【文章內容簡介】 帶有中性點接線柱的發(fā)電機可用中性點電壓來控制各種用途的繼電器。 ? 有的發(fā)電機沒有中性點接線柱，但是也把中性點電壓充分的利用了（如夏利、桑塔納發(fā)電機），這些發(fā)電機在中性點處接上兩只整流二極管，和三相繞組的六只整流二極管一道輸出，可提高發(fā)電機功率。 中性點整流輸出的基本電路 ? 當發(fā)電機轉速升高到超過 2021r／ min時，交流分量的最高瞬時值有可能超過發(fā)電機的直流輸出電壓 UB（ 14V），最低瞬時值則可能低于搭鐵電壓（ 0V）。交流分量中高于發(fā)電機直流輸出電壓 UB和低于 0V時便有可能對外輸出。 發(fā)電機高速運轉時： 1）當中性點電壓的瞬時值高于輸出電壓 (14V)時，從中性點輸出電流，如圖 2—11a所示。 其輸出電路為：定子繞組 → 中性點二極管 VD7→ 負載和蓄電池 → 負極管 → 定子繞組。 2）當中性點電壓瞬時值低于負極電位時， 流過中性點二極管 VD8的電流如圖 2—11b所示。 其輸出電路為：定子繞組 → 正極管 → B接線柱 → 負載和蓄電池 → 中性點二極管 VD8→ 定子繞組。 勵磁方式 ? 除了永磁式交流發(fā)電機不需要勵磁以外，其他形式的交流發(fā)電機都需要勵磁，因為它們的磁場都是電磁場，也就是說必須給磁場繞組通電才會有磁場產生。 ? 將電源引入到磁場繞組使之產生磁場稱為勵磁，交流發(fā)電機勵磁方式有自勵和他勵兩種。 勵磁方式 ? 交流發(fā)電機的勵磁方式是先他勵、后自勵。 ? 當發(fā)電機轉速較低，其電壓低于蓄電池電壓時，由蓄電池向發(fā)電機磁場繞組供電輸出，為他勵； ? 當發(fā)電機轉速升高、其電壓高于蓄電池電壓時， 發(fā)電機向自身的磁場繞組供電，為自勵方式 。 帶勵磁二極管的交流發(fā)電機 ? 為進一步提高發(fā)電機的電流輸出，增加發(fā)電機的輸出功率，在交流發(fā)電機中增加 3只正整流管作為勵磁二極管 。 功用是 向激磁電路提供激磁電流和使充電指示燈熄滅。 ? 將充電指示燈連接在發(fā)電機的 B、 D兩端。當接通點火開關而未啟動時，調節(jié)器（ D、F兩端子之間）處于通路狀態(tài)，充電指示燈亮。 ? 路徑：蓄電池 +→ 點火開關 → 充電指示燈 →調節(jié)器 → 磁場繞組 → 搭鐵 → 蓄電池 。充電指示燈亮； ? 當發(fā)動機啟動后，發(fā)電機正常工作時，發(fā)電機的 B、 D端電位升高且一致，使充電指示燈 兩端的電壓降為 0，充電指示燈滅 ? 在發(fā)動機起動期間，發(fā)電機電壓 (為 0)UD+＜蓄電池電壓時，整流二極管截止，發(fā)電機不能對外輸出，由蓄電池供給磁場電流。路徑：蓄電池 +→ 點火開關 → 充電指示燈 → 調節(jié)器 → 磁場繞組 → 搭鐵→ 蓄電池 。充電指示燈亮 ? 當發(fā)動機轉速升高到怠速及其以上時，發(fā)電機應能正常發(fā)電并對外輸出，此時，發(fā)電機電壓＞蓄電池電壓，發(fā)電機自勵。 UB=UD+，充電指示燈兩端壓降為零，燈熄滅 ,若沒有熄滅 ,說明發(fā)電機有故障或充電指示燈電路有搭鐵 . ? 發(fā)電機工作時， 充電指示燈由蓄電池端電壓與磁場二極管輸出端 L的電壓 UL的差值控制 。隨著發(fā)電機轉速升高， UL增高，指示燈亮度減弱。 當發(fā)電機電壓達到蓄電池充電電壓時，發(fā)電機開始自勵，此時指示燈因兩端的電位相等而熄滅， 表示發(fā)電機已經正常工作。當 發(fā)電機轉速降低 或 發(fā)電機有故障 時， UL降低，指示燈發(fā)亮 。這樣利用充電指示燈，不僅可以在停車后發(fā)亮提醒駕駛員 及時關斷點火開關 ，還可以 監(jiān)視發(fā)電機的工作情況，同時又省去了繼電器。 ? 但發(fā)動機起動后，隨著發(fā)電機轉速提高，發(fā)電機的端電壓也不斷升高。當發(fā)電機的輸出電壓與蓄電池電壓相等時，發(fā)電機“ B”端和“Ｄ”端的電位相等，此時，充電指示燈由于兩端電位差為零而熄滅。指示發(fā)電機已經正常工作，勵磁電流由發(fā)電機自己供給。 ? 發(fā)電機中三相繞阻所產生的三相交流電動勢經六只二極管整流后，輸出直流電，向負載供電，并向蓄電池充電。 ? 當發(fā)電機 高速運轉、充電系統(tǒng)發(fā)生故障 而導致發(fā)電機不發(fā)電時， “Ｄ”端無電壓輸出 ，所以充電指示燈由于 兩端電位差增大而發(fā)亮 ，警告駕駛員及時排除故障。九管交流發(fā)電機在停車后， 蓄電池向充電指示燈繼續(xù)提供電流，則充電指示燈會一直亮 ，提醒駕駛員斷開點火開關。 ? 接線端子 D+同時接充電指示燈。發(fā)動機啟動時，點火開關閉合，發(fā)電機為他勵方式工作，勵磁電流經電壓調節(jié)器到磁場繞組，充電指示燈點亮；發(fā)動機正常運轉時，接線端子 D+輸出 14v電壓，充電指示燈熄滅。 ? 若發(fā)電機不工作或者工作不良，充電指示燈經電壓調節(jié)器、磁場繞組形成閉合回路，充電指示燈亮，表明發(fā)電機存在故障。 帶勵磁二極管和中性點整流輸出的交流發(fā)電機的電路示例 發(fā)電機的性能指標 ? 一、額定電壓 ? 二、空載轉速 ? 三、額定電流 ? 四、額定轉速 交流發(fā)電機的工作特性 ? 交流發(fā)電機的工作特點是轉速變化范圍大，對于一般汽油發(fā)動機來說，其轉速變化約為 1： 8，柴油機約為 1： 5，因此分析汽車用交流發(fā)電機 的特性必須以轉速的變化為基礎 。 ? 交流發(fā)電機的特性有 輸出特性、空載特性和外特性，其中以輸出特性最為重要。 空載特性足指發(fā)電機 空載時 ，發(fā)電機 端電壓 u與發(fā)電機 轉速 n之間的關系。 即：負載電流 ＝ 0時， 曲線。 圖 128交流發(fā)電機空載特性 LI )(nfU ? 從曲線的 上升速率和達到蓄電池電壓的轉速高低 可判斷發(fā)電機的性能是否良好。 輸出特性 ? 當發(fā)電機輸出電壓一定時，輸出電流 I與發(fā)電機轉速 n之間的關系，即 U為常數(shù)時，的函數(shù)關系，稱為發(fā)電機的輸出特性 。 ? 發(fā)電機達到額定功率時的轉速稱為額定轉速 n2，是判斷發(fā)電機的性能的重要指標。 由特性曲線 I=f（ n）可以看出 ? （ 1）空載轉速 n1 ? 發(fā)電機轉速小于一定值 n1時，對外輸出電流為零。 當發(fā)電機達到額定電壓并能對外輸出電流時的最小轉速 為 n1，稱 n1為空載轉速?？蛰d轉速常用來作為測試發(fā)電機性能的參數(shù)之一。 由特性曲線 I=f（ n）可以看出 ? （ 2）最大電流 Imax ? 發(fā)電機輸出電流能力隨轉速的升高而增大，但曲越來越平坦，當轉速達到一定值時，無論轉速增加多少電流都不再增加，即一定結構的 發(fā)電機具有限制最大輸出電流 Imax的作用。 由此可見，交流發(fā)電機自身具有限制輸出電流防止過載的能力，又稱為自我保護能力。 交流發(fā)電機自我限流的原理 ? 交流發(fā)電機定子繞組具有一定的阻抗 Z，它由繞組的電阻 r及感抗XL兩部分組成， ?XL＝ 2л fL ? 感抗的單位是歐。 ? 交流電的頻率 f(Hz)和線圈的電感 L(H) ? 由于 XL 與 n成正比，故發(fā)電機定子繞組的阻抗 Z隨發(fā)電機的車速升高而增加。高速時，由于 R與 XL相比可忽略不計， ? 故阻抗 Z約等于 XL，定子阻抗 Z與轉速 n成正比，其值較大，產生較大的內壓降。 ? 定子 電流增加時，由于電樞反應的增強，也會使感應電動勢下降 。 ? 兩者共同作用的結果， 當發(fā)電機的轉速升高且負載電流達到最大值時 ，輸出電流幾乎不隨負載電阻的減小或轉速的增加而增大。 交流發(fā)電機自我限流的原理 （ 1）發(fā)電機的電樞反應增強 ?電樞反應 ——指電樞電流產生的磁場對磁極磁場的影響。 ?當發(fā)電機有輸出電流時，電樞電流產生的磁場會造成磁極磁場的削弱和扭斜， 從而引起電樞繞組電動勢下降。 ?隨著發(fā)電機的輸出電流的增大，電樞反應的影響也隨之增大，發(fā)電機電動勢下降也越多。 交流發(fā)電機自我限流的原理結論 ? 結論 ? 發(fā)電機電壓（輸出）一定時，發(fā)電機電流存在最大值。（無論轉速多高） ? 即 發(fā)電機功率存在最大值。 ? 限制發(fā)電機輸出功率，只要 限制發(fā)電機輸出電壓即可。 ? 限制輸出電壓后，發(fā)電機轉速增加，不會出現(xiàn)由于 電流過高，燒壞發(fā)電機的情況。 ? 如果發(fā)電機電壓過高通常損壞用電設備 。 外特性 ? 當發(fā)電機轉速一定時，發(fā)電機端電壓 U與輸出電流 I之間 的關系，稱為發(fā)電機外特性。 ? 外特性曲線表明，在一定的轉速下，輸出電流增加時，發(fā)電機端電壓有較大幅度的下降，因此，要使輸出電壓穩(wěn)定，必須配備電壓調節(jié)器。另外，在發(fā)電機高速運轉時，如果突然失去負載，端電壓會急劇升高，電氣設備中的電子元件將有擊穿的危險。 電壓調節(jié)器 ? 汽車在行駛過程中，由于發(fā)動機的轉速隨時都在變化，交流發(fā)電機的轉速也之變化，因此發(fā)電機輸出電壓必然隨轉速變化而變化。 ? 交流發(fā)電機電壓調節(jié)器把交流發(fā)電機的電壓控制在一定的規(guī)定范圍內，當發(fā)電機轉速發(fā)生變化時，自動調節(jié)發(fā)電機輸出電壓并使電壓保持恒定 , ? 防止輸出電壓過高而損壞用電設備和避免蓄電池過量充電。 電壓調節(jié)器的基本原理 ? 每相繞組電動勢的有效值 ? 其中 ? 故 ? 令 ? 則 ?? kfNE ?60Pnf ??? nPNkE ?PNkC ??? CnE ?式中 Eφ —— 每相電動勢的有效值（Ｖ）； k—— 繞組系數(shù)，采用整距集中繞組時 ， k ＝ 1； f—— 感應電動勢的頻率（ Hz） （ p為磁極對數(shù)， n為轉速）； N—— 每相繞組的匝數(shù)（匝）； Ф —— 每極磁通（ Wb）。 2．調節(jié)器的基本原理 （ 1）調節(jié)器的工作方式 ? 這里 Ce為發(fā)電機的結構常數(shù)， n為轉子轉速，Ф 為轉子的磁極磁通，也就是說發(fā)電機所產生的感應電動勢與轉子轉速和磁極磁通成正比。 ? 當轉速升高時， Eφ 增