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汽車發電機工作原理
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作者:admin
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發布時間: 2018-04-13
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汽車發電機
1、轉子
轉子的功用是產生磁場。轉子由爪極、勵磁繞組、滑環、轉子軸等組成，如圖所示
圖為轉子解體示意圖
轉子軸上壓裝著兩塊爪極，爪極被加工成鳥嘴形狀，爪極空腔內裝有勵磁繞組和磁軛。滑環由兩個彼此絕緣的銅環組成，壓裝在轉子軸上并與軸絕緣，兩個滑環分別與勵磁繞組的兩端相連。當給兩滑環通入直流電時，勵磁繞組中就有電流通過，并產生軸向磁通，使爪極一塊被磁化為N極，另一塊被磁化為S極，從而形成六對（或八對）相互交錯的磁極。當轉子轉動時，就形成了旋轉的磁場。如下圖所示：
2、定子
定子又稱為電樞。定子的功用是產生交流電。當激磁電流作用于轉子繞組，轉子軸在發動機正時齒輪的帶動下轉動，在定子繞組中產生感應電動勢。
定子鐵心由內圈帶槽的硅鋼片疊成，定子繞組的導線就嵌放在鐵心的槽中。定子繞組有三相，三相繞組采用星形接法或三角形接法，都能產生三相交流電。三相繞組的必須按一定要求繞制,才能使之獲得頻率相同、幅值相等、相位互差120°的三相電動勢。
(1) 每個線圈的兩個有效邊之間的距離應和一個磁極占據的空間距離相等。
(2) 每相繞組相鄰線圈始邊之間的距離應和一對磁極占據的距離相等或成倍數。
(3) 三相繞組的始邊應相互間隔2π+120o電角度（一對磁極占有的空間為360o電角度）
定子三相繞組的接法有兩種
星形接法的特點是線電流等于相電流，且三相
的一端連接在一起。中性點電壓的瞬時值是一個
三次諧波電壓，中性點電壓的平均值為發電機輸出
電壓（平均值）的一半，帶有中性點接線柱的發電
機可用中性點電壓來控制各種用途的繼電器。
（如右圖所示）
三角形接法的特點是線電流等于相電流，且三相連接成一個閉環，無中性點。如圖所示：
定子安裝在轉子的外面，和發電機的前后端蓋固定在一起，當轉子在其內部轉動時，引起定子繞組中磁通的變化，定子繞組中就產生交變的感應電動勢。 定子由定子鐵心和定子繞組（線圈）組成。定子鐵心由內圈帶槽、互相絕緣的硅鋼片疊成。定子繞組有三組線圈(3相繞組)，3相繞組彼此相隔120度對稱的嵌放在定子鐵心的槽中。三相繞組的連接有星形接法和三角形接法兩種，都能產生三相交流電。
3、整流橋（又叫整流器）
整流橋的功用是將定子繞組的三相交流電變為直流電輸出。整流器由整流板、整流二極管和激磁二極管組成。二極管只允許電流單向通過，所以將其接入交流電路時它能使電路中的電流只按單向流動，即所謂“整流”。整流二極管一種具有單向導電性的半導體器件,能將交流電能轉變為直流電能。將交流電源整流成為直流電流的二極管叫作整流二極管，整流二極管分為正極管和負極管兩種，分別壓裝（或焊裝）在相互絕緣的兩塊板上組成的。正二極管的中心引線為二極管正極，外殼為負極。正二極管的外殼壓裝或焊裝在元件板上，共同組成發電機的正極，由一個與后端蓋絕緣的元件板固定螺栓通至機殼外，成為發電機的B+輸出釘。
4、端蓋及電刷組件
端蓋一般分兩部分（驅動端蓋和電刷端蓋），起支撐轉子、定子、整流器和電刷組件的作用。端蓋一般用鋁合金鑄造，一是可有效的防止漏磁，二是鋁合金散熱性能好。電刷端蓋上裝有電刷組件。不帶調節器的電刷組件由電刷、電刷架和電刷彈簧組成，帶調節器的電刷組件由電刷、電刷架、電刷彈簧及調節器組成。 電刷的作用是將電源通過滑環引入勵磁繞組。兩個電刷分別裝在電刷架的孔內，借助彈簧壓力與滑環保持接觸。電刷和滑環的接觸應良好，否則會因為磁場電流過小，導致發電機發電不足。
電壓調節器是把發電機輸出電壓控制在規定范圍內的裝置，其功用是在發電機轉速變化時，自動控制發電機電壓保持恒定，使其不因發電機轉速高時電壓過高燒壞用電器和導致蓄電池過充電；也不會因發電機轉速低而電壓不足導致用電器工作失常。
皮帶輪及風扇
交流發電機的前端裝有皮帶輪和風扇，由發動機通過傳動帶驅動發電機的轉子軸和風扇一起旋轉。發電機工作時，定子繞組和勵磁繞組中都會有熱量產生，溫度過高會燒壞導線的絕緣導致發電機不能正常工作，所以為發電機散熱是必須的。發電機的通風散熱是靠風扇來完成，（由鋁合金或鋼板沖壓而成）發電機有1-2個風扇，對于只有一個風扇的發電機，風扇均裝于前端蓋與皮帶輪之間；對于有兩個風扇的發電機，有的是在轉子爪極兩側各焊裝一個，有的是一個風扇裝于前端蓋與皮帶輪之間，另一個風扇裝在后端蓋與轉子爪極之間
汽車交流發電機的性能指標
1．額定電壓
交流發電機的電壓受電壓調節器控制，一般比較穩定，只是在發動機啟動階段略有變化，正常情況下，發動機達到怠速轉速時，發電機的輸出電壓應能達到一個穩定值，這個電壓值稱為發電機的額定電壓（12V系統的發電機額定電壓為14V，24V系統的發電機額定電壓為28V）。
2．空載轉速
交流發電機不帶負載，能夠達到額定電壓時的初始轉速值定為空載轉速，空載轉速在發電機出廠時通過試驗確定，列入產品說明書。空載轉速是汽車設計時選擇發動機和發電機速比的主要依據，也是發電機使用過程中性能是否下降的評價指標之一。
3．額定電流和額定轉速
交流發電機受結構、轉速等條件的限制，對外輸出電流的能力是有限的，為了評價發電機的對外輸出電流能力，把發電機輸出最大電流的2/3定為發電機的額定電流，達到額定電流時的轉速定為額定轉速。發電機出廠時，通過試驗確定額定轉速和額定電流，并列入產品說明書，發電機的額定轉速和額定電流是評價發電機性能的重要指標。
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