汽車發(fā)電機工作原理
?。ㄈ┯来攀綗o刷交流發(fā)電機
該種發(fā)電機與普通發(fā)電機不同的是轉(zhuǎn)子部分――以永久磁鐵作為轉(zhuǎn)子磁極而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,不僅去掉了電刷和滑環(huán),而且不需要磁場繞組和爪極。結(jié)構(gòu)簡單可靠、使用壽命長。
轉(zhuǎn)子常用的永磁材料有鐵氧體、鉻鎳鈷、稀土鈷、釹鐵硼等。
由于轉(zhuǎn)子為永磁結(jié)構(gòu),所以產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場強度是不變的、不可調(diào)的,因此,不能采用普通交流發(fā)電機通過調(diào)節(jié)器控制磁場電流的辦法來調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出電壓。為解決調(diào)壓問題可采用電壓調(diào)節(jié)器與三相半控橋式整流相配合的辦法,使發(fā)電機輸出電壓不隨轉(zhuǎn)速大幅度變化而變化。
圖2-20是永磁發(fā)電機電壓控制原理圖。3只共陽極硅二極管VD1、VD2、VD3與3只共陰極晶閘管VT1、VT2、VT3組成三相半控橋式整流電路。另外由硅整流二極管VD1~VD6組成三相全波整流電路,為晶閘管控制極提供觸發(fā)電壓,與電壓調(diào)節(jié)器的一個觸點相接,另一個觸點則與晶閘管的控制極相連,電壓調(diào)節(jié)器的線圈并接在三相半控橋的輸出端,電壓控制原理如下:本文引用地址:http://www.bjwjmy.cn/article/197672.htm
低速時觸點K閉合,晶閘管控制極獲得正向觸發(fā)電壓而導(dǎo)通,當(dāng)轉(zhuǎn)速達到一定值時,整流橋可向蓄電池和負(fù)載提供全波整流電壓。當(dāng)整流輸出電壓隨轉(zhuǎn)速升高而升高到超過額定電壓時,觸點K斷開(因線圈吸力增大),晶閘管因失去正向觸發(fā)電壓而截止,因而整流輸出電壓下降。當(dāng)整流電壓降到一定值時,電壓調(diào)節(jié)器線圈中電流減小吸力減小而使K閉合,3只晶閘管重新被觸發(fā)導(dǎo)通,又使整流輸出電壓回升。如此反復(fù),便可使輸出電壓控制在規(guī)定范圍內(nèi)。(觸點式調(diào)節(jié)器目前已經(jīng)由電子式或電腦控制的調(diào)節(jié)器所代替)
永磁式交流發(fā)電機優(yōu)點如下:
1.體積小、輕、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便,使用壽命長。如 750W的鈦鐵硼永磁發(fā)電機與350W普通交流發(fā)電機重量相當(dāng)。轉(zhuǎn)子上除軸承外無其他磨損件并開有通風(fēng)孔,冷卻散熱好,因而壽命可提高兩倍以上。
2.由于傳動比大,即發(fā)動機轉(zhuǎn)速低而發(fā)電機轉(zhuǎn)速高,所以發(fā)動機低速時發(fā)電機充電性能好。
3.比功率大,可節(jié)約金屬材料。
4.無激磁損耗,效率可提高10%以上。
5.在電壓控制器中,由于只有控制極約10mA的電流通過觸點,故可降低觸點磨損,電壓調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)很簡單。
6.由于永磁體的磁導(dǎo)率接近空氣的磁導(dǎo)率,使電樞反應(yīng)磁阻增大,因而感應(yīng)電勢的非正弦畸變減小,輸出功率增大。
六、帶泵交流發(fā)電機
帶泵交流發(fā)電機的發(fā)電機與普通交流發(fā)電機完全一樣,不同的是轉(zhuǎn)子軸很長并伸出后端蓋,利用外花鍵與真空泵的轉(zhuǎn)于內(nèi)花鍵相連接,驅(qū)動真空泵與發(fā)電機轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn),給汽車制動系中的真空筒抽真空,為制動系的真空增壓器提供真空源,主要用于沒有真空源的柴油機(汽油機可直接從進氣歧管處取得真空。制動時因節(jié)氣門幾乎關(guān)閉而在進氣歧管中形成高真空,而柴油機無節(jié)氣門)。國產(chǎn)JFB2525型帶泵交流發(fā)電機外形如圖2-21所示。
七、汽車雙整流發(fā)電機
雙整流發(fā)電機是一種最新型交流發(fā)電機,它大大改善了普通交流發(fā)電機低速充電性能和高速最大功率輸出,又不增設(shè)比較復(fù)雜的控制電路,因此也沒有增加充電系的故障率。
1. 結(jié)構(gòu)原理
如圖2-22所示。在普通交流發(fā)電機三相定于繞組基礎(chǔ)上,增加繞組匝數(shù)并引出接線頭,增加一套三相橋式整流器。低速時由原繞組和增繞組串聯(lián)輸出,而在較高轉(zhuǎn)速時,僅由原三相繞組輸出。工作中高低速供電電路的變換是自動的,沒有增設(shè)任何機電控制裝置,其工作原理分析如下:
在低速范圍內(nèi),由于發(fā)電機轉(zhuǎn)速低,三相繞組的串聯(lián)輸出,提高了發(fā)電機的輸出電壓,使發(fā)電機低速充電性能大大提高。在高速范圍內(nèi),隨著發(fā)電機轉(zhuǎn)速的增大,串接的三相繞組的感抗增大,內(nèi)壓降增大,再加上電樞反應(yīng)加強,使輸出電壓下降。這時原三相繞組A、B、C因內(nèi)壓降較小,產(chǎn)生的感應(yīng)電流相對較大,確保高速下的功率輸出。
2.雙整流發(fā)電機的優(yōu)點有;
?。?)既降低了發(fā)電機的充電轉(zhuǎn)速,又保證了高速大電流輸出,提高了發(fā)電機的有效功率。雙整流發(fā)電機比普通發(fā)電機最低充電轉(zhuǎn)速降低了200-300r/min,在低速下發(fā)電機即可輸出電流達10A;而額定電壓及額定電流下的轉(zhuǎn)速不大于2500r/min。
?。?)結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,只在定子槽中增加繞組匝數(shù),增加一套三相橋式整流。
八 感應(yīng)子式交流發(fā)電機
感應(yīng)子式交流發(fā)電機也是一種無電刷交流發(fā)電機,由定子、轉(zhuǎn)子、整流器和機殼組成。它的轉(zhuǎn)子是由齒輪狀鋼片鉚成,其上有若于個沿圓周均勻分布的齒形凸極,而沒有磁場繞組。磁場繞組和電樞繞組均安放在定子槽中,如圖2-23所示。
當(dāng)磁場繞組3通人直流電后,在定子鐵心1中產(chǎn)生固定磁場(右上部、左下部為S極;左上部、右下部為N極)。由于轉(zhuǎn)子4凸齒部分磁通容易通過,磁感應(yīng)強度最大,從而形成磁極。但轉(zhuǎn)子的每個凸齒是沒有固定極性的,當(dāng)它對著定子N極就是S極,對著S就是N極。
轉(zhuǎn)子凸齒在不運動的磁場內(nèi)旋轉(zhuǎn)時,當(dāng)凸齒對著定子凸齒時,磁通量最大,當(dāng)轉(zhuǎn)子槽對著走子凸齒時則磁通量最小。因此,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,定子凸齒內(nèi)產(chǎn)生脈動磁通,在定子繞組中感應(yīng)出交變電動勢。將電樞繞組以一定的方式連接起來,并經(jīng)整流,便可得直流電。
感應(yīng)子式交流發(fā)電機中電樞繞組交流電動勢的頻率恒等于Zn/60(Z為轉(zhuǎn)子齒數(shù),n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速),與磁場繞組形成的磁極對數(shù)無關(guān),這與同步交流機的本質(zhì)不同。
感應(yīng)子式無刷交流發(fā)電機機質(zhì)量比功率較低。
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