联于汽车电路之中,发电机是主要电源,蓄电池是辅助电源。在发动机停转或
起动时,汽车由蓄电池供给电能;发动机起动后,带动发电机运转,如果发电机
供电能力能满足用电需要,则由发电机向所有用电设备供电;否则,由发电机和
蓄电池共同供电。发电机供电过剩时,向蓄电池充电。汽车用交流发电机主要由
转子、定子、整流器及前后端盖等组成。
一、交流发电机的分类
1.按总体结构分类
(1)普通交流发电机:无特殊装置,无特殊功能的汽车交流发电机,称为普
通交流发电机。如东风E Q1090型载货汽车用JF132N型交流发电机。
(2)整体式交流发电机:即内装电子调节器的交流发电机。如一汽捷达、上
海桑塔纳轿车用JFZ1913Z型14V90A发电机
(3)无刷交流发电机:即没有电刷和集电环(滑环)的交流发电机。如东风
E Q2102型越野汽车用JF W2621型28 V45A整体式发电机
(4)带泵交流发电机:即带真空制动助力泵的交流发电机。如仙游电机厂生
产的JFB1712型交流发电机。
2.按整流器结构不同分类
(1)六管交流发电机:即整流器由六只整流二极管组成三相桥式全波整流
电路的交流发电机。如解放CA1091型载货汽车用JF1518交流发电机。
(2)八管交流发电机:即整流器总成由八只二极管组成的交流发电机。如
天津夏利TJ7130型微型轿车用JFZ1542型14V45A型交流发电机。
(3)九管交流发电机:即整流器总成由九只二极管组成的交流发电机。如
斯太尔(STEYR)汽车用JFZ2518A型28V27A交流发电机和猎豹(PAJERO)汽车4664型发动机用14V75A交流发电机。
(4)十一管交流发电机:即整流器总成由11只二极管组成的交流发电机。
如一汽捷达、上海桑塔纳轿车用JFZ1913Z型14V90A发电机。
整流原理参见《汽车电工与电子技术基础》。
3.磁场线圈搭铁型式分类
(1)内搭铁型交流发电机:即发电机磁场线圈的一端与发电机壳体连接的
交流发电机。如东风EQ1090型载货汽车用JF132N型交流发电机。
(2)外搭铁型交流发电机:即磁场线圈的一端经调节器后搭铁的交流发电
机。如捷达、桑塔纳轿车用JFZ1913Z型14V90A发电机、解放CA1091型载货汽车用JF1522A型交流发电机、东风EQ2102型越野汽车用JFW2621型28V45A整体式发电机等。目前,大多数汽车都采用外搭铁型交流发电机。
二、交流发电机的构造
汽车用交流发电机主要由转子、定子、整流器及前后端盖等组成。如图2-1所示。
图2-1 交流发电机的组成
图2-2 转子的组成
1.转子
转子的功用是产生磁场,转子主要由转子铁心、励磁线圈(又称磁场线圈)、
爪极和滑环组成,如图2-2所示。
两块爪极安装在转子轴上,爪极间的空腔内装有转子铁心和励磁线圈。励磁
线圈绕在铁心上,铁心压装在两块爪极之间的转子轴上。滑环由彼此绝缘的两个
铜环组成,压装在转子轴的一端并与转子轴绝缘。励磁线圈的两端分别从内侧爪
极上的两个小孔中引出,其中一端焊接在滑环的内侧铜环上,另一端则穿过内侧
铜环上的小孔并焊接在外侧铜环上,两个铜环分别与发电机的两个电刷接触。当
两个电刷与直流电源接通时,励磁线圈中便有电流流过,并产生轴向磁通,使一
块爪极磁化为N极,另一块爪极磁化为S极,从而形成六对相互交错的磁极。
将转子爪极设计成鸟嘴型的目的是使磁场呈正弦分布,电枢线圈产生的感应
电动势近似于正弦波形。
图2-3 定子的组成
2.定子
定子的功用是产生交流电,其结构如图2-3所示,由定子铁心和定子线圈组成。定子铁心由内圆带槽的环状硅钢片叠成,各硅钢片之间互相绝缘。定子线圈
为三相对称线圈,安装在定子铁心的槽内。三相线圈的连接方法采用星形联结,
三相线圈各引一个端子,中性点引出一个端子。
3.整流器
交流发电机的整流器由6只硅二极管组成.二极管的引线为二极管的一极,其壳体部分为二极管的另一极。压装在后端盖(或与外壳相通的接地散热板)上的
三只硅二极管的壳体为二极管正极,引线为二极管的负极,称之为负极管;压装
在外壳绝缘散热板上的三只硅二极管的壳体为负极,引线端为二极管的正极,称
之为正极管。三只正极管和三只负极管的引线端通过三个接线柱一一对应连接,
并分别连接三相线圈的A、B、C端,就组成了三相桥式全波整流电路。
固定在散热板上的螺栓伸出发电机壳体外部,作为发电机的输出接线柱,该
接线柱为发电机的正极,相应的标记为“B”(或 “+”或 “电枢”等)。
4.端盖及电刷组件
交流发电机的前后端盖由铝合金铸成,铝合金为非导磁材料,可减少漏磁,
并且具有重量轻、散热性好的优点。
后端盖上安装有电刷组件与调节器总成。电刷组件由电刷、电刷架和电刷
弹簧组成。电刷安装在电刷架的孔内,借弹簧张力使电刷与滑环保持良好接触。
每只电刷都有一根引线,该引线直接引到IC调节器内部,从而将励磁线圈与调节器工作电路连接起来。
在发电机前端盖前安装有风扇和V型皮带轮,由发动机通过V型带来驱动
发电机带轮和转子转动。发电机的通风散热依靠风扇来实现。在前、后端盖上制
有通风口,当风扇与带轮一起转动时,空气便从进风口流人,经发电机内部再从
出风口流出,由此便将发电机内部热量带出,达到散热目的。
三、交流发电机的型号
根据QC/T73-93《汽车电气设备产品型号编制方法》的规定,汽车交流发电
机的型号有五部分组成:
1 2 3 4 5
第一部分为产品代号,由字母表示,如JF, JFZ, JFB, JFW分别表示普通交 流发电机、整体式交流发电机、带泵交流发电机和无刷交流发电机。
第二部分为电压等级代号,用一位阿拉伯数字表示,其中有:1 —12V、 2—24V、6—6V。
第三部分为电流等级代号,用一位阿拉伯数字表示,各代号表示的电流等级 见表2-1。
第四部分为设计序号,用一位阿拉伯数字表示产品的顺序。
第五部分为变型代号,用字母表示,交流发电机是以调整臂的位置作为变形 代号。从驱动端看,Y-右边、Z—左边,无字母则表示在中间位置。
电流等级代号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电流范围/A ~19 20~29 30~39 40~49 50~59 60~69 70~79 80~89 90~99
表2-1 电流等级代号
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U、电流I和转速n之关系,包括空载特性、输出特性和外特性。
1.空载特性
当发电机空载运行时,发电机端电压U和转速之间的关系,即负载电流I=0时f (n)的函数关系,称为发电机的空载特性,如图2-5a所示。
空载特性可以判断发电机充电性能的好坏。从曲线的上升速率和达到蓄电池
电压的转速高低可判断发电机的性能是否良好。
2.输出特性
当发电机电压一定时,输出电流与发电机转速之间的关系,称为发电机的输
出特性,如图2-5b所示。
输出特征曲线表明,端电压保持不变(12V发电机保持14V, 24V发电机保待28V),当n>n时,其输出电流随着转速增加而逐渐增大。当n
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