电气设备交流发电机和调节器.pptx

第二章 交流发电机和调节器第一节 交流发电机的构造一、转子交流发电机的转子是发电机的磁场部分，主要由爪极、磁场绕组（线圈）、滑环和轴等组成。二、定子定子又称为电枢，由定子铁心和定子绕组组成。定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成。定子槽内三相绕组的连接方法大多数采用Y型（星形）。三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120的三相电动势。1 每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。每个线圈的两个有效边之间所间隔的定子槽数叫线圈节距2 每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。3 三相绕组的始边应相互间隔2+120o电角度（一对磁极占有的空间为360o电角度）结构参数如下：结构参数如下：磁极对数磁极对数p:6对对 定子槽数定子槽数z:36槽定子绕组相数槽定子绕组相数m:3相相 每个线圈匝数每个线圈匝数N:13匝匝 绕组联结方法绕组联结方法 Y型联结型联结三、整流器整流器是由6只二极管连接而成的三相桥式全波整流电路。硅二极管安装示意图四、前后端盖前后端盖由非导磁材料铝合金制成，漏磁少，重量轻，散热性能好。外装式 内装式电刷架的结构第二节 交流发电机的工作原理一、发电原理交流电动势频率：式中：p磁极对数；n发电机转速电动势：式中：表示电动势的有效值；表示电角速度，二、整流过程硅二极管具有单向导电性。整流过程实际上就是将具有单向导电性的硅二极管组成各种整流电路，把交流电变成直流电。三相桥式整流电路三相桥式整流电压波形图发电机输出电压的平均值：U=1.35UAB=2.34U（星形连接）U=1.35U （三角形连接）式中：UAB 线电压的有效值 U 相电压的有效值，以每只硅二极管为研究对象：（1）平均电流：（2）承受的最高反向电压：三、激磁方法激磁的类型：(1)自激：发电机利用剩磁自激(2)他激：蓄电池供给激磁绕组电流的方式第三节 交流发电机的特性 一、输出特性输出特性是指发电机端电压不变，即U=常数的情况下，输出电流与发电机转速之间的关系，即I=f（n）的函数关系。交流发电机的输出特性1 1、发动机转速低于额定转速、发动机转速低于额定转速n1n1时发电机不向外供电时发电机不向外供电2 2、发发电电机机达达到到额额定定功功率率时时的的转转速速定定为为额额定定转转速速n2n2，额额定电流一般定为最大输出电流的定电流一般定为最大输出电流的2 23 3。3 3、当当转转速速达达到到一一定定值值时时，无无论论转转速速增增加加多多少少电电流流都都不不再再增增加加，即即一一定定结结构构的的发发电电机机输输出出最最大大电电流流ImaxImax有有一一定限制定限制二、空载特性空载特性是指发电机空载时，发电机端电压与转速之间的关系，即I=0时，U=f（n）的函数关系。交流发电机的空载特性三、外特性 外特性是指转速一定时，发电机的端电压与输出电流的关系，即n=常数时，U=f（I）的函数关系。交流发电机的外特性第四节 电压调节器 一、电磁振动式调节器1.双级电磁振动式调节器 FT61型双级式电磁振动调节器线路原理图FT61型调节器的工原理简述如下：调节器不工作时，低速触点K1闭合，高速触点K2处于开启状态。发电机低速运转时，低速触点K1是闭合的，发电机的供给电压低于蓄电池电压。激磁电流由蓄电池供给（他激）。磁场电流路径当发电机转速升到n1时，发电机电压稍高于第一级调节电压U1时，流经电磁铁线圈的电流产生的吸力克服弹簧拉力使K1打开，激磁电流路径发生了变化磁场电流路径当发电机转速超过n2又小于n3时，K1一直打开，R1一直串入激磁回路中，激磁电流和发电机端电压都随转速的升高而升高，低速触点失去调节作用，活动触点处于中间位置，称为失控区。当发电机转速高于n3时，磁化线圈XL的吸力使高速触点K2闭合，将激磁绕组短路，激磁电流减小到零。双级式电压调节器触点火花小，使用寿命长，但触点间隙太小（0.20.4mm），工作中容易产生电蚀现象，且调整困难。另外，从第一级触点工作到第二级触点工作，中间有一失控区，这些都会影响对蓄电池的充电特性。带灭弧系统的电压调节器由可克服上述缺点。2.具有灭弧系统的单级式电压调节器 单级灭弧式电压调节器电路图 二、晶体管电压调节器 电磁振动式电压调节器结构复杂，重量和体积大，火花易烧蚀触点，寿命低，对无线电干扰大，具有一定的机械惯性和磁惯性，触点开闭动作迟缓。晶体管电压调节器以开关管代替触点，不但开关频率提高，且不会产生火花，调节效果好，具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高等优点，所以晶体管调节器使用愈来愈广。晶体管调节器和工作原理当发电机未转动时，接通点火开关K，蓄电池加在R1两端的电压小于稳压管的反向击穿电压，DW处于截止状态，T1基极无电流也处于截止状态，T2导通，产生激磁电流 起动发动机后随着转速的升高，发电机端电压迅速上升。当R1上的检测电压UAC达到稳压管的反向击穿电压，DW导通，随即T1导通，T2截止，激磁电流降至零，使电压急剧下降，当下降到低于调整值时，DW又恢复到截止状态，T1截止，T2导通，如此反复。三、集成电路调节器 1967年美国通用汽车公司把集成电路调节器作为一个部件，装在交流发电机上。汽车上采用的集成电路调节器，通常是并用半导体技术和薄膜（或厚膜）技术的混合集成电路。集成电路调节器有如下优点：由于它是用树脂封装的，能防潮及泥土、油污等溅污，并在130的高温环境正常工作。由于内部无可移动零件，能承受较大的振动和冲击。体积小、重量轻，可以作为一个标准件装到发电机上。电压调节精度高，在调节转速范围内电压变化不大于0.1V，这对汽车上其他电子（特别是ECU）设备很重要。能通过较大的激磁电流（可达6A以上）。使用寿命长，一般能达16万km以上。JFT151型集成电路调节器JFT151型集成电路调节器为薄膜混合集成电路调节器。其外形尺寸为38mm34mm10.5mm。四、继电器控制电路1.磁场继电器磁场继电器是接在电源和调节器之间，常与调节器组成一体，用来控制发电机激磁回路。2.充电指示灯继电器国产汽车大部分是用电流表指示充电情况，国外大多用充电指示灯来指示充电情况，有的车专门设置充电指示灯继电器。第五节 交流发电机充电系的过电压保护装置 一、过电压的产生从过电压的性质来分，可分为瞬变性和非瞬变性过电压两种。1.非瞬变性过电压非瞬变性过电压，主要是由于发电机调节器失灵，或其他故障引起发电机激磁电流未经过调节器，使发电机电压升高到不正常值。2.瞬变性过电压瞬变性过电压有以下几种情况：（1）抛负载瞬变抛负载瞬变即交流发电机正在向蓄电池充电过程中与蓄电池连接导线突然脱开，或者在没有蓄电池的情况下，突然断开其他负载。（2）磁场衰减瞬变磁场衰减瞬变即交流发电机的激磁绕组，由于点火开关（或电源开关）转到断开位置而与蓄电池突然中断时，就会产生按指数衰减的负脉冲电压。（3）点火系瞬变（4）切换电感性负载瞬变在汽车运行中，切换一个电感性辅助电器（电喇叭、刮水器、电风扇、螺线管继电器等），都会产生自感引起的瞬变过电压。二、过电压的保护从理论讲，防止过电压有两种可能的方案：一、提高电子设备的定额。这种方法不增加系统中的电气元件，但很不经济。二、增加过电压保护装置。过电压保护装置吸收电系中可能产生的各种瞬变性过电压电能，保护电子设备中各电子元件正常工作。1.稳压管保护电路 稳压管加继电器的浪涌保护装置正常情况下浪涌保护装置是不导通的，当出现瞬时高压时，稳压管DW导通，电压只能升到DW的击穿电压。浪涌电压的能量通过DW搭铁消耗后，DW又恢复不导通状态。优点：1.反应迅速2.无功率消耗3.线路简单、工作可靠2.可控硅过压保护电路 波许自动复位可控硅过压保护电路图当电压高到足以击穿稳压管DW2时T3导通触发可控硅SCR继电器通过电流触点闭合其作用有2：1是峰值电流通继电器；2是短路SCR，及时使电路恢复正常第六节 交流发电机的检查与测试 一、整机检测1.用万用表测量各接线柱之间的电阻值 发电机型号“F”与“”“+”与“”“+”与“F”正向反向正向反向JF11、JF13、JF15、JF21564050100050 701000JF12、JF22、JF23、JF2519.5214050100050 701000交流发电机各接线柱之间的电阻值/2.在试验台上对发电机进行发电试验 交流发电机试验台电路图国产发电机规格发电机型号额定数据空载转速(r/min)满载转速(r/min)功率/W电压/V 电流/AJF11、JF13、JF132350142510002500JF12、JF233502812.510002500JF21、JF152、JF153500143610002500JF22、JF25500281810002500JF1000、JF21010002836100022502JF150150141110502000JF200200141510003500JF011751413130035003.用示波器观察输出电压波形 各种故障整流波形二、解体后的检查1.硅二极管的检查万用表型号 MF500MF7MF18MF10MF30MF14MF12正向阻值81088.5910.511.519204050115120二极管正向阻值/2.磁场绕组的检查磁场绕组搭铁的检查用万用表磁场绕组的电阻值转子轴弯曲度的检查3.定子绕组的检查1、2检查绕组短路和断路1、3检查绕组是否搭铁第八节 调节器的检查与调整 一、双级电磁振动式调节器的检查与调整检查触点是否氧化、烧蚀，电阻是否烧断以及线圈有无断路、短路等故障，调节器线圈及电阻参数见下表型号线圈电阻值/导线直径/mm电阻/匝数 附加电阻R1加速电阻R2补偿电阻R3FT610.319.58208.5113FT61A0.2129 150040280FT70A0.2129 150040280二、晶体管调节器的检查晶体管调节器检查连接电路及其调节特性A晶体管调节器交流发电机