汽車交流發電機的工作原理

之前我們學習了汽車交流發電機的結構，對汽車交流發電機的結構有了一定的了解。現在，讓我們來了解一下汽車交流發電機的工作原理。

交流電動勢的產生原理

交流發電機定子的三相繞組按一定規律排列在發電機定子槽內，電角度差為120。

圖2.7交流發電機工作原理圖

當DC電源接入勵磁繞組時，被勵磁，轉子的爪極被磁化成N極和S極。它的磁力線從N極發出，穿過轉子并固定。

定子與定子之間的微小氣隙進入定子鐵芯，最后通過氣隙回到相鄰的S極。當轉子旋轉時，定子繞組與磁力線相對切斷。

因此在三相繞組中產生同頻、等幅、相差120的正弦電動勢eA、eB、e C，其波形如圖2.8(a)所示。

2.8(b).三相繞組中產生的感應電動勢可由以下公式表示。

ea=emsin(t )=2esin (t)).

(EB=EMsIn(t-120)=2 esin(t-120))))))652

EC=埃姆辛(t-240)=2埃辛(t-240)

在公式中，

M—— ——相電動勢的最大值；

E—— ——相電動勢的有效值；

———電角速度(=2f)。

發電機各相繞組產生的電動勢有效值(單位：V)

在E=4.44Kf N時，——-定子的繞組系數一般小于1；

F—— ——感應電動勢的頻率(單位：H z)，f=Pn/60[P為磁極對數，n為轉速)，單位：r/m I n)；

n ——-每相繞組的匝數；

—— ——磁極的磁通量(單位：瓦特巴)。

從上式可以看出，使用中的交流發電機交流電動勢的有效值取決于轉速和轉子的磁通量。

這種性質直接決定了交流發電機的輸出電壓值。

交流發電機的整流原理

1.六管交流發電機的整流原理

六管交流發電機的整流裝置實際上是由六個硅整流二極管組成的三相橋式整流電路。參見圖2.8(a)。三個二極管V D1、V D 3、VD 5形成共陰極連接方式，三個二極管V D 2、VD 4、V D 6形成共陽極連接方式。在每個時刻，兩個二極管同時導通，其中一個在公共陰極組，另一個在公共陽極組。同時導通的兩個燈管總是將發電機的電壓施加到負載的兩端。參見圖2.8(c)。

圖2.8三相橋式整流電路中的電壓和電流波形

(a)電路；(二)三階段傳播趨勢

(c)整流交流發電機的輸出電壓波形。

t=0時，C相電位最高，B相電位最低，對應的二極管V D 5和V D 4都正向導通。電流從繞組c流出，經過V D 5負載R L VD 4繞組B形成電路。二極管的內阻很小，發電機的輸出電壓可以看作是B、C繞組之間的線電壓。

T 1到T 2期間，A相電位最高，B相電位最低，因此正向導通對應的V D 1和VD 4。同樣，溝通

發電機的輸出電壓可視為A和B繞組之間的線電壓。T2 ~ T3期間，A相電位最高，C相電位最高。

因為低，正向導通V D 1和V D 6。類似地，交流發電機的輸出電壓可以視為A和C繞組之間的線電壓。

在下面的類比中，如果周期性地重復，將在負載中獲得相對穩定的DC脈動電壓。

交流發電機平均輸出電壓

無人機=2.34U

在公式中，

u av ——————輸出DC電壓的平均值(單位為伏)；

U—— ——發電機相電壓有效值(單位為伏)。

2.九管交流發電機的整流原理

九管交流發電機的特點是在常用的六個二極管的基礎上增加了三個小功率二極管來提供磁場電流，也稱為磁場二極管。采用磁場

二極管后面可以省略繼電器，充電指示燈可以指示發電機的工作狀態。

九管變壓器的電路圖

發電機的勵磁電流由三相橋式整流器電路的整流DC電壓提供，該電路由三個勵磁二極管V D7、V D 8和VD 9以及三個共陽極二極管V D 2、VD 4和V D 6組成。發電機工作時，充電指示燈由電池端電壓與勵磁二極管輸出端L的電壓U L之差控制。

隨著發電機轉速的增加，U L變高，指示燈亮度變弱。

當發電機的電壓達到蓄電池的充電電壓時，發電機開始自勵。此時，由于兩端電位相等，指示燈熄滅，表示發電機工作正常。當發電機轉速下降或發生故障時，U L下降，指示燈亮起。這樣使用充電燈，不僅駕駛員可以在停車后立即關閉電源開關，還可以指示發電機的動作狀態，并且可以省去結構復雜的繼電器。

3.八管交流發電機的工作原理

根據交流發電機的不同，構成三相橋式整流電路的除了六個二極管外，還有兩個中性點二極管，其端子的符號為“n”。中性點與發電機外殼(即鐵)之間的電壓U N是三個負極管三相半波整流得到的DC電壓，所以UN=(1/2) u .中性點電壓一般用于控制磁場繼電器等各種繼電器。

電器、充電指示繼電器等。也有交流發電機利用中性點的輸出來提高發電機的輸出。請參考圖2.10。

發電機高速時，當中性點電壓的瞬時值高于輸出電壓(平均電壓為14 V)時，中性點輸出的電流如圖2.10 (a)所示，其輸出電路包括定子繞組中性點二極管V D 7負載)蓄電池)負極管定子繞組。

當中性點電壓的瞬時值低于鐵電體上的電位時，流過中性點二極管V D 8的電流如圖2.10(b)所示，其輸出電路為定子繞組、陰極管B端負載(包括電池)、中性點二極管VD 8定子繞組。

實驗表明，加入中性二極管后，發電機轉速超過2000 r/min時，輸出功率可提高11%~ 15%。交流發電機輸出電流時，中性點電壓包含交流分量，即中性點三次諧波電壓，其幅值隨發電機轉速而變化。參見圖2.11。

4.十一管交流發電機的工作原理

十一管交流發電機整流器組件由六個整流二極管、三個磁場二極管和兩個中性點二極管組成。參見圖2.12。桑塔納（查成交價|參配|優惠政策）、奧迪100、豐田皇冠（查成交價|參配|優惠政策）都裝了這種交流整流發電機。十一管交流發電機具有八管和九管交流發動機的特性和功能。

勵磁方式車用交流發電機的勵磁方式不同于一般的工業用交流發電機。

在沒有外部直接DC電源的情況下，我們也可以利用磁極剩磁進行自激發電，但由于交流發電機轉子剩磁較弱，發電機在高速時只能進行自激發電，無法滿足汽車用電的要求。為了使交流發電機的輸出電壓滿足汽車低速耗電的要求，當交流發電機開始發電時，由他激式(即電池)提供勵磁電流來增強磁場，使電壓隨交流發電機轉速迅速上升。

這是交流發電機低速充電性能好的主要原因。發電機的輸出電壓高于蓄電池電壓。一般當發電機轉速達到1000轉/分左右時，勵磁電流由發電機自身提供。這種激勵模式稱為自激。可以看出，汽車交流發電機在輸出電壓建立前后，采用他勵和自勵兩種不同的勵磁方式。