信号分析与处理——MATLAB语言及应用.pdf

第二章交流发电机及电压调节器
汽车使用的电源有蓄电池和发电机两种。现代汽车采用交流发电机作为主要电源,蓄电池作为辅助电源。在汽车行驶过程中,由发电机向用电设备提供电源,并向蓄电池充电。蓄电池在汽车起动时提供起动电流,当发电机发出电量不足时,可以协同发电机供电。
与直流发电机相比,具有如下几个特点:
体积小,质量轻
在发动机低速运转时,仍能进行充电
故障少,使用寿命长,保修简便
调节器结构简单
很少产生干扰波
交流发电机的构造
爪极:鸟嘴形:产生近似与正弦波的交流电动势
转子励磁绕组:有电流通过,产生磁场
滑环
轴
三相绕组:产生相位相差120度,大小相等的三相交流电动势
定子连接由三角连接和星形连接两种。以星形连接为主。
铁心:由硅钢片叠压而成
整流器:将三相绕组产生的的交流电变为直流。
主要元件:二极管
主要利用了二级管的单向导电性。
前后端盖:由非导磁材料铝合金制成。
特点:漏磁少,质量轻,散热性能好。
交流发电机的工作原理
发电原理:在汽车用交流发电机中,由于转子磁极是鸟嘴形,其磁场的分布近似于正弦规律,所以交流电动势也近似于正弦波形,相位差互为120度。
整流原理::硅二极管具有单向导电性。
在某一瞬间,正极二极管上那一项的电压最高,那一项的正极管子就获得正向电压而导通。负极管上那一项的电压最低,那一项的负极管子就获得正向电压而导通。
实际上,在汽车交流发电机中选用的二极管,其允许的反向电压要高得多,可以承受电路中各种瞬时过电压对二极管的冲击。
三、励磁方法
汽车用交流发电机最常用的是九管的交流发电机,也就是具有九个硅二极管的发电机。其中六个硅二极管组成整流器,利用二极管的单向导电性将交流发电机产生的交流电压转变成直流电压,另外三个二极管提供通过发电机中的励磁绕阻的电流,称为励磁二极管。九管交流发电机不仅可以控制充电指示灯指示蓄电池的充电情况,指示充电系统是否发生故障,还可以在停车时,提醒驾驶员断开点火开关。
图10-1 9管交流发电机的原理图
,所以汽车用交流发电机只有在发电机在较高转速的时候才能自己发电,称为自励过程。当发电机的转速较低时,由蓄电池供给电流,称为他励过程。因此,交流发电机发电,要先经过他励过程,再经过自励过程。工作原理如下:
当开关闭合后,首先由蓄电池提供电流。电路为:
蓄电池正极→充电指示灯→调节器触点→励磁绕阻Rf →搭铁→蓄电池负极。此时,充电指示灯由于有电流通过,所以灯会亮。
但发动机起动后,随着发电机转速提高,发电机的端电压也不断升高,。当发电机的输出电压与蓄电池电压相等时,发电机“B”端和“D”端的电位相等,此时,充电指示灯由于两端电位差为零而熄灭。指示发电机已经正常工作,励磁电流由发电机自己供给。发电机中三相绕阻所产生的三相交流电动势经六只二极管整流后,输出直流电,向负载供电,并向蓄电池充电。
当发电机高速运转、充电系统发生故障而导致发电机不发电时,“D”端无电压输出,所以充电指示灯由于两端电位差增大而发亮,警告驾驶员及时排除故障。九管交流发电机在停车后,蓄电池向充电指示灯继续提供电流,则充电指示灯会一直亮,提醒驾驶员断开点火开关。
交流发电机的工作特性
汽车交流发电机的工作特点是转速变化范围大,因此,必须了解其输出电流、端电压与转速变化之间的关系,即交流发电机的工作特性。
交流发电机的外特性
交流发电机的空载特性和外特性
输出特性:发电机的端电压不变,输出电流于发电机转速之间的关系。
发电机转速甚低时,其端电压低于额定电压,此时发电机不向外供电;当发电机空载时,电压达到额定电压值的转速n1,称为空载转速。当发电机达到额定功率时的转速成为满载转速n2。
说明:①只有当发电机转速高于n1时才可能向外供电。n1是选定发电机传动比的主要依据。
②满载转速是判断发电机技术性能的重要指标。
③当转速达到一定值时,其输出电流不在随转速升高而升高,因此具有限流的作用。

空载特性:发电机空载时,其端电压与转速之间的关系
说明:空载特性是判断发电机充电性能是否良好的重要依据
外特性: 转速一定时,发电机的端电压与输出电流之间的关系。
当发电机在高速运转时,如果因外电路开路而突然失去负载,则其端电压将急剧升高,这对发电机和晶体管调节器内的电子元件都是有害的。
交流发电机电子调节器
汽车在行驶过程中,由于发动机的转速随时都在变化,交流发电机的转速也之变化,因此发电机输出电压必然随转速变化而变化。交流发电机电压调节器把交流发电机的电压控制在一定的规定范围内,当发电机转速发生变化时,自动调节发电机输出电压并使电压保持恒定,防止输出电压过高而损坏用电设备和避