第十一讲 交流发电机工作特性
式中R——一相绕组的电阻；
XL——一相绕组的感抗;
XL＝2лfL
式中L——一相定子绕组的电感；
f——感应电动势的频率；
P——磁极对数。
由于XL与n成正比，故发电机定子绕组的阻抗Z随发电机的车速升高而增加。高速时，由于R与XL相比可忽略不计，故阻抗Z约等于XL，定子阻抗Z与转速n成正比，其值较大，产生较大的内压降。另外，定子电流增加时，由于电枢反应的增强，也会使感应电动势下降。两者共同作用的结果，当发电机的转速升高且负载电流达到最大值时，输出电流几乎不随负载电阻的减小或转速的增加而增大。
二、交流发电机的工作特性
交流发电机的工作特点是转速变化范围大，对于一般汽油发动机来说，其转速变化约为1：8，柴油机约为1：5，因此分析汽车用交流发电机的特性必须以转速的变化为基础。交流发电机的特性有输出特性。空载特性和外特性，其中以输出特性最为重要。
1．输出特性
输出特性是指在发电机端电压U不变（对12V系列的交流发电机规定为14V，对24V
授课时间
3月17日
讲次
第11讲
课题
交流发电机工作特性
教学目的
与要求
了解交流发电机的励磁
了解交流发电机的工作特性
教学重点
交流发电机工作特性
教学难点
交流发电机的励磁
教学方法
教学资源
与教具
板书
设计
一、交流发电机的励磁
二、交流发电机的工作特性
本讲主要内容
一、交流发电机的励磁
二、交流发电机的工作特性
作
业
自拟
课后记
能认真听讲，准守纪律，同学间通论问题积极主动，原理分析
透，尤其对照原理图分析较好
摘要
教学内容
一．复习旧课（2分）
二．导入新课
（3分）
三．讲授新课（80分）
四．课堂练习
五．课堂小结布置作业
（2分钟）
复习提问：1、8管、9管、11管交流发电机中分别有几只硅整流管二极管？几只励磁二极管？
导入新课：
第十一讲交流发电机工作特性
2．自励
随着转速的提高，发电机的电动势逐渐升高并能对外输出，一般在发动机怠速时发电机就能对外供电了，当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给磁场绕组生磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自励。
由于在发动机转速低时交流发电机不能自励发电，所以低速时采取他励发电，当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压1～2V以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。
交流发电机的励磁电路如图2-24。
3．利用充电指示灯监视发电机的工作情况
（1）充电指示灯的作用如图源自-25所示，在某些充电系电路中，接有充电指示灯，其作用是：
①指示发电机是否有故障；
②警告驾驶员停车后关断点火开关。
（2）充电指示灯的工作情况如下：
在发动机起动期间，发电机电压UD+＜蓄电池电压时，整流二极管截止，发电机不能对外输出，由蓄电池供给磁场电流。路径为：蓄电池+→点火开关→充电指示灯→调节器→磁场绕组→搭铁→蓄电池-。充电指示灯亮
（2）最大电流Imax
发电机输出电流能力随转速的升高而增大，但曲越来越平坦，当转速达到一定值时，无论转速增加多少电流都不再增加，即一定结构的发电机输出最大电流Imax有一定限制。由此可见，交流发电机自身具有限制输出电流防止过载的能力，又称为自我保护能力。
交流发电机自我限流的原理如下：
交流发电机定子绕组具有一定的阻抗Z，它由绕组的电阻r及感抗XL两部分组成，即
2．空载特性
空载特性是研究发电机在空载运行时，其端电压随转速变化的关系，即I＝0时，U=f（n）的曲线，如图2-27所示。
3．外特性
外特性是研究当发电机转速一定时，其端电压与输出电流的关系，即n-=常数时，U=f（I）的曲线，如图2－28所示。
从外特性曲线可以看出发电机电压受负载影响的程度：如果发电机在高速运转时，突然失去负载，发电机电压会突然升高，致使发电机及调节器等内部电子元件有被击穿的危险。
系列的交流发电机规定为28V），其输出电流与转速之间的关系，即U=常数时，I＝f（n）的函数关系。图2－26所示为交流发电机的输出特性曲线。
由特性曲线I=f（n）可以看出：
（1）空载转速n1
发电机转速小于一定值n1时，对外输出电流为零。当发电机达到额定电压并能对外输出电流时的最小转速为n1，称n1为空载转速。空载转速常用来作为测试发电机性能的参数之一。
课后习题：
1、组成发电机整流器的二极管有何特点？
2、通常在发电机的输出端（B+）和搭铁端之间并联一个电容器，其作用是什么？
3、简述电子调节器的工作原理。
一、交流发电机的励磁
除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁，因为它们的磁场都是电磁场，也就是说必须给磁场绕组通电才会有磁场产生。
将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁，交流发电机励磁方式有自励和他励两种。
1．他励
在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。这种供给磁场电流的方式称为他励发电。
(3)额定转速n2额定电流IA
发电机出厂时，通过试验，规定了空载转速与额定转速，并列人产品说明书。在使用过程中，可通过检测这两个数据来判断发电机性能的好坏。
发电机达到额定电流IA时的转速定为额定转速，图中用n2表示，额定电流一般定为最大输出电流的2／3。
空载转速与额定转速是测试交流发电机性能的重要依据，表2－3为国产交流发电机的主要性能指标。
当发动机转速升高到怠速及其以上时，发电机应能正常发电并对外输出，此时，发电机电压＞蓄电池电压，发电机自励。UB=UD+，充电指示灯两端压降为零，灯熄灭,若没有熄灭,说明发电机有故障或充电指示灯电路有搭铁
充电指示灯不仅可指示发电机的工作情况，而且可在发动机停车后发亮（因发电机不再发电，蓄电池电压> UD+），提醒司机及时关闭点火开关；
XL——一相绕组的感抗;
XL＝2лfL
式中L——一相定子绕组的电感；
f——感应电动势的频率；
P——磁极对数。
由于XL与n成正比，故发电机定子绕组的阻抗Z随发电机的车速升高而增加。高速时，由于R与XL相比可忽略不计，故阻抗Z约等于XL，定子阻抗Z与转速n成正比，其值较大，产生较大的内压降。另外，定子电流增加时，由于电枢反应的增强，也会使感应电动势下降。两者共同作用的结果，当发电机的转速升高且负载电流达到最大值时，输出电流几乎不随负载电阻的减小或转速的增加而增大。
二、交流发电机的工作特性
交流发电机的工作特点是转速变化范围大，对于一般汽油发动机来说，其转速变化约为1：8，柴油机约为1：5，因此分析汽车用交流发电机的特性必须以转速的变化为基础。交流发电机的特性有输出特性。空载特性和外特性，其中以输出特性最为重要。
1．输出特性
输出特性是指在发电机端电压U不变（对12V系列的交流发电机规定为14V，对24V
授课时间
3月17日
讲次
第11讲
课题
交流发电机工作特性
教学目的
与要求
了解交流发电机的励磁
了解交流发电机的工作特性
教学重点
交流发电机工作特性
教学难点
交流发电机的励磁
教学方法
教学资源
与教具
板书
设计
一、交流发电机的励磁
二、交流发电机的工作特性
本讲主要内容
一、交流发电机的励磁
二、交流发电机的工作特性
作
业
自拟
课后记
能认真听讲，准守纪律，同学间通论问题积极主动，原理分析
透，尤其对照原理图分析较好
摘要
教学内容
一．复习旧课（2分）
二．导入新课
（3分）
三．讲授新课（80分）
四．课堂练习
五．课堂小结布置作业
（2分钟）
复习提问：1、8管、9管、11管交流发电机中分别有几只硅整流管二极管？几只励磁二极管？
导入新课：
第十一讲交流发电机工作特性
2．自励
随着转速的提高，发电机的电动势逐渐升高并能对外输出，一般在发动机怠速时发电机就能对外供电了，当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给磁场绕组生磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自励。
由于在发动机转速低时交流发电机不能自励发电，所以低速时采取他励发电，当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压1～2V以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。
交流发电机的励磁电路如图2-24。
3．利用充电指示灯监视发电机的工作情况
（1）充电指示灯的作用如图源自-25所示，在某些充电系电路中，接有充电指示灯，其作用是：
①指示发电机是否有故障；
②警告驾驶员停车后关断点火开关。
（2）充电指示灯的工作情况如下：
在发动机起动期间，发电机电压UD+＜蓄电池电压时，整流二极管截止，发电机不能对外输出，由蓄电池供给磁场电流。路径为：蓄电池+→点火开关→充电指示灯→调节器→磁场绕组→搭铁→蓄电池-。充电指示灯亮
（2）最大电流Imax
发电机输出电流能力随转速的升高而增大，但曲越来越平坦，当转速达到一定值时，无论转速增加多少电流都不再增加，即一定结构的发电机输出最大电流Imax有一定限制。由此可见，交流发电机自身具有限制输出电流防止过载的能力，又称为自我保护能力。
交流发电机自我限流的原理如下：
交流发电机定子绕组具有一定的阻抗Z，它由绕组的电阻r及感抗XL两部分组成，即
2．空载特性
空载特性是研究发电机在空载运行时，其端电压随转速变化的关系，即I＝0时，U=f（n）的曲线，如图2-27所示。
3．外特性
外特性是研究当发电机转速一定时，其端电压与输出电流的关系，即n-=常数时，U=f（I）的曲线，如图2－28所示。
从外特性曲线可以看出发电机电压受负载影响的程度：如果发电机在高速运转时，突然失去负载，发电机电压会突然升高，致使发电机及调节器等内部电子元件有被击穿的危险。
系列的交流发电机规定为28V），其输出电流与转速之间的关系，即U=常数时，I＝f（n）的函数关系。图2－26所示为交流发电机的输出特性曲线。
由特性曲线I=f（n）可以看出：
（1）空载转速n1
发电机转速小于一定值n1时，对外输出电流为零。当发电机达到额定电压并能对外输出电流时的最小转速为n1，称n1为空载转速。空载转速常用来作为测试发电机性能的参数之一。
课后习题：
1、组成发电机整流器的二极管有何特点？
2、通常在发电机的输出端（B+）和搭铁端之间并联一个电容器，其作用是什么？
3、简述电子调节器的工作原理。
一、交流发电机的励磁
除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁，因为它们的磁场都是电磁场，也就是说必须给磁场绕组通电才会有磁场产生。
将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁，交流发电机励磁方式有自励和他励两种。
1．他励
在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。这种供给磁场电流的方式称为他励发电。
(3)额定转速n2额定电流IA
发电机出厂时，通过试验，规定了空载转速与额定转速，并列人产品说明书。在使用过程中，可通过检测这两个数据来判断发电机性能的好坏。
发电机达到额定电流IA时的转速定为额定转速，图中用n2表示，额定电流一般定为最大输出电流的2／3。
空载转速与额定转速是测试交流发电机性能的重要依据，表2－3为国产交流发电机的主要性能指标。
当发动机转速升高到怠速及其以上时，发电机应能正常发电并对外输出，此时，发电机电压＞蓄电池电压，发电机自励。UB=UD+，充电指示灯两端压降为零，灯熄灭,若没有熄灭,说明发电机有故障或充电指示灯电路有搭铁
充电指示灯不仅可指示发电机的工作情况，而且可在发动机停车后发亮（因发电机不再发电，蓄电池电压> UD+），提醒司机及时关闭点火开关；
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交流发电机工作特性
短路保护
为防止发电机过电流，需配置短路保护装置。
06
交流发电机常见故障及处理
转子故障及处理
总结词
交流发电机转子故障包括轴系失稳、轴承 过热、转子不平衡和转子接地等。
VS
详细描述
交流发电机转子故障通常表现为强烈振动 和异常声音。对于轴系失稳，应检查轴承 座和端盖螺丝是否松动，调整轴承间隙； 轴承过热则需检查润滑状况，更换润滑油 ，并检查冷却系统；转子不平衡需要重新 校正平衡；转子接地则需要检查转子线圈 绝缘情况，修复接地故障。
转子上的励磁绕组通以直流电， 产生旋转磁场。
切割定子
转子的旋转磁场在定子铁芯中产生 感应电动势。
交流发电机的定子磁场
固定磁场
交流发电机定子铁芯中的磁场 是固定的。
交替变化
定子磁场在空间上按正弦规律 分布，并按一定速度旋转。
产生交流电
转子的旋转磁场与定子磁场相 互作用，产生交流电。
交流发电机的感应电势
流波形为矩形波或梯形波。
换向问题
02
直流发电机需要通过换向器来改变电流的方向，而交流发电机
不需要。
维护和可靠性
03
交流发电机的维护相对简单，且可靠性较高，而直流发电机的
维护复杂，且故障率较高。
02
交流发电机工作原理
交流发电机的转子运动
转子转动
交流发电机转子在发动机的带 动下，绕旋转轴旋转。
磁场旋转
短路试验
通过测量短路电流和短路电阻 来检查发电机性能的试验。
05
交流发电机试验方法
空载试验
空载特性曲线
绘制转速、感应电动势和励磁电流之间的关系曲线，用于评估发电机的性能 。
零功率因数负载
在空载状态下，发电机输出电流为零，功率因数为零。
为防止发电机过电流，需配置短路保护装置。
06
交流发电机常见故障及处理
转子故障及处理
总结词
交流发电机转子故障包括轴系失稳、轴承 过热、转子不平衡和转子接地等。
VS
详细描述
交流发电机转子故障通常表现为强烈振动 和异常声音。对于轴系失稳，应检查轴承 座和端盖螺丝是否松动，调整轴承间隙； 轴承过热则需检查润滑状况，更换润滑油 ，并检查冷却系统；转子不平衡需要重新 校正平衡；转子接地则需要检查转子线圈 绝缘情况，修复接地故障。
转子上的励磁绕组通以直流电， 产生旋转磁场。
切割定子
转子的旋转磁场在定子铁芯中产生 感应电动势。
交流发电机的定子磁场
固定磁场
交流发电机定子铁芯中的磁场 是固定的。
交替变化
定子磁场在空间上按正弦规律 分布，并按一定速度旋转。
产生交流电
转子的旋转磁场与定子磁场相 互作用，产生交流电。
交流发电机的感应电势
流波形为矩形波或梯形波。
换向问题
02
直流发电机需要通过换向器来改变电流的方向，而交流发电机
不需要。
维护和可靠性
03
交流发电机的维护相对简单，且可靠性较高，而直流发电机的
维护复杂，且故障率较高。
02
交流发电机工作原理
交流发电机的转子运动
转子转动
交流发电机转子在发动机的带 动下，绕旋转轴旋转。
磁场旋转
短路试验
通过测量短路电流和短路电阻 来检查发电机性能的试验。
05
交流发电机试验方法
空载试验
空载特性曲线
绘制转速、感应电动势和励磁电流之间的关系曲线，用于评估发电机的性能 。
零功率因数负载
在空载状态下，发电机输出电流为零，功率因数为零。
交流发电机工作特性
01
当交流发电机发生短路故障时，需要采取有效的保护措施，以
防止设备损坏和人员伤亡。
过载保护
02
当交流发电机过载运行时，需要有过载保护装置，以防止设备
长时间过载运行而损坏。
异常运行处理
03
当交流发电机出现异常运行状态时，需要采取有效的处理措施
，以避免事故扩大和保障电力系统的稳定运行。
05
交流发电机的维护与检修
输出电流（I1）
指发电机实际输出的电流。单位为 安培（A）或千安培（kA）。
效率参数
效率（η）：指发电机实际输出功率与额定输出功率之比，即η = P1/Pn×100%。单位为百分比。 功率因数参数 功率因数（pf）：指发电机实际输出有功功率与视在功率之比，即pf = P1/S×100%。单位为百分比。
严格质量控制
实施严格的质量控制，确保每个生产环节的稳定性和可靠性，保证发 电机的质量。
THANKS
感谢观看
并联运行稳定
交流发电机并联运行时，其输出电压和频率必须稳定，并且与系 统同步，以保持电力系统的稳定。
负载分配
并联运行的交流发电机之间，需要根据各自的额定功率和实际负载 进行负载分配，以确保各发电机能够正常运行。
启动与同步
交流发电机并联前，需要确保其旋转方向与系统同步，并且输出电 压和频率与系统一致，才能进行并联操作。
03
交流发电机的工作特性
负载特性
01
02
03
空载特性
当发电机不带负荷时，其 转速和端电压与气隙磁通 密度之间的关系。
负载特性
当发电机带上负荷时，其 转速和端电压与气隙磁通 密度之间的关系。
调整特性
当发电机负载变化时，其 端电压与气隙磁通密度之 间的关系。
11管交流发电机的工作原理
11管交流发电机的工作原理11管交流发电机是一种常见的发电机类型，它的工作原理基于电磁感应和交变磁通的理论。
下面将详细介绍11管交流发电机的工作原理。
一、电磁感应电磁感应是11管交流发电机工作的基本原理。
当导线或导线回路在磁场中发生相对运动时，导线中就会产生感应电动势。
感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即磁通变化越快，感应电动势越大。
在11管交流发电机中，转子上的绕组在磁场中旋转，定子上的绕组则固定不动，因此当转子绕组旋转时，定子绕组中就会产生感应电动势。
二、交变磁通在11管交流发电机中，转子上的绕组通过电流产生磁场，该磁场与定子上的绕组相互作用，使定子上的绕组中产生感应电动势。
由于转子绕组的电流是交变的，因此产生的磁场也是交变的，这种交变的磁场在定子绕组中产生交变的磁通。
交变的磁通在定子绕组中产生交变的电动势，从而产生交流电源。
三、三相交流电流在11管交流发电机中，转子绕组通常采用三相交流电流，这种电流在转子绕组中产生三个独立的磁场，这三个磁场相互作用产生旋转磁场。
定子绕组中的感应电动势也是三相的，这是因为定子绕组中的磁通变化产生了三相独立的电动势。
三相电动势的频率和大小取决于转子绕组的电流频率和大小。
四、频率和电势大小在11管交流发电机中，频率和电势大小是由转子绕组的电流频率和大小决定的。
如果转子绕组的电流频率是50Hz，那么发电机的输出频率也是50Hz。
电势大小取决于转子绕组的电流大小和磁通强度，如果转子电流大或磁通强度大，则感应电动势就大。
总之，11管交流发电机的工作原理是基于电磁感应、交变磁通、三相交流电流以及频率和电势大小等方面的理论。
这些理论使得我们能够理解交流发电机的运行原理，从而更好地设计和使用交流发电机。
交流发电机的结构及检修
第四部分为设计序号，按产品设计先后顺序，用阿拉伯数字表示。 第五部分为变型代号，交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。从驱动端看，Y-右边；Z-左边。 例如：JF152表示交流发电机，其电压等级为12V，电流等级为》50～59A，第二次设计。 桑塔纳、奥迪100型轿车用JFZ1913Z型交流发电机是电压等级为12V，电流等级为》90A，第13次设计，调整臂在左边的整体交流发电机。
a）Y形接法； b）△形接法
单击此处添加大标题内容
单击此处可添加副标题
转子总成 功用——产生旋转磁场 基本组成——转子轴、两块爪极、磁轭、励磁绕组、集电环等。 转子轴上压装着两块爪极，爪极被加工成鸟嘴形状，爪极空腔内装有励磁绕组和磁轭。 滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，压装在转子轴上并与轴绝缘，两个滑环分别与励磁绕组的两端相连。 1-集电环；2-转子轴；3-爪极；4-磁轭；5-励磁绕组
内搭铁型交流发电机 b）外搭铁型交流发电机
电刷引线接法
整流器 功用——将发电机定子绕组产生的三相交流电变换为直流电向外输出 组成——正、负整流板，二极管 交流发电机的整流器一般是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路。分为正二极管（中心引线为正极）和负二极管（中心引线为负极）
整流板——又称散热板（铝制），用来安装硅整流二极管。
2.1.2 交流发电机工作原理及特性
交流发电机的工作原理
在发电机内部有一个由发动机带动的转子（产生旋转磁场）——励磁绕组通直流电，产生磁场使两块爪极磁化，形成N、S极交错排列的六对磁极，随转子旋转，形成旋转磁场 磁场外有定子绕组, 绕组有3组线圈(3相绕组)，3相绕组是对称的，彼此相隔120度 当转子旋转时，旋转的磁场使固定的定子绕组切割磁力线（或者说使定子绕组中通过的磁通量发生变化）而产生感应电动势。
a）Y形接法； b）△形接法
单击此处添加大标题内容
单击此处可添加副标题
转子总成 功用——产生旋转磁场 基本组成——转子轴、两块爪极、磁轭、励磁绕组、集电环等。 转子轴上压装着两块爪极，爪极被加工成鸟嘴形状，爪极空腔内装有励磁绕组和磁轭。 滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，压装在转子轴上并与轴绝缘，两个滑环分别与励磁绕组的两端相连。 1-集电环；2-转子轴；3-爪极；4-磁轭；5-励磁绕组
内搭铁型交流发电机 b）外搭铁型交流发电机
电刷引线接法
整流器 功用——将发电机定子绕组产生的三相交流电变换为直流电向外输出 组成——正、负整流板，二极管 交流发电机的整流器一般是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路。分为正二极管（中心引线为正极）和负二极管（中心引线为负极）
整流板——又称散热板（铝制），用来安装硅整流二极管。
2.1.2 交流发电机工作原理及特性
交流发电机的工作原理
在发电机内部有一个由发动机带动的转子（产生旋转磁场）——励磁绕组通直流电，产生磁场使两块爪极磁化，形成N、S极交错排列的六对磁极，随转子旋转，形成旋转磁场 磁场外有定子绕组, 绕组有3组线圈(3相绕组)，3相绕组是对称的，彼此相隔120度 当转子旋转时，旋转的磁场使固定的定子绕组切割磁力线（或者说使定子绕组中通过的磁通量发生变化）而产生感应电动势。
交流发电机工作原理及特性
(1)二极管导通原则
1)正极管导通原则 VD1、VD3、VD5三只正极二极管的正极电位最高者导通。 2）负极管导通原则 VD2、VD4、VD6三只负极二极管的负极电位最低者导通。
第三节 交流发电机工作原理及特性
（2）整流过程
第三节 交流发电机工作原理及特性
（3）直流电压的计算
第三节 交流发电机工作原理及特性
1 三相交变电动势的产生
转子为磁极，其 中铁心为鸟嘴型
定子为电枢
第三节 交流发电机工作原理及特性
eU 2 E sin( t )
ev
2 E sin( t 120 )
ew
2 E sin( t 240 )
第三节 交流发电机工作原理及特性
发电机的转速变化范围大， 必须研究其输出电流、电压随 转速变化的规律。
保持发 电机的 输出电 压恒定
1 输出特性
高于此转速输出 电流不变，为什 么？ n1空载转速 n2满载转速 ，输出额定 功率
第三节 交流发电机工作原理及特性
发动机电 流具有自 我限流的 原因
(1)发动机定子感抗(jwL)随转速增大而增大,内部压降增大； (2) 定子电流产生的磁场对转子产生的磁场产生去磁效应，定 子电流的增大将使此效应更明显。
3
U
L
3U
U
L
U
3I
I L I
IL
分析为什么 一般采用Y 接法？
第三节 交流发电机工作原理及特性
2 整流原理
（1）二极管导通原则 （2）整流过程 （3）直流电压的计算 （4）整流二极管的选用 （5）中性点电压的利用
1)正极管导通原则 VD1、VD3、VD5三只正极二极管的正极电位最高者导通。 2）负极管导通原则 VD2、VD4、VD6三只负极二极管的负极电位最低者导通。
第三节 交流发电机工作原理及特性
（2）整流过程
第三节 交流发电机工作原理及特性
（3）直流电压的计算
第三节 交流发电机工作原理及特性
1 三相交变电动势的产生
转子为磁极，其 中铁心为鸟嘴型
定子为电枢
第三节 交流发电机工作原理及特性
eU 2 E sin( t )
ev
2 E sin( t 120 )
ew
2 E sin( t 240 )
第三节 交流发电机工作原理及特性
发电机的转速变化范围大， 必须研究其输出电流、电压随 转速变化的规律。
保持发 电机的 输出电 压恒定
1 输出特性
高于此转速输出 电流不变，为什 么？ n1空载转速 n2满载转速 ，输出额定 功率
第三节 交流发电机工作原理及特性
发动机电 流具有自 我限流的 原因
(1)发动机定子感抗(jwL)随转速增大而增大,内部压降增大； (2) 定子电流产生的磁场对转子产生的磁场产生去磁效应，定 子电流的增大将使此效应更明显。
3
U
L
3U
U
L
U
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I L I
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分析为什么 一般采用Y 接法？
第三节 交流发电机工作原理及特性
2 整流原理
（1）二极管导通原则 （2）整流过程 （3）直流电压的计算 （4）整流二极管的选用 （5）中性点电压的利用
交流发电机的工作原理与特性
交流发电机励磁的过程是先他励后自励。 励磁电路都必须由点火开关控制。
3)整流器的整流原理
汽车交流发电机定子绕组产生的三相交流电 经过整流电路后 转变为直流电对外输出。 发电机的整流电路一般由6只硅二极管接成三 相桥式全波整流电路。 电路中，3只正管的负极相连，正极与三相绕 组的首端相连，导通条件：哪项电压最高， 管子导通；3只负管得正极相连，负极与三相 绕组的首端相连导通条件：哪项电压最低， 则该管导通。
2-2 硅整流发电机的工作原理与特性
1）发电原理
交流发电机是把通电线圈所产生的磁场 在 发电机中旋转，使其磁力线切割定子 线圈，在内线圈内产生交变电动势。 交流发电机的产生交流电的基本原理仍 然是电磁感应原理。
若转子不停的旋转，则感应电动势和负 载中电流的方向和大小将随时间作周期 性变化，于是就产生了交变的电动势和 交变电流。 由于磁感应强度的分布近似于正弦规律， 使交流电也按正弦规律变化，这就是正 弦交流电。
2. 电压等级代号 电压等级代号用一位阿拉伯数字表示， 例： 1表示12V系统， 2表示24V系统， 6表示6V系统
3. 电流等级代号 电流等级代号也用一位阿拉伯数字表示
0 0-9
（A）
1 10-19
2 20-29
3 30-39
4 40-49
5 50-59
6 60-69
7 70-79
8 80-89
作业：
课后习题
9 90以上
4. 设计序号 设计序号用1～2位阿拉伯数字表示，表示产品设计的先 后顺序。 5. 变形代号 交流发电机以调整臂位置作为变形代号，从驱动端看， 调整臂在左边用Ｚ表示，调整臂在右端用Ｙ表示，调整 臂在中间不加标记。 注：进口发电机不符合上述标准。
交流发电机
交流发电机的励磁 电路
（6管内搭铁交流发电机）
交流发电机的构造与型号
Ι、交流发电机的结构
端盖
风扇 带轮
电刷组件 整流器 转子
定子
一、 转子
• 1． 功用： • 产生旋转磁场 • 2． 组成： • 1）转子轴 • 2）滑环 • 3）爪极 • 4）磁轭 • 5）磁场绕组
转子——产生旋转磁场
转子的作用：产 生旋转磁场
Ⅱ、交流发电机的型号
汽车交流发电机型号由五部分组成：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
2、电压等级代号
电压等级代号用一位阿拉伯数字表示。 1——表示12V系统； 2——表示24V系统； 6——表示6V系统。
交流发电机的检测与维修
• 一、交流发电机的不解体检测技术 • 在交流发电机保养作业的解体之前、组装之后， 或怀疑存在故障时，皆应进行整体检测，以便判 断其技术状况。交流发电机不解体检测，根据其 检测方法和手段的不同，分为万用表检测法、万 能试验台检测法和用示波器检测法等。 • 而不在调节器上。调节器有故障时，应更换。
(四)计算机控制调压电路
•
现代汽车上，计算机(ECU)可以用来调节 发电机电压--担负调节器的功能，其基本工 作情况与集成电路调节器完全一样。计算 机工作时，可使发电机励磁电路间歇性地 搭铁(接地)，以保持发电机的电压在规定值 范围内。
集成电路调节器的检测电路
• 集成电路调节器，根据分压器R1、R2检测 点位置不同可分为“发电机电压检测电路” 和“蓄电池电压检测电路”两种型式。
交流发电机
风扇与皮带轮
前、后端盖
如图所示，前端盖、后端盖是由非导磁材料铝合金制成的，漏磁少， 并具有轻便、散热性能好等优点。在后端盖上装有电刷架和电刷。
1．发电机原理
当外加的直流电压作用在励磁绕组两端点的接线柱之间时，励磁绕 组中便有电流通过，产生轴向磁场，两块爪形磁极磁化，形成了6对相 间排列的磁极。磁极的磁力线经过转子与定子之间的气隙、定子铁心形 成闭合磁路。
当转子旋转时，磁力线和定子绕组之间产生相对运动，在三相绕组 中产生交流电动势。如上图所示，由于三相绕组是对称绕制的，所以产 生的三相电动势亦是对称的。 每相绕
式中：EΦ——电动势的有效值； C1——电机常数； n——转子的转速； Φ——磁极磁通。
发电机的基本原理
电磁感应：当磁通被在磁场里运动的导 体切割时，便在导体中产生电动势（感 应电动势）。若设法使磁通和导体产生 相对的切割运动，在导体中便能产生电 动势。这种现象称为“电磁感应”。发 电机积蓄由电磁感应产生的电动势，产 生电能（电压和电流）。
发电机基本原理
虽然单个导体在磁场里运动能产生电动 势，但是非常小。如果把二个导体首尾 连接起来，那么将产生二次电动势，结 果产生二倍电动势。以线圈形式的导体 在磁场中转动时，将产生较大的电动势， 从而形成电压和电流。发电机就是根据 这个原理，在磁场中转动线圈来产生电 能。
UN
U BE 2
带有中性点接线柱的发电 机，可用中性点电压来控制各种 用途的继电器工作。
图3.15 交流发电机中性点电压波形图
利用中性点电压提高发电机功率 有的发电机（如夏利发电机）的 整流器有8只整流管，其中两只整流管接 在中性点处（1只正极管和1只负极管）， 如图3.16所示。把中性点电压和三相绕组 并联输出，实践证明这样可提高发电机功 率10％～15％。 由于中性点电压的瞬时值是一个 三次谐波，其波峰在有些时候可能大于三 相绕组的最高值，此时，中性点正极管 VD7导通，其他三个正极管截止，由VD7供 给外电路高电压；同理，波谷也能小于三 相绕组的最低值，此时，中性点负极管 VD8导通，参与对外输出，这样就提高了 发电机的对外输出能力，提高了发电机的 输出功率。
交流发电机工作原理及特性
交流发电机工作原理及特性发电机是将机械能转化为电能的装置，其工作原理是根据电磁感应定律。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的变化穿过一个闭合线圈时，线圈内就会产生感应电流。
发电机主要由以下几个部分组成：旋转部分、磁场部分和定子部分。
旋转部分是由转子和轴组成，负责产生机械能。
磁场部分由磁极和磁场线圈组成，负责产生磁场。
转子和磁场部分通过轴连接在一起，使转子可以旋转。
定子部分由定子线圈和定子铁心组成，定子线圈和转子之间存在一个空隙，转子在旋转过程中通过转动磁极产生的磁场线穿过定子线圈，从而产生感应电流。
当转子旋转时，磁场随之改变，产生的磁力线穿过定子线圈，导致定子线圈中的感应电流产生变化。
根据楞次定律，感应电流会产生一个与变化磁场相反的磁场，从而在定子上产生一个与磁场方向相反的磁力。
根据洛伦兹力定律，这个磁力会迫使电子在导体中移动，从而产生电流。
这样，通过转子旋转产生的磁场的变化，最终使得定子线圈中产生了电流，实现了将机械能转化为电能。
发电机的特性主要有以下几个方面。
首先是电压和电流的关系。
根据发电机的设计和负载的不同，可以调整电压和电流的大小。
其次是稳定性。
发电机在工作过程中应该保持稳定的电压和频率输出，以满足负载需求。
第三是发电机的效率。
效率是指发电机从输入的机械能中产生多少电能，通常用百分比表示。
高效率的发电机能够更好地利用输入的机械能，减少能源的浪费。
第四是负载特性。
发电机的负载特性是指发电机在不同负载条件下电压和电流的变化情况。
正常工作的发电机应该能够在不同负载条件下保持稳定的输出电压和电流。
最后是启动特性。
发电机在启动过程中，需要消耗一定的能量来克服惯性和摩擦力的阻力，在启动时电压和电流可能会不稳定，需要通过稳压器等设备进行调节。
总之，发电机通过电磁感应的原理将机械能转化为电能，并具有电压和电流调节、稳定性、效率、负载特性和启动特性等特性。
发电机作为能源转换的关键设备，在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。
交流发电讲义机工作特性
4、无刷交流发电机
❖交流发电机按总体结构分
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 三种。
爪极式无刷交流发电机见图218
一、 交流发电机分五类
验
一、整机测试 1.检测各接柱之间的电阻 2.试验台试验
二、零部件检修 1.转子的检修 2.定子的检修 3.整流器的检修 4.电刷组件的检测
小结
❖1、交流发电机的发电原理 ❖2、交流发电机的整流原理 ❖3、交流发电机的中性点电压 ❖4、交流发电机的励磁方式及电路 ❖5、充电指示灯的电路、作用 ❖6、爪极式无刷交流发电机
精品
交流发电机工作特性
工作特性：1、输出特性试验
工作特性：1、输出特性曲 线
2、空载特性曲线
工作特性：3、外特性试验
3、外特性曲线
第五节 交流发电机的其他结构型式
一、 交流发电机的分类
❖交流发电机按总体结构分五类
1、普通交流发电机 例依维柯发电机
一、 交流发电机分五类 1、普通交流发电机
第七节 电压调节器功用、分类 及调压原理
➢电压调节器的分类 ➢电压调节器的调压原
理
第七节 电压调节器
电压调节器功用:
❖ 由于交流发电机的转子是由发动机驱动 的，因此交流发电机转子的转速变化范围非 常大，这样将引起发电机的输出电压发生较 大变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。 为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发 电机必须配用电压调节器，
（见图2-15）
二、交流发电机结构按整流器 分类
8管交流发电机
❖交流发电机按总体结构分
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 三种。
爪极式无刷交流发电机见图218
一、 交流发电机分五类
验
一、整机测试 1.检测各接柱之间的电阻 2.试验台试验
二、零部件检修 1.转子的检修 2.定子的检修 3.整流器的检修 4.电刷组件的检测
小结
❖1、交流发电机的发电原理 ❖2、交流发电机的整流原理 ❖3、交流发电机的中性点电压 ❖4、交流发电机的励磁方式及电路 ❖5、充电指示灯的电路、作用 ❖6、爪极式无刷交流发电机
精品
交流发电机工作特性
工作特性：1、输出特性试验
工作特性：1、输出特性曲 线
2、空载特性曲线
工作特性：3、外特性试验
3、外特性曲线
第五节 交流发电机的其他结构型式
一、 交流发电机的分类
❖交流发电机按总体结构分五类
1、普通交流发电机 例依维柯发电机
一、 交流发电机分五类 1、普通交流发电机
第七节 电压调节器功用、分类 及调压原理
➢电压调节器的分类 ➢电压调节器的调压原
理
第七节 电压调节器
电压调节器功用:
❖ 由于交流发电机的转子是由发动机驱动 的，因此交流发电机转子的转速变化范围非 常大，这样将引起发电机的输出电压发生较 大变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。 为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发 电机必须配用电压调节器，
（见图2-15）
二、交流发电机结构按整流器 分类
8管交流发电机