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发电机调节器 第2章发电机和调节器 第2章 发电机和调节器 学习目标：通过本章的学习，重点掌握发电机的作用及在充电系统中的连接；发电机的结构及发电机的发电原理、整流原理及励磁方法；发电机的工作特性；发电机的型号表示方法；调节器的作用及各种类型调节器的特点；理解充电系统故障诊断与维修；充电指示灯控制电路的工作；交流发电机及调节器的使用与维修；了解无刷发电机及个别现代化发电机；掌握交流发电机的拆检、调节器的检测、以及交流发电机及调节器的试验。 发电机是汽车电源系统的主电源，在汽车正常运行时，它除向起动机之外的全部用电设备供电外，还可为蓄电池充电。 由于现代汽车的各种功能越来越完善，自动化程度越来越高，导致用电设备的数量越来越多。因此，要求发电机有较大的输出功率。传统的整流子换向式的直流发电机因发电量较小等众多原因，近年来已基本被交流发电机所取代。 汽车上所用的交流发电机大多为三相交流发电机，主要由三相同步交流发电机和六只硅二极管组成，所以又称其为硅整流交流发电机，简称交流发电机。因其具有体积小，重量轻、比功率大、低速充电性能好、维修方便等优点，所以在汽车上被广泛应用。 交流发电机、调节器、蓄电池的连接电路如图2.1所示。 2.1交流发电机的构造 2.1.1普通交流发电机的构造特点 目前在汽车上装备的交流发电机，结构基本相同。主要由转子、定子、整流器及前后端盖等组成。图2.2为JF132型交流发电机的组件图，图2.3为其结构剖视图。 （1） 转子 交流发电机的转子是电机的磁场部分，它主要是由两块爪极、磁场绕组、滑环及轴等组成。如图2.4所示。 两块爪极被压装在转轴上，且内腔装有磁轭，其上绕有磁场绕组。绕组两端的引线分别焊在与轴绝缘的两个滑环上。两个电刷装在与端盖绝缘的电刷架内，通过弹簧力使其与滑环保持接触。当发电机工作时，两电刷与直流电源连通，可为磁场绕组提供定向电流并产生轴向磁通。使两块爪极被分别磁化为N极和S极，从而形成犬牙交错的磁极对并沿圆周方向均匀分布。磁极对数可为4对、5对和6对，我国设计的交流发电机的磁极对数多为6对。由于爪极凸缘的外形极像鸟嘴，故当发电机工作时，可在定子铁芯内部形成近似正弦变化的交变磁场。 （2）定子 定子又称电枢，由定子铁芯和定子绕组组成。 定子铁芯一般由一组相互绝缘且内圆 带有嵌线槽的环状硅钢片或低碳钢板叠成，定子槽内嵌有三相对称绕组。三相绕组的连接方法可分星形接法及三角形接法，目前车用交流发电机多采用星形接法。 为了在三相绕组中产生大小相同，频率相同，且相位相差120o的对称电动势，在其绕法上应遵循以下原则： 1）每相绕组的线圈个数及每个线圈的匝数须完全相等。 图2.3 JF132型交流发电机的结构 1-后端盖；2-滑环；3-电刷；4-电刷弹簧；5-电刷架；6-磁场绕组； 7-定子绕组；8-定子铁芯；9-前端盖；10-风扇；11-皮带轮 以JF11交流发电机为例，定子总槽数Z为36，每相绕组占用的 槽数应为12。因采用单层集中绕法，即每个槽内放置1个有效边， 每1个线圈放置在两个槽中，故每相绕组是由六组线圈串联而成，若 每个线圈有13匝，则每相绕组共有78匝。 2）每个线圈的节距须相等 节距y1和极距yp是两个重要的结构参数。y1在数据上等于线圈的两个有效边之间的定子槽数，而相邻异性磁极中心线之间的定子槽数则称为极距yp。 y1?yP?Z 2P 要使线圈内能产生最大的感应电动势，线圈的两个有效边应分别置于异性磁极下 面，若每个线圈的节距y1相等并等于极距yp时， 极距yp可通过公式计算，即 式中：Z—定子铁心的总槽数； P—磁极对数。 3）三相绕级的首端A、B、C 在定子槽内的排列须间隔120o电角度。 ??360??P Z?360??6 36?60? 转子旋转时，磁场相对定子中的导体运动，在定子绕组中产生感应电动势。且每转过一对磁极时，线圈中的感应电动势就变化一个周期，即360 o电角度，Z＝36），每个槽的电角度（θ）为60o，即 图2.5 JF11型交流发电机定子绕组的展开图 由此分析，要使三相绕组的电动势相差120°相位角，必须符合以下条件：相邻两 相绕组线圈的起端间隔距离应等于2＋3n个槽（y1＝3，n＝1，2，3?），即2、5、8、11??个槽均可。如例图2.5所示，F11系列型交流发电机定子绕组的三相绕组的三个首端A、B、C，被依次嵌入第1，9，17三个槽中，而末端X、Y、Z则相应嵌在34，6，14三个槽内，正好与给定条件相符。 （3）整流器 交流发电机的整流器，由六只硅整流二极管组成。其作用是：将定子绕组产生的三相交流电转换为直流电；其次，阻止蓄电池电流向发电机倒流，避免烧坏发电机。 如图2.6所示，整流二极管通常直接压装在散热板上或发电机后端