交流发电机及调节器.ppt
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1、第二章 交流发电机与电压调节器,交流发电机作用回顾为什么需要电压调节器为什么需要整流为什么不需要电流调节器,第一节 交流发电机的构造第二节 交流发电机的工作原理第三节 交流发电机的特性第四节 触点式电压调节器第五节 电子电压调节器第六节 其他类型的交流发电机第七节 交流发电机及整流器的检修,本章内容介绍,转子磁极部分:产生旋转磁场定子(电枢)产生三相交流电由铁芯、三相绕组构成端盖支撑转子,安装和封闭内部构件由前后端盖构成,第一节 交流发电机的构造,风扇散热驱动带轮将发动机转矩通过皮带轮带动转子旋转电刷和电刷架装在后端盖上,引入激磁电流,交流发电机的构造图,后端盖,负极管,正极管,散热板,电刷架
2、,电刷,转子,定子,前端盖,风扇,驱动带轮,作用:产生旋转磁场结构: 滑环:将直流电源接入激磁绕组 一端与电刷相接,一端与激磁绕组相连 转轴:带动转子旋转 爪形磁极:形成多对磁极 激磁绕组:通以电流后产生磁场 磁轭:形成磁通路,转 子,图3.3 交流发电机的转子总成,图3.4 交流发电机转子分解图,转子,图3.5 交流发电机定子总成及连接方式a)定子绕组星形连接 b) 定子绕组三角形连接,定子作用:产生三相交流电定子的结构 定子铁芯 定子三相绕组定子三相绕组的连接 星形连接 三角形连接,定 子,定子,定 子,发电机定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成,在铁芯内圆均匀分布着36个槽,用来嵌放定子线圈。
3、,在定子槽内嵌放着定子线圈,有多种绕法组成三相绕组,以产生三相交流电,定子中三相绕组的绕法要求1:在三相绕组中产生大小相等,频率相同的电动势 每相绕组线圈个数、每个线圈的匝数和每个线圈的节距都完全相等,节距:每个线圈的两个有效边之间所间隔的定子槽数,Y,极距:相邻两异性磁极中心线之间的槽数,整距:是指同一个线圈的两个有效边所跨的电磁距离正好为一个极距,要求2:三相绕组产生相位相差1200的对称电动势 三相绕组的起端或末端在定子槽内的排列,必须相隔1200电度角 磁极对数P6,定子槽数z36, 定子每一槽距的电度角a 之间存在的关系,图3.6 交流发电机整流二极管安装示意图a)焊接式 b)电路图
4、 c) 压装式1正整流板 .2负整流板,作用:将三相交流电变为直流构成散热板后端盖二极管二极管正极管:接线柱为正,外壳为负,壳底红色标记;负极管:接线柱为负,外壳为正,壳底黑色标记。,整流器,压装在与机壳绝缘的元件板上,散热板与后端盖上的“磁场”(称为“B”或“十”、“F”)接线柱相连,是发电机的正极端子,压装在另一元件板(或后端盖)上,与后端盖的”搭铁” 、“E”、“-”)相连,是发电机的负极端子,整流桥,皮带轮,调节器,端盖作用:支撑转子,安装和封闭内部构件结构:驱动端盖,前端盖整流端盖,后端盖风扇通风使电机散热皮带轮将发动机转矩通过皮带轮带动转子旋转,交流发电机的其他部分,皮带轮,铝合金
5、制成,漏磁小,重量轻,散热性能好,电刷和电刷架装在后端盖上,引入磁场电流,(1)内搭铁型交流发电机 励磁绕组的一端经负电刷(E)引出后和后端盖直接相连(直接搭铁)的发电机(2)外搭铁型交流发电机 励磁绕组的两端 (F和E)均和端盖绝缘的发电机称为外搭铁型交流发电机,标记为F1和F2,a)内搭铁型交流发电机 b)外搭铁型交流发电机图3.10 交流发电机的搭铁型式,电刷和外电路的连接型式,举例说明:JF 1 5 2;JFZ 1 9 13 Z,交流发电机的型号,JF JFZ JFB JFW,6,1,2,一、交流发电机的发电原理基本原理过程转子感应线圈通以电流,产生磁场发动机带动转子转动,形成旋转磁场
6、导致定子线圈切割磁力线在定子线圈中产生感应电动势,第三节 交流发电机的工作原理,交流电动势的变化频率f和转速、磁极对数成正比 式中 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。,定子3相绕组感生电动势的大小,二、交流发电机的激磁方式供给转子激磁绕组电流,让转子产生足够磁场的方式,他激方式:发电机开始发电时,其电压低于蓄电池电压,由蓄电池给转子提供激磁电流,产生磁场,自激方式:发电机电压输出额定电压时,发电机自身提供激磁电流给转子,产生
7、磁场,三、交流发电机的整流原理二极管的单向导电性三相桥式整流电路图,D1,D3,D5的导通情况 D2,D4,D6的导通情况,图3.12 交流发电机整流原理a) 整流电路图 b) 三相绕组电压波形图 c) 整流后发电机输出波形图,(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。(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。,汽车用硅整流二极管特点,允许的工作电流大,如ZQ50型二极管的正向平均电流为50A,浪涌电流为600A。承受反向电压的能力高,可承受的反向重复峰值电压在270V左
8、右,反向不重复峰值电压在300V左右。只有一根引线(引出电极)根据引出电极的不同分为正二极管和负二极管。,几种电压及其大小相电压:线电压:发电机直流输出电压:二极管能承受最高反向电压:中性点接线柱直流电压:流过每个二极管的平均电流与负载电流的关系:I为负载电流,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。 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3.15 交流发电机中性点电压波形图,输出特性定义 u 恒定时:f ( I , n );输出特性曲线交流发电机不需要
9、电流调节器,交流发电机特性,为何交流发电机不需要电流调节器?,空载转速,满载转速,交流发电机的自身限流原理,定子阻抗,电枢反应,当转速很大时,定子线圈电阻可忽略,因此,定子阻抗随转子转速增大而增大,使整个电路的阻抗增大,因此电流减小,在发电机中两种磁场:转子旋转磁场;感应磁场,感应磁场方向与转子磁场方向相反,限制在定子中产生的感应电动势的大小,空载特性空载特性曲线,发电机不带负载时,发电机的端电压和转速之间的关系,空载转速之前:他激,空载转速之后:自激且向蓄电池充电,汽车发电机的选配,1、计算车辆电器总负载;2、确定车辆常时工作时的负载;3、计算发动机在怠速情况下电机的输出功率;4、计算车辆在
10、几个不同速度下电机的输出功率;5、确保电机能够承受车辆在过载情况下的电器负荷,即选配电机时应该留有一定量的安全余度;6、在特殊应用情况下应考虑电机的输出是否满足电器要求,如在怠速情况下是否可以给空调及车辆照明灯供电。根据以上结果对照电机输出特性曲组选择相应的电机并确定传动比,外特性n=常数:u=f(I);外特性曲线特点,转速对电压影响大:转速越高,电压、电流越大, 输出功率越大,负载对电压影响大:转速一定,输出功率一定,电流与电压成反比,电流随负载变化而变化,引起电压变化,交流发电机必须有电压调节器,一、电压调节原理,第五节 交流发电机调节器,交流发电机输出电压与定子感应电动势成正比感应电动势
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