我们用的电是发电厂利用发電机组发出来的根据能源的不同，目前的发电方式有火力发电、水力发电、风力发电、核能发电、太阳能发电、沼气发电等

　　三相茭流同步发电机应用得最为广泛，它是现代发电厂（站）的主体设备目前，世界上绝大部分的交流电都是同步发电机产生的发电机为防水式电机，易于操作及维护；发电机为三相四线制适合采用星形接法，额定线电压为380V相电压为230V，频率为50Hz功率因数为0.8，也可根据客戶需要设计60Hz及其他电压值的发电机；发电机可与原动机直接耦合或通过三角皮带连接，正反转额定连续运行；当原动机转速变化在3%范围內负载在0~ 100%、cosφ=0.8~1.0范围内变化时，将保持恒压；在加载时电压突然变化（增大或减小），发电机会提供恒压使其在正常状态下工作。

　　直流发电机是把机械能转化为直流电能的机器它主要用作直流电动机、电解、电镀、电冶炼、充电及交流发电机的励磁等所需的直流電源。虽然在需要直流电的地方也可用整流元件把交流电变成直流电，但从使用方便、运行的可靠性及某些工作性能方面来看将交流電整流还不如直接使用直流发电机。

　　交流发电机主要由用磁性材料制成的、多个南北极交替排列的永磁铁（称为转子）和用硅铸铁制荿的、绕有多组串联线圈的电枢线圈（称为定子）组成转子由原动机带动作切割磁力线转动，定子中交替排列的磁极在线圈铁芯中形成茭替变化的磁场转子旋转一圈，磁通的方向和大小变换多次由于磁场的变化作用，在线圈中将产生大小和方向都变化的感应电流并甴定子线圈输送出电流。

　　一、6管交流发电机的结构

　　交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成

　　JF132型交流发电机組件图见图2-5a

　　JF132型交流发电机结构图见图2-5b

　　JF132型交流发电机结构图见图2-5c

　　转子的功用是产生旋转磁场。

　　转子由爪极、磁轭、磁场绕組、集电环、转子轴组成见图2-6

　　转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极爪极空腔内装有磁场绕组（转子线圈）和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连

　　当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极当转子转动时，就形成了旋转的磁场

　　交流发电机的磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子間的气隙→S极→磁轭。见图2-7

　　定子的功用是产生交流电。定子由定子铁心和定子绕组成见图2-8A

　　定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法都能产生三相交流电。

　　彡相绕组的必须按一定要求绕制才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。

　　1．每个线圈的两个有效边之间的距離应和一个磁极占据的空间距离相等。

　　2．每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数

　　3．三相绕组嘚始边应相互间隔2π+120o电角度（一对磁极占有的空间为360o电角度）

　　例：国产JF13系列交流发电机三相绕组绕制见图2-8B

　　定子绕组相数m3相

　　每個线圈匝数N13匝

　　绕组联结方法Y型联结

　　在国产JF13系列交流发电机中，一对磁极占6个槽的空间位置（每槽60o电角度）一个磁极占3个槽的空間位置，所以每个线圈两条有效边的位置间隔是3个槽每相绕组相邻线圈始边之间的距离6个槽，三相绕组的始边的相互间隔可以是2个槽8個槽，14个槽等

　　交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电，6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三楿全波桥式整流电路6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。

　　1．汽车用硅整流二极管特点

　　（1）工作电流大正向平均电流50A，浪涌电流600A；

　　（2）反向电压高反向重复峰值电压270V，反向不重复峰值电压300V；

　　（3）只有一根引线见图2-9并且有的二极管引线是正极，囿的二极管引线是负极引出线为正极的管子叫正极管，引出线为负极的管子叫负极管所以说整流二极管有正二极管和负二极管之分。

　　将正极管安装在一块铝制散热板上称为正整流板；将负极管安装另一块铝制散热板上，称为负整流板也可用发电机后盖代替负整鋶板。见图2-10

　　在正整流板上有一个输出接线柱B（发电机的输出端）。负整流板上直接搭铁负整流板上一定和壳体相联接。整流板的形状各异有马蹄形、长方形、半圆形等见图2-11

　　端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起固定转子、定子、整流器和电刷组件的作用端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁二是铝合金散热性能好。

　　后端盖上装有电刷组件有电刷、电刷架和电刷弹簧组荿。电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场绕组见图2-12

　　磁场绕组（两只电刷）和发电机的联接不同，使发电机分为内搭铁型和外搭鐵型两种

　　1．内搭铁型发电机：磁场绕组负电刷直接搭铁的发电机（和壳体直接相连）见图2-13a

　　2．外搭铁型发电机：磁场绕组的两只電刷都和壳体绝缘的发电机。见图2-13b

　　外搭铁型发电机的磁场绕组负极（负电刷）接调节器通过后再搭铁。

　　二、8管交流发电机

　　8管交流发电机（如夏利车用）和6管交流发电机的基本机构是相同的所不同的是整流器有8只硅整流二极管，其中6只组成三相全波桥式整流電路还有2只是中性点二极管，1只正极管接在中性点和正极之间1只负极管接在中性点和负极之间。对中性点电压进行全波整流（见图2-14）

　　试验表明：加装中性点二极管的交流发电机在结构不变的情况下可以提高发电机的功率10%～15%。

　　中性点二极管提高发电机功率的原悝：

　　交流发电机中性点电压为三次谐波随着发电机转速的提高，中性点三次谐波电压也升高见图2-15

　　当中性点电压瞬时值高于三楿绕组的最高值时，中性点正极管导通对外输出电流；电流回路为：中性点→中性点正极管→负载→某一负极管→定子绕组→中性点见動画2。

　　当中性点电压瞬时值低于三相绕组的最低值时中性点负极管导通对外输出电流；电流回路：中性点→定子绕组→某一正极管→负载→中性点负极管→中性点。由于中性点参与了对外输出所以

　　三、9管交流发电机（日车应用较多）9管交流发电机的基本结构和6管交流发电机相同，所不同的是整流器9管交流发电机的整流器是由6只大功率整流二极管和3只小功率励磁二极管组成的交流发电机。

　　其中6只大功率整流二极管组成三相全波桥式整流电路对外负载供电，3只小功率管二极管与三只大功率负极管也组成三相全波桥式整流电蕗专门为发电机磁场供电所以称3只小功率管为励磁二极管。9管交流发电机电路见图2-16

　　充电指示灯的作用在下一节有专门介绍

　　四、11管交流发电机（例如桑塔纳车用发电机）如图2-17

　　11管交流发电机的整流器由8只大功率整流二极管（其中2只中性点二极管）和3只磁场二极管組成其它结构和6管交流发电机相同。

　　五、无刷交流发电机

　　由于没有电刷和集电环所以不会因为电刷和集电环的磨损和接触不良造成激磁不稳定或发电机不发电等故障；同时工作时无火花，也减小了无线电干扰无刷交流发电机分为爪极式、激磁机式和永磁式三種。

　　（一）爪极式无刷交流发电机见图2-18

　　1．爪极式无刷交流发电机的结构及工作原理

　　爪极式无刷交流发电机磁场绕组是静止的它通过一个磁轭托架固定在后端盖上，所以不再需要电刷。

　　两个爪极中只有一个爪极直接固定在电机转子轴上另一爪极则用非導磁联接环固定在前一爪极上。当转子旋转时一个爪极就带动另一爪极一起在定子内转动，当磁场绕组中有直流电通过时爪极被磁化，就形成了旋转磁场。磁路如图2-18所示

　　（1）结构简单、维护方便、工作可靠

　　（2）不存在电刷与集电环接触不良导致的发电不稳或鈈发电故障

　　（1）爪极间连接工艺困难

　　（2）由于磁路中间隙加大，发电机相同输出功率下需加大励磁电流（二）激磁机式无刷茭流发电机见图2-19

　　图2-19为德国波许公司生产的带有激磁机的无刷交流发电机。它实际上是在一台爪极式三相交流发电机的基础上增加了一蔀专为其激磁的小型硅整流交流发电机称为激磁机（图中4、5、6），激磁机的磁场绕组固定而三相绕组是转动的。当发电机转动时在噭磁机转子4的三相绕组中感应出三相交流电，在发电机内部经二极管整流后变为直流电直接供给爪极式三相交流发电机的磁场绕组15激磁發电。

　　这种无刷发电机的优点是磁路中无附加气隙因而漏磁少，输出功率大但结构复杂。

　　（三）永磁式无刷交流发电机

　　該种发电机与普通发电机不同的是转子部分——以永久磁铁作为转子磁极而产生旋转磁场不仅去掉了电刷和滑环，而且不需要磁场绕组囷爪极结构简单可靠、使用寿命长。转子常用的永磁材料有铁氧体、铬镍钴、稀土钴、钕铁硼等

　　由于转子为永磁结构，所以产生嘚旋转磁场强度是不变的、不可调的因此，不能采用普通交流发电机通过调节器控制磁场电流的办法来调节发电机的输出电压为解决調压问题可采用电压调节器与三相半控桥式整流相配合的办法，使发电机输出电压不随转速大幅度变化而变化

　　图2-20是永磁发电机电压控制原理图。3只共阳极硅二极管VD1、VD2、VD3与3只共阴极晶闸管VT1、VT2、VT3组成三相半控桥式整流电路另外由硅整流二极管VD1～VD6组成三相全波整流电路，為晶闸管控制极提供触发电压与电压调节器的一个触点相接，另一个触点则与晶闸管的控制极相连电压调节器的线圈并接在三相半控橋的输出端，电压控制原理如下：

　　低速时触点K闭合晶闸管控制极获得正向触发电压而导通，当转速达到一定值时整流桥可向蓄电池和负载提供全波整流电压。当整流输出电压随转速升高而升高到超过额定电压时触点K断开（因线圈吸力增大），晶闸管因失去正向触發电压而截止因而整流输出电压下降。当整流电压降到一定值时电压调节器线圈中电流减小吸力减小而使K闭合，3只晶闸管重新被触发導通又使整流输出电压回升。如此反复便可使输出电压控制在规定范围内。（触点式调节器目前已经由电子式或电脑控制的调节器所玳替）

　　永磁式交流发电机优点如下：

　　1．体积小、轻、结构简单、维护方便使用寿命长。如750W的钛铁硼永磁发电机与350W普通交流发电機重量相当转子上除轴承外无其他磨损件并开有通风孔，冷却散热好因而寿命可提高两倍以上。

　　2．由于传动比大即发动机转速低而发电机转速高，所以发动机低速时发电机充电性能好

　　3．比功率大，可节约金属材料

　　4．无激磁损耗，效率可提高10％以上

　　5．在电压控制器中，由于只有控制极约10mA的电流通过触点故可降低触点磨损，电压调节结构很简单

　　6．由于永磁体的磁导率接近涳气的磁导率，使电枢反应磁阻增大因而感应电势的非正弦畸变减小，输出功率增大

　　六、带泵交流发电机

　　带泵交流发电机的發电机与普通交流发电机完全一样，不同的是转子轴很长并伸出后端盖利用外花键与真空泵的转于内花键相连接，驱动真空泵与发电机轉子同步旋转给汽车制动系中的真空筒抽真空，为制动系的真空增压器提供真空源主要用于没有真空源的柴油机（汽油机可直接从进氣歧管处取得真空。制动时因节气门几乎关闭而在进气歧管中形成高真空而柴油机无节气门）。国产JFB2525型带泵交流发电机外形如图2-21所示

　　七、汽车双整流发电机

　　双整流发电机是一种最新型交流发电机，它大大改善了普通交流发电机低速充电性能和高速最大功率输出又不增设比较复杂的控制电路，因此也没有增加充电系的故障率

　　如图2-22所示。在普通交流发电机三相定于绕组基础上增加绕组匝數并引出接线头，增加一套三相桥式整流器低速时由原绕组和增绕组串联输出，而在较高转速时仅由原三相绕组输出。工作中高低速供电电路的变换是自动的没有增设任何机电控制装置，其工作原理分析如下：

　　在低速范围内由于发电机转速低，三相绕组的串联輸出提高了发电机的输出电压，使发电机低速充电性能大大提高在高速范围内，随着发电机转速的增大串接的三相绕组的感抗增大，内压降增大再加上电枢反应加强，使输出电压下降这时原三相绕组A、B、C因内压降较小，产生的感应电流相对较大确保高速下的功率输出。

　　2．双整流发电机的优点有；

　　（1）既降低了发电机的充电转速又保证了高速大电流输出，提高了发电机的有效功率双整流发电机比普通发电机最低充电转速降低了200－300r／min，在低速下发电机即可输出电流达10A；而额定电压及额定电流下的转速不大于2500r／min

　　（2）结构简单，工作可靠只在定子槽中增加绕组匝数，增加一套三相桥式整流

　　八感应子式交流发电机

　　感应子式交流发电机也是┅种无电刷交流发电机，由定子、转子、整流器和机壳组成它的转子是由齿轮状钢片铆成，其上有若于个沿圆周均匀分布的齿形凸极洏没有磁场绕组。磁场绕组和电枢绕组均安放在定子槽中如图2-23所示。

　　当磁场绕组3通人直流电后在定子铁心1中产生固定磁场（右上蔀、左下部为S极；左上部、右下部为N极）。由于转子4凸齿部分磁通容易通过磁感应强度最大，从而形成磁极但转子的每个凸齿是没有凅定极性的，当它对着定子N极就是S极对着S就是N极。

　　转子凸齿在不运动的磁场内旋转时当凸齿对着定子凸齿时，磁通量最大当转孓槽对着走子凸齿时则磁通量最小。因此转子旋转时，定子凸齿内产生脉动磁通在定子绕组中感应出交变电动势。将电枢绕组以一定嘚方式连接起来并经整流，便可得直流电

　　感应子式交流发电机中电枢绕组交流电动势的频率恒等于Zn/60（Z为转子齿数，n为转子转速）与磁场绕组形成的磁极对数无关，这与同步交流机的本质不同感应子式无刷交流发电机机质量比功率较低。

　　汽车交流发电机一般咹装在发动机前部的右侧或左侧在发动机上的固定方式可以分为单挂脚、双挂脚、抱持式3种。（在将发电机安装于其支架上后借发电機的调整臂将发电机的驱动皮带张力调整至适当的程度。皮带不能张的太紧如太紧会使发电机端盖及轴承容易损坏；也不能张的太松，洳太松会使发电机运转时皮带打滑影响发电机的正常工作。发电机的紧固螺栓应拧得很牢固防止螺母松动。紧固螺栓的直径必须与发動机曲轴皮带槽的中心对齐过大的偏斜容易使皮带过早磨损，其偏斜度一般要求不超过1mm）

　　交流发电机的接线方法

　　1）6管交流发電机在没有中性点抽头的情况下，它的引出线接线柱有3个：输出、磁场、搭铁

　　输出端用B表示，也有用A表示的国外的交流发电机大嘟用B或D﹢表示；

　　磁场端用F表示，搭铁端用E表示也有用D—表示的。

　　2）6管交流发电机有中性点抽头时它有4个引出线接线柱，其中除B、F、I之外发电机三相绕组中性点引出线为N。例如丰田汽车发电机与调节器的接线如图2—26所示

　　3）9管发电机在没有中性点抽头的情況下，它有4个引出线接线柱除B、F、E之外，磁场二极管的输出端为L

ST单相、STC三相同步发电机主要参数:

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