汽车发电机工作原理

时间:2010-06-08来源:网络


 (三)永磁式无刷交流发电机

  该种发电机与普通发电机不同的是转子部分――以永久磁铁作为转子磁极而产生旋转磁场,不仅去掉了电刷和滑环,而且不需要磁场绕组和爪极。结构简单可靠、使用寿命长。

  转子常用的永磁材料有铁氧体、铬镍钴、稀土钴、钕铁硼等。

  由于转子为永磁结构,所以产生的旋转磁场强度是不变的、不可调的,因此,不能采用普通交流发电机通过调节器控制磁场电流的办法来调节发电机的输出电压。为解决调压问题可采用电压调节器与三相半控桥式整流相配合的办法,使发电机输出电压不随转速大幅度变化而变化。

  图2-20是永磁发电机电压控制原理图。3只共阳极硅二极管VD1、VD2、VD3与3只共阴极晶闸管VT1、VT2、VT3组成三相半控桥式整流电路。另外由硅整流二极管VD1~VD6组成三相全波整流电路,为晶闸管控制极提供触发电压,与电压调节器的一个触点相接,另一个触点则与晶闸管的控制极相连,电压调节器的线圈并接在三相半控桥的输出端,电压控制原理如下:

  低速时触点K闭合,晶闸管控制极获得正向触发电压而导通,当转速达到一定值时,整流桥可向蓄电池和负载提供全波整流电压。当整流输出电压随转速升高而升高到超过额定电压时,触点K断开(因线圈吸力增大),晶闸管因失去正向触发电压而截止,因而整流输出电压下降。当整流电压降到一定值时,电压调节器线圈中电流减小吸力减小而使K闭合,3只晶闸管重新被触发导通,又使整流输出电压回升。如此反复,便可使输出电压控制在规定范围内。(触点式调节器目前已经由电子式或电脑控制的调节器所代替)

  永磁式交流发电机优点如下:
  1.体积小、轻、结构简单、维护方便,使用寿命长。如 750W的钛铁硼永磁发电机与350W普通交流发电机重量相当。转子上除轴承外无其他磨损件并开有通风孔,冷却散热好,因而寿命可提高两倍以上。
  2.由于传动比大,即发动机转速低而发电机转速高,所以发动机低速时发电机充电性能好。
  3.比功率大,可节约金属材料。
  4.无激磁损耗,效率可提高10%以上。
  5.在电压控制器中,由于只有控制极约10mA的电流通过触点,故可降低触点磨损,电压调节结构很简单。
  6.由于永磁体的磁导率接近空气的磁导率,使电枢反应磁阻增大,因而感应电势的非正弦畸变减小,输出功率增大。

六、带泵交流发电机

  带泵交流发电机的发电机与普通交流发电机完全一样,不同的是转子轴很长并伸出后端盖,利用外花键与真空泵的转于内花键相连接,驱动真空泵与发电机转子同步旋转,给汽车制动系中的真空筒抽真空,为制动系的真空增压器提供真空源,主要用于没有真空源的柴油机(汽油机可直接从进气歧管处取得真空。制动时因节气门几乎关闭而在进气歧管中形成高真空,而柴油机无节气门)。国产JFB2525型带泵交流发电机外形如图2-21所示。

七、汽车双整流发电机

   双整流发电机是一种最新型交流发电机,它大大改善了普通交流发电机低速充电性能和高速最大功率输出,又不增设比较复杂的控制电路,因此也没有增加充电系的故障率。

  1. 结构原理

  如图2-22所示。在普通交流发电机三相定于绕组基础上,增加绕组匝数并引出接线头,增加一套三相桥式整流器。低速时由原绕组和增绕组串联输出,而在较高转速时,仅由原三相绕组输出。工作中高低速供电电路的变换是自动的,没有增设任何机电控制装置,其工作原理分析如下:
  在低速范围内,由于发电机转速低,三相绕组的串联输出,提高了发电机的输出电压,使发电机低速充电性能大大提高。在高速范围内,随着发电机转速的增大,串接的三相绕组的感抗增大,内压降增大,再加上电枢反应加强,使输出电压下降。这时原三相绕组A、B、C因内压降较小,产生的感应电流相对较大,确保高速下的功率输出。

  2.双整流发电机的优点有;

  (1)既降低了发电机的充电转速,又保证了高速大电流输出,提高了发电机的有效功率。双整流发电机比普通发电机最低充电转速降低了200-300r/min,在低速下发电机即可输出电流达10A;而额定电压及额定电流下的转速不大于2500r/min。
  (2)结构简单,工作可靠,只在定子槽中增加绕组匝数,增加一套三相桥式整流。

八 感应子式交流发电机

  感应子式交流发电机也是一种无电刷交流发电机,由定子、转子、整流器和机壳组成。它的转子是由齿轮状钢片铆成,其上有若于个沿圆周均匀分布的齿形凸极,而没有磁场绕组。磁场绕组和电枢绕组均安放在定子槽中,如图2-23所示。

  当磁场绕组3通人直流电后,在定子铁心1中产生固定磁场(右上部、左下部为S极;左上部、右下部为N极)。由于转子4凸齿部分磁通容易通过,磁感应强度最大,从而形成磁极。但转子的每个凸齿是没有固定极性的,当它对着定子N极就是S极,对着S就是N极。

  转子凸齿在不运动的磁场内旋转时,当凸齿对着定子凸齿时,磁通量最大,当转子槽对着走子凸齿时则磁通量最小。因此,转子旋转时,定子凸齿内产生脉动磁通,在定子绕组中感应出交变电动势。将电枢绕组以一定的方式连接起来,并经整流,便可得直流电。

  感应子式交流发电机中电枢绕组交流电动势的频率恒等于Zn/60(Z为转子齿数,n为转子转速),与磁场绕组形成的磁极对数无关,这与同步交流机的本质不同。
  感应子式无刷交流发电机机质量比功率较低。

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