硅整流发电机的工作原理
课题五 硅整流发电机的工作原理及整流原理
课题五 硅整流发电机的工作原理及整流原理一、发电原理如图 1 a 所示，发电机定子的三相绕组按一定规律（彼此相差120度电角度）分布在发电机的定子槽中，内部有一个转子，转子上安装着爪极和励磁绕组。
当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为N 极和S 极。
当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便产生交变的感应电动势。
这就是交流发电机的发电原理。
在交流发电机中，由于转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律图1b ，所以交流电动势的波形也近似正弦规律，如果发电机定子的三相绕组是对称绕制的则产生的三相电动势也是对称的。
即每相电动势的大小相等，相位差互为120度。
定子每相电动势的有效值的表示式中 ---绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关 ) ---每相绕组的匝数（单位：匝） ---频率（单位：Hz ）---每极磁通（单位：Wb ） ---电机结构常数（ ）---称为相电动势。
由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数不变），相电动势和发电机转速、磁通成正比。
二、整流原理交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电是通过6教学补充nC KfN E eΦ=Φ=44.4φK Nf 60/pn f =Φe C 60/44.4KNp C e =φEe C φE图2 交流发电机整流原理a) 整流电路图 b) 三相绕组电压波形图 c) 整流后发电机输出波形图二极管具有单向导通性,当给二极管加上正向电压时二极管导通, 当给二极管加上反向电压时二极管截止。
将定子的三相绕组和6只整流二极管按图2a的电路连接。
三个正极管子VD1、VD3、VD5的负极连在一起，在某一瞬间，正极电位最高的管子导通。
而三个负极管子VD2、VD4、VD6，其正极连在一起，在某一瞬间，负极电位最低的管子导通。
图3 励磁电路四、硅整流交流发电机的特性指发电机经整流后输出电压、电流和转速之间的关系。
硅整流发电机的工作原理
硅整流发电机的工作原理硅整流发电机是一种常见的发电设备，它利用硅整流器将交流电转化为直流电。
本文将详细介绍硅整流发电机的工作原理，并探讨其在发电领域中的应用。
一、硅整流发电机的基本概念硅整流发电机是一种将交流电转化为直流电的设备。
它通过利用硅整流器，将来自发电机的交流电转换为直流电，从而实现电能的存储和利用。
硅整流发电机适用于各种场景，如家庭用电、工业生产等。
二、硅整流发电机主要由发电机、硅整流器和电池组成。
在正常运行时，发电机产生交流电，通过连接的硅整流器转换为直流电，然后存储到电池中进行储存。
当需要使用电能时，直流电从电池中释放并供应给负载。
硅整流器是实现电能转换的关键组件。
它由多个二极管组成，每个二极管都具有单向导电性，即只能让电流在一个方向上通过。
当交流电输入硅整流器时，只有与电流方向相符的二极管才会导通，将电流引导到电池中进行储存。
硅整流发电机还配备了控制系统，用于监测电池的充放电状态，并自动控制硅整流器的工作。
当电池电量过低时，控制系统将启动发电机，通过硅整流器进行充电。
当电池电量充足时，发电机停止工作，电池直接供电负载。
三、硅整流发电机的应用硅整流发电机具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1. 家庭用电：硅整流发电机可以利用太阳能、风能等可再生能源发电，将电能存储到电池中，供给家庭使用。
尤其在偏远地区或没有稳定供电的情况下，硅整流发电机能够为家庭提供持续稳定的电力。
2. 工业生产：许多工业生产过程需要稳定的电力供应，而硅整流发电机能够提供可靠的电力支持。
通过连接多个硅整流发电机，可以满足工业生产对电能的需求，并实现能源的高效利用。
3. 紧急备用电源：在电力系统故障或自然灾害造成停电时，硅整流发电机可作为紧急备用电源。
其快速启动和稳定运行的特性能够在紧急情况下为医院、通信基站等重要设施提供可靠的电力支持。
4. 新能源发电：硅整流发电机能够与太阳能发电系统、风力发电系统等结合使用，将可再生能源转换为可储存的直流电。
硅整流交流发电机
JFWZ240发电机
别克cs130发电机
桑塔纳JFZ1913Y发电机
第三节 发电机工作原理
一、发电原理
由发动机带动发电机转子旋转； 由电刷给转子通电（励磁）产生磁场（有刷交流发
电机，无刷直接通电）； 由定子产生交变感应电动势； 由整流器整流为直流电输出。
硅整流交流发电机及调节器
第一节 概述
一、发电机的功用
发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时 （怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同 时向蓄电池充电。
交流发电机必须配装电压调节器才能工作，电压调节器对 发电机的输出电压进行控制，使其保持基本恒定，以满足 汽车用电器的需求。
二、汽车用发电机的分类
目前汽车采用三相交流发电机，内部带有二极管整流 电路，将交流电整流为直流电，所以，汽车交流发电机输 出的是直流电。 1.按总体结构分
◆普通硅整流交流发电机 ◆整体式硅整流交流发电机 ◆带泵硅整流交流发电机 ◆无刷硅整流交流发电机 ◆永磁硅整流交流发电机
2.按硅整流器结构分 ◆六管交流发电机 ◆八管交流发电机 ◆九管交流发电机 ◆十一管交流发电机 3.按磁场绕组的搭铁方式分 ◆内搭铁式 ◆外搭铁式
六、交流发电机的型号
根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-1993《汽车电 器设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流发电机型号由 五部分组成：
1、产品代号
JF——表示普通交流发电机； JFZ——表示整体式（调节器内置）交流发电机； JFB——表示带泵的交流发电机； JFW——表示无刷交流发电机。
eV
Em sin(wt
2)
3
第二章硅整流发电机及调节器.ppt
五、风扇
五、国产硅整流发电机型号：
第三节 硅整流发电机的工作原理
一、发电原理 1.在发电机内部有一个由发动机带动转子（旋转磁
场）
2.磁场外有一个定子绕组, 绕组有3组线圈(3相绕组)， 3相绕组彼此相隔120度。
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。
三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离应和 一个磁极占据的空间距离相等。
当发电机电压下降至设定的下限值时，调节 器又动作，使励磁电流上升，磁通量加强， 发电机的电压又上升。如此反复，是发电机 的电压在设定的范围内波动，得到一个稳定 的平均电压。
二、调节器的分类： 1、触点式电压调节器
触点式电压调节器应用较早，这种调节 器触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯 性，电压调节精度低，触点易产生火花，对 无线电干扰大，可靠性差，寿命短，现已被 淘汰。 （1）按触电的对数划分： 单级式： 双级式：
1）整流时二极管导通条件：
①对于三个正极管子（D1、D3、D5正极和定子绕 组始端相联），在某瞬时，电压最高一相的正极管 导通。 ②对于三个负极管子（D2、D4、D6负极和定子绕 组始端相联），在某瞬时，电压最低一相的负极管 导通。但同时导通的管子总是两个，正、负管子各 一个。
2）整流过程
3）发电机输出的直流电压平均值为：
_硅整流发电机原理及维修解读
第一节 硅整流发电机的结构与型号
第二节 硅整流发电机的原理及特性
第三节 硅整流发电机的检修与性能测试
第四节 电压调节器及电源线路连接
第一节 硅整流发电机的结构与型号
一、硅整流发电机的结构
硅整流发电机主要由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇及皮带 轮、电刷及电刷架等6个部分组成。 1.转子 转子的作用是产生旋转磁场，其结构如图3-1所示。转子轴上压装 有导磁铁心(也称磁扼)，铁心上绕有励磁绕组，两块爪极压装在转子 轴上并与铁心压紧，绕组的两端线引出后，分别焊接在两个彼此绝缘 的滑环上。电刷与发电机滑环紧密接触。当电刷与电源接通时，励磁 绕组有电流通过，产生磁场。两块爪极一块被磁化为N极，另一块被磁 化为S极。
式中:C为电机常数。
有些硅整流发电机把中性点用导线引出，接在中性点接线柱(一般 用“N'’标记)上。这一电压常用来控制充电指示灯或某些继电器。
中性点输出的整流原理如下(见图3-7 )。
在0~t2时间内，由于V4导通，中性点负载的电流由三相绕组中 性点→中性点负载RN→搭铁→发电机“-”→VQ→发电机B相首
变调整臂的固定位置可以调整传动皮带的松紧程度。
前后端盖用铝合金材料制成，铝合金是非导磁材料，它既可以防止 漏磁，又具有良好的导热性能，有利于散热。
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第一节 硅整流发电机的结构与型号
5.电刷及电刷架
电刷架安装在后端盖上。两电刷分别装在电刷架的两个方形孔内。
电刷用石墨粉压制而成，带有一条多股铜质引线。电刷外端装有弹 簧，依靠弹簧使电刷与滑环紧密接触。电刷架结构有两种形式，一
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第二节 硅整流发电机的原理及特性
端构成回路，将uB反向加在RN上。
硅整流发电机介绍
正向元件中：那一 端电位最高，对应元件 导通，其余截止。
反向元件中：那一 端电位最低，对应元件 导通，其余截止。
曲线图
ＵＡ
ＵＢ ＵＣ
１ ２ ３ ４ ５ ６７
１.４ １.６ ３.６ ３.２ ５.２ ５.４
ｔ１—ｔ２，Ａ相最高，Ｂ 相最低，Ｄ１Ｄ４通。
所以：磁场线圈被短路，U发下降， 调压线圈电流下降，吸力下降， K2断开， K2 反复开闭，维持U2， n越高，K2闭合时间越长，Ic平 均值下降。U2不变。
5、加速电阻R1的作用 加压调压线圈X
上的电压:
Ux=U发-I0R1
（1）K1闭合时,I0从电源正极 至 K1、磁枢、 R2 、X、R3、 搭铁（电源负极搭铁）
ｔ２—ｔ３，Ａ相最高，Ｃ 相最低，Ｄ１Ｄ６通。
ｔ３—ｔ４，Ｂ相高，Ｃ相 最低，Ｄ３Ｄ６通。
ｔ４—ｔ５，Ｂ相高，Ａ相 最低，Ｄ３Ｄ２通。
ｔ５—ｔ６，Ｃ相高，Ａ相 最低，Ｄ５Ｄ２通。
ｔ６—ｔ７，Ｃ相高，Ｂ相 最低，Ｄ５Ｄ４通。
图1
A B
C 中性点N
1 3 5 RL
A B1
2 46
所以：
（1）每一周期，每个元 件只在两个时间区段 （1/3周期）内导通，每 支管子平均电流是I输的 1/3。
因为：IL通过指示灯
所以：灯亮，（表示不充电）
当发动机起动后，n上 升，V发>V蓄，自激，同时 还向蓄电池充电。
因为：指示灯两端电位相 等
所以：灯不亮（表示充电）
停车时（熄火）， 发电机不工作，充电指 示灯亮，提醒打开K。
当发动机工作时， 充电指示灯亮，表示不 充电。
特性：
1、空载特性：
硅整流器工作原理
硅整流器工作原理
硅整流器是一种电子器件，其主要功能是将交流电转换为直流电。
它的工作原理基于半导体材料硅的特性。
硅整流器包含一个PN结，它由一块掺有掺杂剂的硅材料分为
P型和N型两个区域。
P型区域掺杂有三价离子，N型区域则
掺杂有五价离子。
当这两个区域接触时，形成一个具有单向导电性的结。
当P型区域连接到正电压，而N型区域连接到负
电压时，PN结变为正向偏置，电流可以通过结流过。
当交流电源与硅整流器相连接时，交流电源的正负半周将使
PN结在不同的偏置下工作。
在正半周，交流电源的正电压使PN结处于正向偏置，此时电流可以通过整流器。
在负半周，
交流电源的负电压使PN结处于反向偏置，此时电流无法通过
整流器。
由于交流电源的周期性变化，硅整流器可以将交流电源输出的交流电转换为直流电。
具体的工作原理是，正半周时，交流电源正电压使PN结进入导通状态，电流通过整流器流向负电压端，形成直流电流。
负半周时，交流电源的负电压使PN结进
入截止状态，电流无法通过整流器。
通过不断重复这个过程，硅整流器将交流电源输出的交流电转换为稳定的直流电。
需要注意的是，硅整流器虽然可以实现将交流电转换为直流电，但由于PN结的导通特性，它仍然会存在一定的输出波动和功
率损失。
为了减小波动和提高效率，可以采用多级整流电路或使用其他更先进的半导体材料来代替硅。
_硅整流发电机原理及维修
_硅整流发电机原理及维修一、硅整流发电机原理：硅整流发电机是一种利用碳化硅杂质在晶体中出现的特殊电流传导特点来实现电能转换的发电机。
晶体是由正价离子和价电子组成的。
在晶体中，正价离子和离子化的杂质离子的排列形成了正五边形结构，形成五向性晶体。
当电流通过晶体时，由于离子的不对称分布，离子中产生了一个电场，电场会使杂质离子发生运动，并由于离子和电子的撞击形成一个电子云，形成了电子分区。
硅整流发电机可以分为三个部分，包括灵敏元件、碳化硅晶体和恢复元件。
1.灵敏元件：灵敏元件是控制电流的元件，它可以根据电流的变化来决定整流方向。
一般来说，硅整流发电机采用的是二极管灵敏元件。
2.碳化硅晶体：硅整流发电机中的碳化硅晶体是实现整流的关键元件。
它具有挑战认可电流的能力，可以实现无压降、无浪涌、饱和与失压时的整流。
3.恢复元件：恢复元件是恢复漏电功率的元件，它可以对电流进行恢复和放大。
通常情况下，硅整流发电机采用的是晶体管恢复管。
二、硅整流发电机的维修：硅整流发电机的维修主要包括以下几个方面：1.检查电路：首先要检查发电机的整流电路是否正常工作，包括灵敏元件、碳化硅晶体和恢复元件，是否存在烧毁或者损坏。
2.更换灵敏元件：如果发现灵敏元件无法正常工作，需要及时更换。
在更换之前，需要先断开电源，并确保电容器中没有电荷残留，否则可能导致触电。
3.更换碳化硅晶体：如果发现碳化硅晶体存在问题，比如腐蚀、断裂等，需要及时更换。
更换碳化硅晶体时，应先将电流关闭，并使用专业的工具进行更换，避免碳化硅晶体损坏。
4.更换恢复元件：如果发现恢复元件无法正常工作，需要及时更换。
在更换之前，要确保电源已经关闭，并遵循相关操作规程，以免发生意外。
5.清洁及保养：在日常使用中，应定期对硅整流发电机进行清洁和保养工作，包括清除灰尘和杂物，确保发电机的运行环境干净整洁；同时，要定期检查发电机的各个部件是否有损坏或者松动，及时修复或者更换。
总结：硅整流发电机是一种利用碳化硅杂质在晶体中出现的特殊电流传导特点来实现电能转换的发电机。
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一、发电原理
发电机的三相定子绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中，彼此相差120°电角度。
当励磁绕组接通直流电时即被励磁，一块爪极形成N极，另一块爪极形成S极，两块爪极相互交错形成6对磁极。
转子旋转时，励磁绕组所产生的磁场也随之旋转，形成旋转磁场，它与固定不动的定子绕组之间产生相对动，使三相定子绕组中产生三个频率相同、幅值相等、相位相差120°电角度的正弦电动势e A、e B和e C，其顺时值分另为：
eA=Emsinωt=√Esinωt
eB=Emsin(ωt-120°)=√Esin(ωt-120°)
eC=Esin(
由此可知，硅流发电机每相绕组中产生的电动势的有效值与发电机的转速和磁场的磁通量成正比。
三相交流电动势是对称的，当外接负载时，三相交流电压UA、UB和UC也是对称的，如图
2-10b所示。
二、硅整流器的原理
硅整流器是利用硅二极管的单向导电性，将交流电转换为直流电。
在硅整流发电机中，六只硅二极管连接成三相桥式全波整流电路。
三个正极管子D1、D3和D6的正极连接在一起，负极分另接在三相绕组的首端。
根据导通原则，连接在一起的几个二极管中，正极电位最高的二极管总是优先导通，即在某一时间内，只有正极电位最高或负极电位最低的管子才能导通。
在t=0时，UA=0，UC为正值，UB为负值，D1、D3和D5负极电位相同，而A、B、C三点中C点电位最高，D5优先导通，使3个正极管子负极的电位等于C点电位，这时D1、D3因承受反向电压而截止。
而D2、D4和D5的正极电位相同，A、B、C三点中B点电位最低，D4优先导通，使三个负极管了的正极电位等于B点电位，这时D2和D6承受反向电压而截止。
这样C、B 两点之间的线电压的瞬时值加在负截RL上。
三、硅整流发电机的励磁方式
硅整流发电机开始发电时采取它励方式进行，即由蓄电池供给励磁电流。
当发电机电压达到蓄电池电压时转为自励，即由发电机自身供给励磁电流。
在硅整流发电机中，转子的爪极有一定的剩磁，当转子以一定的转速旋转时，在三相绕组中产生感应电动势，经整流器整流后通过电刷和滑环加到励磁绕组上，励磁绕组有电流通过，使磁
场加强，三相绕组中的感应电动势进一步提高，促使磁场进一步增强，如此反复，使硅整流发电机电动势逐渐升高。
上述问题存在的问题是，当加在硅二极管上的正向电压小于其死区电压时（约0.6V左右），二极管处于截止状不导通，由于发电机剩磁较弱，所以发电机在低速运转时，不能建立电压，而只有在较高转速时（n＞1200r/min），发电机的电压才能很快上升，完成自励过程。
为了克服硅速流发电机在低速时，不能建立电压的缺点，在发电机转速较低、发电机的端电压低于蓄电池端电压时，由蓄电池向发电机供给励磁电流（即他励），使发电机在较强的磁场下很快地建立起电压。
这就使硅整流发电机的低速充电性能较好。
当发电机的端电压大于蓄电池电压时，由于发电机是与蓄电池并联供电的，因此，就自动地转为由发电机输出的电压向用电设备供电，同时还向自身的励磁绕组供给励磁电流。
四、硅整流发机的发电过程
汽车发动机起动时，由于点火开关闭合，铅蓄电池经调节器向励磁绕组提供励磁电流，进行它励建立电动势。
使定子三相绕组中产生较高的感应电动势，很快超过二极管的死区电压，二极管导通，整流器将三相交流电变为直流电，发电机开始向励磁绕组供给励磁电流，发电机进入正常的自励发电阶段。
在他励阶段，因硅二极管处于铅蓄电池的和反向电压下而截止，蓄电池不可能向发电机内部放电，只能通过调节器提供励磁电流，故不会将发电机烧毁。