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第二章 发电机及电压调节器汽车电源系统主要由蓄电池、发电机和电压调节器等组成，蓄电池和发电机并联于汽车电路之中，发电机是主要电源，蓄电池是辅助电源。在发动机停转或起动时，汽车由蓄电池供给电能；发动机起动后，带动发电机运转，如果发电机供电能力能满足用电需要，则由发电机向所有用电设备供电；否则，由发电机和蓄电池共同供电。发电机供电过剩时，向蓄电池充电。汽车用交流发电机主要由转子、定子、整流器及前后端盖等组成。第一节 交流发电机的构造及类型一、交流发电机的分类1．按总体结构分类 （1）普通交流发电机：无特殊装置，无特殊功能的汽车交流发电机，称为普通交流发电机。如东风E Q1090型载货汽车用JF132N型交流发电机。（2）整体式交流发电机：即内装电子调节器的交流发电机。如一汽捷达、上海桑塔纳轿车用JFZ1913Z型14V90A发电机 （3）无刷交流发电机：即没有电刷和集电环（滑环）的交流发电机。如东风E Q2102型越野汽车用JF W2621型28 V45A整体式发电机（4）带泵交流发电机：即带真空制动助力泵的交流发电机。如仙游电机厂生产的JFB1712型交流发电机。2．按整流器结构不同分类（1）六管交流发电机：即整流器由六只整流二极管组成三相桥式全波整流电路的交流发电机。如解放CA1091型载货汽车用JF1518交流发电机。 （2）八管交流发电机：即整流器总成由八只二极管组成的交流发电机。如天津夏利TJ7130型微型轿车用JFZ1542型14V45A型交流发电机。 （3）九管交流发电机：即整流器总成由九只二极管组成的交流发电机。如斯太尔(STEYR）汽车用JFZ2518A型28V27A交流发电机和猎豹（PAJERO）汽车4664型发动机用14V75A交流发电机。（4）十一管交流发电机：即整流器总成由11只二极管组成的交流发电机。如一汽捷达、上海桑塔纳轿车用JFZ1913Z型14V90A发电机。整流原理参见《汽车电工与电子技术基础》。3．磁场线圈搭铁型式分类 （1）内搭铁型交流发电机：即发电机磁场线圈的一端与发电机壳体连接的交流发电机。如东风EQ1090型载货汽车用JF132N型交流发电机。 （2）外搭铁型交流发电机：即磁场线圈的一端经调节器后搭铁的交流发电机。如捷达、桑塔纳轿车用JFZ1913Z型14V90A发电机、解放CA1091型载货汽车用JF1522A型交流发电机、东风EQ2102型越野汽车用JFW2621型28V45A整体式发电机等。目前，大多数汽车都采用外搭铁型交流发电机。二、交流发电机的构造汽车用交流发电机主要由转子、定子、整流器及前后端盖等组成。如图2－1所示。 图2-1 交流发电机的组成 图2-2 转子的组成 1．转子转子的功用是产生磁场，转子主要由转子铁心、励磁线圈（又称磁场线圈）、爪极和滑环组成，如图2-2所示。两块爪极安装在转子轴上，爪极间的空腔内装有转子铁心和励磁线圈。励磁线圈绕在铁心上，铁心压装在两块爪极之间的转子轴上。滑环由彼此绝缘的两个铜环组成，压装在转子轴的一端并与转子轴绝缘。励磁线圈的两端分别从内侧爪极上的两个小孔中引出，其中一端焊接在滑环的内侧铜环上，另一端则穿过内侧铜环上的小孔并焊接在外侧铜环上，两个铜环分别与发电机的两个电刷接触。当两个电刷与直流电源接通时，励磁线圈中便有电流流过，并产生轴向磁通，使一块爪极磁化为N极，另一块爪极磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。将转子爪极设计成鸟嘴型的目的是使磁场呈正弦分布，电枢线圈产生的感应电动势近似于正弦波形。 图2-3 定子的组成 2．定子定子的功用是产生交流电，其结构如图2-3所示，由定子铁心和定子线圈组成。定子铁心由内圆带槽的环状硅钢片叠成，各硅钢片之间互相绝缘。定子线圈为三相对称线圈，安装在定子铁心的槽内。三相线圈的连接方法采用星形联结，三相线圈各引一个端子，中性点引出一个端子。 3．整流器交流发电机的整流器由6只硅二极管组成.二极管的引线为二极管的一极，其壳体部分为二极管的另一极。压装在后端盖（或与外壳相通的接地散热板）上的三只硅二极管的壳体为二极管正极，引线为二极管的负极，称之为负极管；压装在外壳绝缘散热板上的三只硅二极管的壳体为负极，引线端为二极管的正极，称之为正极管。三只正极管和三只负极管的引线端通过三个接线柱一一对应连接，并分别连接三相线圈的A、B、C端，就组成了三相桥式全波整流电路。固定在散热板上的螺栓伸出发电机壳体外部，作为发电机的输出接线柱，该接线柱为发电机的正极，相应的标记为“B”（或 “＋”或 “电枢”等）。4．端盖及电刷组件 交流发电机的前后端盖由铝合金铸成，铝合金为非导磁材料，可减少漏磁，并且具有重量轻、散热性好的优点。后端盖上安装有电刷组件与调节器总成。电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷安装在电刷架的孔内，借弹簧张力使电刷与滑环保持良好接触。每只电刷都有一根引线，该引线直接引到IC调节器内部，从而将励磁线圈与调节器工作电路连接起来。在发电机前端盖前安装有风扇和V型皮带轮，由发动机通过V型带来驱动发电机带轮和转子转动。发电机的通风散热依靠风扇来实现。在前、后端盖上制有通风口，当风扇与带轮一起转动时，空气便从进风口流人，经发电机内部再从出风口流出，由此便将发电机内部热量带出，达到散热目的。三、交流发电机的型号根据QC/T73-93《汽车电气设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流发电机的型号有五部分组成： 12345
第一部分为产品代号，由字母表示，如JF, JFZ, JFB, JFW分别表示普通交流发电机、整体式交流发电机、带泵交流发电机和无刷交流发电机。第二部分为电压等级代号，用一位阿拉伯数字表示，其中有：1 —12V、2—24V、6—6V。第三部分为电流等级代号，用一位阿拉伯数字表示，各代号表示的电流等级见表2-1。第四部分为设计序号，用一位阿拉伯数字表示产品的顺序。第五部分为变型代号，用字母表示，交流发电机是以调整臂的位置作为变形代号。从驱动端看，Y-右边、Z—左边，无字母则表示在中间位置。 电流等级代号123456789电流范围/A～1920～2930~3940~4950~5960~6970~7980~8990~99表2-1 电流等级代号第二节 交流发电机特性交流发电机的工作特性是指发电机经整流后输出的直流电压U、电流I和转速n之关系，包括空载特性、输出特性和外特性。1．空载特性当发电机空载运行时，发电机端电压U和转速之间的关系，即负载电流I=0时f (n)的函数关系，称为发电机的空载特性，如图2-5a所示。空载特性可以判断发电机充电性能的好坏。从曲线的上升速率和达到蓄电池电压的转速高低可判断发电机的性能是否良好。2．输出特性当发电机电压一定时，输出电流与发电机转速之间的关系，称为发电机的输出特性，如图2-5b所示。输出特征曲线表明，端电压保持不变(12V发电机保持14V, 24V发电机保待28V),当n>n1时，其输出电流随着转速增加而逐渐增大。当n 本节介绍触点式调节器。它利用触点的通断来改变励磁线圈的电流大小，使其产生的磁场的强弱变化来保持发电机电压恒定的电压调节器，称为触点式电压调节器。以FT－61型电压调节器为例，如图2-5所示。1．FT－61型电压调节器结构和电路 该调节器由支架上的两个固定触点和活动臂上的两个活动触点组成两对触点即S1和S2。S1的固定触点通过固定支架连结在调节器“火线”接线柱上，S2的固定触点搭铁。活动触点臂的另一端用拉力弹簧拉紧，发电机不工作时S1闭合称为常闭触点,S2断开称为常开触点。中间的电磁铁心上绕有磁化线圈，它的两端，一端接在附加电阻R1；和加速电阻R2之间，一端经温度补偿电阻R3接地。附加电阻R1和加速电阻R2接在调节器的“火线”接线柱和“磁场”接线柱之间，和触点S1并联。 2．电压调节过程 调节器不工作时，低速触点S1常闭，高速触点S2常开。 1）发动机起动并闭合点火开关，蓄电地经低速触点S1向励磁线圈供电。励磁电路为；蓄电池正极→电流表 → 点火开关 → 调节器点火接线柱→ 低速触点S1 → 活动触点臂 → 磁轭 → 调节器接线柱 → 电刷、滑环 → 励磁线圈→ 电刷、滑环 → 搭铁接线柱 →蓄电池负极。与此同时，蓄电池也向调节器电磁线圈供电，电路为：蓄电池正极→ 电流表→ 点火开关→ 调节器点火接线柱→ 附加电阻R2 →电磁线圈→ 温度补偿电阻R3 →搭铁接线柱→蓄电池负极。电磁线圈有电流通过，产生电磁吸力，试图吸开低速触点S1。2）当发动机转速升高时，发电机转速也随之升高，发电机端电压升高到稍高于蓄电池电压时，发电机自励。此时励磁电路和电磁线圈电路的电源由蓄电池变为发电机，低速触点仍然闭合。3）当发动机转速升到较高转速，发电机的输出电压达到第一级调压值（14V）时，电磁线圈中通过较大电流，电磁铁心产生的电磁力大于弹簧拉力，吸动活动触点臂下移至中间位置，低速触点被打开，高速触点也未闭合。此时，R1和R2串人了励磁电路。使励磁电流减小，交流发电机输出电压下降，调节器的电磁线圈电流随之减小，电磁吸力减弱，弹簧拉力又将低速触点S1闭合，R1和R2被短路，励磁电流再增大，发电机输出电压又上升，低速触点又打开，如此反复，低速触点不停地开启、闭合，使发电机输出电压保持在一级调整值上。一级调压时，发电机励磁电路为：发电机“＋” →点火开关 →调节器点火接线柱 R1 → R2 → 磁场接线柱 → 励磁线圈 → 搭铁接线柱 → 发电机“—”。4）发动机作高速运转时，发电机输出电压较大，低速触点断开，R1和R2串人励磁电路，但发电机输出电压仍然继续升高，达到二级调压值14.5V时，电磁线圈中电磁铁心吸力进一步增大，使活动触点臂进一步下降，高速触点S2闭合，励磁线圈两端搭铁短路，无励磁电流通过，磁场大大减弱，只有剩磁，发电机端电压迅速下降。此时，调节器中的电磁线圈吸力也大大削弱，在弹簧拉力的作用下，高速触点又被打开，励磁电流又增大，发电机输出电压又升高。如此不断反复，高速触点不断开启、闭合作振动，使发电机在高速运转时自动调节电压，维持在二级工作电压14.5V上。5）发动机停止工作时，断开点火开关，发电机不发电，调节器恢复原始状态，低速触点闭合，高速触点打开。 FT－61型电压调节器第一级调节的转速范围较小，第二级调节的转速范围较大，因此适用于与高转速的交流发电机配用。

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