汽车发电机原理专业教程（四）

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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。

　　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。

                               
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　 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2-25所示，在某些充电系电路中，接有充电指示灯，其作用是：

                               
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　　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
　　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；

  

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
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。

                               
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　　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。

　　（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
　　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。
　　
　　(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。


　　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。

                               
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　　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。

                               
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　　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。

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