車用電池作為汽車的供電電源,它的作用是在發動機帶動下工作,為汽車用電器供電,并給蓄電池充電。交流發電機因其體積小,比功率大、使用壽命長等優點,加之硅整流技術的推廣應用,逐漸取代了直流發電機,是目前車用發電機的最佳供電源。發電機可分為普通交流發電機(硅整流發電機)、整體式交流發電機、帶泵交流發電機、永磁交流發電機和無刷交流發電機五大類。目前,普通交流發電機運用較為廣泛。
【發電機的結構】
車用交流發電機的結構較為復雜,主要由前后蓋、定子、轉子、風扇、帶輪和電器元件組成,主要零部件如下:
01
定子
定子又名電樞,由絕緣硅鋼片疊壓的鐵芯和線圈組成,其功用是產生交流電,結構如下圖所示。定子通過前后端蓋進行固定,位于轉子外部。轉子轉動時,定子繞組的磁通量跟著改變,便產生感應電動勢。定子三相線圈處于定子槽內,相互利用星型接法相連,三個線圈的首段接在整流器上,尾端連接在一起。
02
轉子
轉子主要由爪極、勵磁繞組、風扇和滑環組成,其功用是產生磁場,轉子爪極呈鳥嘴形狀,兩個爪極間的空隙裝有勵磁繞組。轉子端部裝有兩個滑環,當直流電經過滑環導入轉子線圈時,便會產生磁通量,使得一個爪極被磁化為N極,而另個一個便磁化形成S極,兩個爪極相對安裝便形成了六對磁極。
03
端蓋
端蓋分為前、后兩個部分,如下如所示。前后端蓋通過螺栓固定,起動支撐內部零件部件的作用,常直接將定子進行約束固定。端蓋一般由合金鑄造而成,合金能讓端蓋擁有良好的散熱性,并具有防止電磁泄漏的能力。
04
整流器
交流發電機的整流器由硅整流二級管組成,作用可分為兩個方面:一是將定子繞組產生的三相交流電轉換為直流電;是保證電流的單向流通,避免電流從蓄電池中倒流回發動機,保證發電機的正常工作。
05
皮帶輪及風扇
除了上述零件,發電機還包含了位于前端的帶輪,用來帶動發動機工作。此外轉子兩邊也裝有散熱的風扇,主要將定、轉子繞組產生的熱排出電機。
【發電機的運行原理】
不同車型的發電機接線方法不同,會在電路的走向上有所差異,但是基本原理都是相同的。當外電路通過電刷使勵磁繞組通電時,便產生磁場,使爪極被磁化為N極和S極。當轉子旋轉時,磁通交替地在定子繞組中變化,根據電磁感應原理可知,定子的三相繞組中便產生交變的感應電動勢。這就是交流發電機的發電原理。由原動機(即發動機)拖動直流勵磁的同步發電機轉子,以轉速n(rpm)旋轉,三相定子繞阻便感應交流電勢。定子繞阻若接入用電負載,電機就有交流電能輸出,經過發電機內部的整流橋將交流電轉換成直流電從輸出端子輸出。
交流發電機分為定子繞組和轉子繞組兩部分,三相定子繞組按照彼此相差120度電角度分布在殼體上,轉子繞組由兩塊極爪組成。當轉子繞組接通直流電時即被勵磁,兩塊極爪形成N極和S極。磁力線由N極出發,透過空氣間隙進入定子鐵心再回到相鄰的S極。轉子一旦旋轉,轉子繞組就會切割磁力線,在定子繞組中產生互差120度電度角的正弦電動勢,即三相交流電,再經由二極管組成的整流元件變為直流電輸出。
當開關閉合后,首先由蓄電池提供電流。電路為:蓄電池正極→充電指示燈→調節器觸點→勵磁繞阻→搭鐵→蓄電池負極。此時,充電指示燈由于有電流通過,所以燈會亮。但發動機起動后,隨著發電機轉速提高,發電機的端電壓也不斷升高。當發電機的輸出電壓與蓄電池電壓相等時,發電機“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。指示發電機已經正常工作,勵磁電流由發電機自己供給。發電機中三相繞阻所產生的三相交流電動勢經二極管整流后,輸出直流電,向負載供電,并向蓄電池充電。
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