交流发电机的工作原理

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一、发电原理交流发电机是利用产生磁场的转子旋转，使穿过定子绕组的磁通量发生变化，在定子绕组内产生交流感应电动势。1、发电机内部有一个由发动机带动转子（产生旋转磁场）；2、磁场外有一个定子绕组,绕组有3组线圈(3相绕组)，3相绕组彼此相隔120度;3、当转子旋转时，旋转的磁场使固定的电枢绕组切割磁力线,而产生电动势，所产生的感应电动势近似正弦规律 1、三相绕组感生电动势的大小其中：Em-每相电动势的最大值ω-电角速度（ω=2πf）Eφ-每相电动势的有效值 2、定子绕组每相电动势的有效值Eφ(V)K-绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方法有关)N-每相匝数（匝）φ-每极磁通（Wb）Ce-电机结构常数n-转速p-磁极对数由此可见,交流电动势的幅值是发电机转速的函数。因此，当转速n变化时，三相电动势的波形为变频率、变幅值的交流波形。 3、定子绕组的三相接法（1）三角形接法：高速时发电量大，低速时发电量小。（2）星形（Y）接法：将三组线圈尾部相接。由于星形接法即使在低速下也能发出足够的电来，所以广泛地用在汽车交流发电机上。 二、整流原理1.二极管的导通原则当三只二极管负极端相连时，正极端电位最高者导通当三只二极管正极端相连时，负极端电位最低者导通 2.整流过程分析（1）整流时二极管导通条件①对于三个正极管子（D1、D3、D5正极和定子绕组始端相联），在某瞬时，电压最高一相的正极管导通。②对于三个负极管子（D2、D4、D6负极和定子绕组始端相联），在某瞬时，电压最低一相的负极管导通。同时导通的管子正、负管子各一个。 （2）整流过程三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通,使得负载RL两端得到一个比较平稳的脉冲直流电压，一个周期内有六个波形。整流原理整流原理 中性点接线柱是从三相绕组的中性点引出来的，标记为“N”。UN是通过三个搭铁的负极管整流后得到的直流电压，UN=(1/2)U。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有的发电机没有中性点接线柱，但是也充分地利用了中性点电压（如夏利、桑塔纳发电机），这些发电机在中性点处接上两只整流二极管（8管交流发电机），可提高发电机功率。 当中性点电压瞬时值高于三相绕组的最高值时，中性点正极管导通对外输出电流； 当中性点电压瞬时值低于三相绕组的最低值时，中性点负极管导通对外输出电流；由于中性点参与了对外输出，能提高输出功率。 三、励磁方式将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁。交流发电机励磁方式有自励和他励两种。1、他励在发动机起动期间，由蓄电池为励磁绕组提供励磁电流，以增强磁场，使发电机在低速转动时电压能迅速上升，从而实现发动机怠速时发电机能向蓄电池充电，这种供给磁场电流的方式称为他励发电。 2、自励随着转速的提高，发电机的电动势逐渐升高并外输出，当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给磁场绕组励磁电流，这种供给磁场电流的方式称为自励。 在发动机低速运转时交流发电机不能自励发电，所以低速时采取他励发电，当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压1～2V以便对蓄电池充电，由发电机自励发电，即交流发电机的励磁方法是先他励后自励。不同汽车的励磁电路各不相同，所有励磁电路都必须由点火开关控制。 2、充电指示灯如果驾驶员在发动机熄火后忘记关闭点火开关S，则蓄电池将通过调节器向发电机励磁绕组长时间放电。因此，现在很多车型采用9管交流发电机，增加的三个小功率硅二极管专门供励磁电流，控制充电指示灯。（1）充电指示灯的作用①指示发电机是否有故障；②警告驾驶员停车后关断点火开关。 （2）充电指示灯的工作情况在发动机起动期间，发电机电压UD+＜蓄电池电压时，整流二极管截止，发电机不能对外输出，由蓄电池供给磁场电流：蓄电池+→点火开关→充电指示灯→调节器→磁场绕组→搭铁→蓄电池-，充电指示灯亮，表明蓄电池放电。当发动机起动时，发电机电压＞蓄电池电压，发电机自励。UB=UD+，充电指示灯两端压降为零，灯熄灭,表示发电机正常发电。充电指示灯不仅可指示发电机的工作情况，而且可在发动机停车后发亮（因发电机不再发电，蓄电池电压>UD+），提醒司机及时关闭点火开关；