第二章 交流发电机及调节器

第二章 交流发电机及调节器本章的任务：（一）了解交流发电机的结构、工作原理和特性 ;

（二）掌握交流发电机的检测和试验方法（三）了解交流发电机输出电压是如何控制的 ;

（四）掌握电子调节器的工作原理和检测方法 ;

（五）掌握充电系的组成及电路 ;

（六）常见故障及诊断、排除。

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。

第一节 概述

二、汽车发电机汽车用发电机可分为： 直流发电机和交流发电机 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。

第一节 概述三、交流发电机的

电压调节器 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。

第二节交流发电机工作原理

第二节 交流发电机工作原理一、发电原理（图）

1) 由发动机带动发电机转子旋转2) 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）3) 由定子产生交变感应电动势4) 由整流器整流为直流电输出

一、发电原理 当外电路通过电刷使磁场绕组通

电时，便产生磁场，使磁极磁化为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生电动势。这就是交流发电机的发电原理。

一、发电原理1 、交流感生电动势的频率 交流电动势的变化频率 f 与发电

机的转速 n 、磁极对数 p 成正比：

)(60

Hzpn

f

一、发电原理2 、三相交流感生电动势幅值1 ）交流电动势的波形近似正弦波

（因转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律）

2 ）三相电动势对称（因三相绕组对称安置）

一、发电原理2 、三相交流电动势幅值表

达式

式中 Em －每相电动势的最大值 Eф －每相电动势的有效值 －电角速度（ ＝ 2π f ）

)3

4sin(2)

3

4sin(

)3

2sin(2)

3

2sin(

sin2sin

wtEwtEe

wtEwtEe

wtEwtEe

mW

mV

mU

一、发电原理3 、每相绕组中电动势的有效值

式中： K- 绕组系数 ( 和发电机定子绕组的绕线方式有关的系数 )

N- 每项匝数（匝）f －频率（ Hz ）φ- 每极磁通（ Wb ）Ce- 电机常数（ Ce ＝ 4.44KNp/60 ）称 Eф 为相电动势。

nCKfNE e 44.4

由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数 Ce 不变），相电动势 Eф 和发电机转速、磁通成正比。

nCE e

二、 交流发电机整流原理

交流发电机三相交流电经 6 只硅整流二极管组成的全波桥式整流电路整流后，变为直流电输出

二、 交流发电机整流原理（三相全波桥式整流）

nCE e

二、 交流发电机整流原理（三相全波桥式整流）

0 ～ t1 瞬时

t1 ～ t2 瞬时

二、交流发电机整流原理（三相全波桥式整流）

t2 ～ t3 瞬时

二、交流发电机整流原理（三相全波桥式整流）

二、 交流发电机整流原理 三只正二极管负极端连接在一

起时，正极端电位最高者导通； 三只负二极管正极端连接在

一起时，负极端电位最低者导通。 每一瞬时都有一个正极和一个

管导通 ，使电路形成回路。这样，通过用电器的就是直流电。

关于中性点电压的讨论

理论上中性点电压 :

实际上中性点电压为：

2BE

N

UU

关于中性点电压的讨论1 、可以用来控制

各种用途的用电器

2 、还可以对其整流，协同发电机输出。（ 8 管或11 管交流发电机）

三、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。

三、交流发电机的励磁 1 、定义：将电源引入到磁

场绕组，使之产生磁场称为励磁。 2 、交流发电机励磁两种方式： 1 ）自励 2 ）他励

三、交流发电机的励磁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. 交流发电机的励磁2 ）自励

当发电机有能力对外供电时，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。

三、交流发电机的励磁电路如图 2-16

（ 6 管内搭铁交流发电机）

电磁振动式调节器

三、交流发电机的励磁电路如图 2-16

（ 6 管内搭铁交流发电机）

三、交流发电机的励磁电路如图 2-16

（ 6 管外搭铁交流发电机）

三、交流发电机的励磁电路如图 2-16

图 2-16 的电路有一个缺点： 发动机熄火后，如果司机忘记

关断点火开关，蓄电池会经调节器一直给磁场绕组供电。

1 ）时间过长会烧坏磁场绕组 2 ）会造成蓄电池过度放电

三、交流发电机的励磁电路 如图 2-17 带充电指示灯的电路

（ 9 管内搭铁交流发电机）

电子调节器发电机电压小于蓄电池时

充电指示灯发亮

充电指示灯的作用

1 、提示驾驶员在发动机熄火后关掉点火开关。

2 、可以指示发电机是否有故障

第三节 交流发电机的构造（普通）

交流发电机的结构分以下几部分 :

转子 定子

端盖

整流器电刷组件

带轮风扇

一、 转子• 1． 功用：产生 旋转磁场• 2． 组成：• 1 ）转子轴• 2 ）集电环• 3 ）爪极• 4 ）磁轭• 5 ）磁场绕组

转子——产生旋转磁场

转子——产生旋转磁场当励磁绕组有电流通过时，便产生磁

场，转子轴上的两个爪极分别被磁化为 N 极和 S 极。如下页图所示

当转子旋转时，磁极交替地在定子铁心中穿过，形成一个旋转的磁场，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感应电动势。

二、 定子（又叫电

枢）1． 功用：产生交流（交变）电动势2．  组成： 1 ）定子铁心 2 ）定子绕组

二、 定子

二、 定子 定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。

定子绕组有三组线圈，对称的嵌放在定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法和三角形接法两种，如图 3 － 5a 、 b 所示，都能产生三相交流电。

三相绕组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。发电机定子绕组由专门人员绕制。

3. 定子三相绕组有两种接法 1 ）星形接法 2) 三角形接

法

图 3 －5

交流电动势的产生 当发电机的转子转动时（由

发动机带动），定子中就有感生电动势产生，如果定子与外电路形成回路，就可以对外输出交流电流。

交流电必须整流为直流电

但汽车上需要输出的是直流电，所以还必须对交流电进行整流。

整流任务由整流器完成

三、整流器• 整流器由整流板和硅二极管组成

三、整流器

三、整流器• 1． 功用：将三相交流电变为直流

电• 2． 组成：六只或八只硅二极管分别焊装在两块极板（整流板）上而组成

整流板有正整流板和负整流板之分

整流板由互相绝缘的两块板组成，其中一块为正极板（带有输出端螺栓），另一块为负极板，负极板和发电机外壳直接相连（搭铁），也可以将发电机的后盖直接作为负极板。

整流管分为：正极管和负极管两种

引出电极为正极的为正极管，安装在正极板上；

引出电极为负极，称为负极管，安装在负极板上。

整流二极管特点• 1 ）     汽车用整流二极管特点：• 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 有 正 极 管 和 负 极 管之分 （画图说明）

• ④只有一个引线端（画图说明）

整流器和定子绕组的连接

星形连接 三角形连接

四、前后端盖• 一、       端盖• 1． 端盖一般用铝合金铸造• 2．端盖上装有电刷组件，普通

发电机中一般有两只电刷• 3. 无刷发电机中没有电刷。

电刷的功用• 电刷将电源引入到转子的线圈

（磁场绕组）中，使内部的电磁铁（磁轭和爪极）产生较强的磁场。

交流发电机的内搭铁和外搭铁和电刷的接线方法有关

交流发电机分为内搭铁和外搭铁两种

内搭铁型发电机有一只电刷（负电刷）和壳体直接搭铁的发电

机

外搭铁型发电机两只电刷（负电刷）和壳体绝缘的发电机

五、带轮及风扇 交流发电机的前端装有带轮和风扇，由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转 。

（ 1 ） 转子的转动使发电机发电；（ 2 ）风扇的转动为发电机散热。

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； JF

Z—— 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。

3 、电流等级代号 电流等级代号也用一位阿拉伯数字表示。见表 2 － 1

电流等级代号 1 2 3 4

发电机额定电流

<19A <29A <39A <49A

4 、设计序号5 、变型代号

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。

交流发电机以调整臂位置作为变形代号。 Z——左调整臂

Y ——右调整臂 例： JFZ1913Z 发电机

JFWZ240 发电机

桑塔纳 JFZ1913Y 发电机

别克 cs130 发电机

小结• 本次课的主要内容：• 1 、概述：交流发电机的功用• 2 、普通交流发电机的结构分为 : 转子、定子、

整流器、电刷组件、风扇外壳等• 3 、汽车用硅整流二极管有何特点• 4 、整流器和定子如何连接• 5 、发电机的搭铁类型• 6 、交流发电机的型号

复习思考题• 1 、交流发电机的功用是什么？• 2 、普通交流发电机的结构分哪几部分？• 3 、转子的功用是什么？磁场如何产生？• 4 、定子的功用是什么？• 5 、整流器的功用是什么？两块整流板有何不

同？• 6 、汽车用硅整流二极管有何特点？• 7 、整流器和定子如何连接？• 8 、电刷的作用是什么？• 9 、发电机的内搭铁、外搭铁如何区分？ 10 、

交流发电机的型号