凯文·R·苏里文教授

本帖最后由 能量海 于 2018-1-5 19:43 编辑


第二章:动脉冲系统

凯文·R·苏里文教授

    有人认为,交流发电机的一些具体信息有助于这一点。感谢加利福尼亚州圣布鲁诺市天际线学院汽车技术教授凯文·苏里文(Kevin R. Sullivan),他善意允许在他的很好的网站上复制他下列的培训资料(http://www.autoshop101 .com /),建议您去访问。以下材料是他的版权,而一切权利归苏里文所有。

了解交流发电机

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    充电系统

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    车辆充电系统有三个主要部分:电池、交流发电机和调节器。发电机与电池一起工作,在车辆行驶时供电。交流发电机的输出是直流电(DC),然而交流发电机实际上产生交流电压,然后在它离开交流发电机对电池充电时转换为直流电,并为其它电力负载供电。

    充电系统电路

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    四根电线将交流发电机连接到充电系统的其余部分

    “B”是交流发电机的输出线,它向电池供电。              
    “IG”是点火输入,打开交流发电机/调节器组件。              
    “S”用于调节器,监视电池的充电电压。              
    “L”连接调节器,用来把充电告警灯接地。

    交流发电机终端ID

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    “S”端子:感测电池电压              
    “IG” 端子:点火开关信号在“L”终端上打开调节器:接地告警灯              
    “B” 端子:交流发电机输出端              
    “F” 端子:调节器全场旁路

    交流发电机组件

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    交流发电机概述

    交流发电机包含:
    一个旋转励磁绕组称为转子。
    一个固定的感应绕组称为定子。
    一个二极管组件称为整流桥。
    一个控制装置称为电压调节器。
    两个内部风扇促进空气流通

    交流发电机设计

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    大多数调节器都在交流发电机的内部。老型号有外置安装的调节器。  
            
    与其它型号不同的是,这种型号可以方便地从设备后部维修。后盖可拆卸以暴露内部部件。

    然而,今天的做法是以一个单元更换发电机——如果它的内部组件之一失效。

    驱动轮

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    交流发电机驱动皮带轮或用螺栓固定、或者压在转子轴上。用“V”型和多槽类型。请注意,这种交流发电机没有作为皮带轮组件的一部分的外部风扇。

    而也有许多厂商确实使用外部风扇进行散热。这种交流发电机有两个内部风扇吸入空气进行冷却。

    交流发电机内部

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    拆除后盖显示
    调节器控制交流发电机输出。
    电刷将电流传导到转子励磁绕组。
    整流桥将生成的交流电压转换为直流电压。
    滑环(转子组件的一部分)连接到励磁绕组各端。

    电刷

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    两个滑环置于转子组件的一端上。转子励磁绕组的每一端都连接到一个滑环。这使电流流过励磁绕组。

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    两个固定碳刷骑在两个旋转滑环上。这些电刷被焊接或螺栓固定就位。

    电子集成电路调节器

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    调节器是充电系统的大脑。它监测电池电压和定子电压,并根据所测量的电压调节转子磁场电流量,从而控制交流发电机的输出。

    调节器可以安装在内部或外部。如今,大多数交流发电机内部安装了一个调节器。

    二极管整流

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    二极管整流桥负责将交流电压转换、或整流为直流电压。

    用六或八个二极管将交流定子电压整流到直流电压。这些二极管中有一半用于正极侧,另一半在负极侧。

    交流发电机内部

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    打开外壳显示

    转子绕组组件定子绕组内旋转。转子产生磁场而定子绕组发展成电压,使电流在转子的感应磁场流动。

    转子组件

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    一个基本的转子由一个铁芯、一个线圈绕组、两个滑环以及两个爪形指状极片组成。有些型号有支承轴承和一个或两个内部冷却风扇。


    转子在交流发电机内被驱动或旋转——通过引擎(交流发电机)传动皮带。

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    转子包括缠绕在作为轴的一部分的铁芯上的励磁绕组。励磁线圈周围是两个爪形指状极。 转子励磁绕组的每一端都连接到一个滑环上。固定电刷将交流发电机连接到转子上。转子组件由轴承支撑。一个在轴上,另一个在传动框架上。

    交流发电机磁场

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    转子励磁绕组产生在定子中感应出电压的磁场。磁场使铁的指状极饱和。一个指状极成为北极,另一个成为南极。

    转子旋转产生一个交变的磁场:北、南、北、南等。

    定子绕组

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    定子绕组如上图。

    转子/定子关系

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    当转子组件在定子绕组内旋转时:来自旋转转子的交变磁场将交流电压感应到定子绕组中。 磁场的强度和转子的速度影响定子中感应的电压量。

    定子绕组

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    定子由三组绕组制成。 每个绕组置于与其它绕组不同的位置上。层压铁框集中磁场。定子引线端输出电流到二极管整流桥。

    星形设计的零线接头可以由6股线识别。

    三相绕组

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    定子绕组有三组绕组。每个绕组都构成多个围绕定子芯的均匀隔开的线圈

    结果是三个部分重叠的单相交流正弦波电流峰值A、B、C。

    这些波组合起来构成定子的总交流输出。这就是所谓的三相电流。

    三相电流提供比单相输出更均匀的电流输出。

    定子设计

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    三角形缠绕的定子可以用只有三根定子引线来识别,而且每根引线将具有相同数量的连接导线。

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    星形风格的定子有四根引线。其中一根引线称为零线接头。零线接头是所有其它引线共用的。


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    星形绕制的定子绕组有三个绕组和一个共同的零线接头。它们可以被识别,因为它们有4个定子引线端。星形绕制的定子用于交流发电机,需要低转速交流发电机的高压输出。在充电输出的任何时候,两个绕组串联。

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    三角形绕制的定子可以被识别,因为它们只有三个定子引线端。三角形定子允许更高的电流在低转速下输送。三角形设计的绕组是并联而不是串联的。

    二极管整流桥组件

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    整流操作


    两个二极管连接到每个定子引线。一个正极、另一个负极。由于单个二极管只能阻断交流电压的一半,用六个或八个二极管将交流定子电压整流为直流电压。

    在这种设置中使用的二极管将重定向交流电压的正负两部分,以产生更好的直流电压波形。这个过程被称为“全波整流”。

    二极管

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    二极管用作单向电子止回阀。它们只通过一个方向的电流,而绝不允许另一个方向。 二极管安装在散热器中,以消散电流产生的热量。二极管重定向交流电压并将其转换为直流电压,因此电池接收到正确的极性。

    整流运行

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    红色路径是正极电池经过整流器流向正极电池端子。绿色显示的路径是电路完成。


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    当转子继续运动时,三个绕组中产生的电压极性发生变化。电池仍然供电,但现在有一个不同的绕组供电。再次,红色路径显示电流流向电池,而绿色路径显示电路是如何完成的。即使正在使用不同的绕组和二极管,相同的充电仍在继续。

    电子调节器

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    调节器试图维持设定的充电电压。如果充电电压低于这一点,则调节器会增加励磁电流,这会增强磁场,导致交流发电机输出电压升高。

    如果充电电压低于这一点,调节器会增加励磁电流,这会增强磁场,导致交流发电机输出电压升高。

    如果充电电压超过这一点,调节器会降低励磁电流,从而减弱磁场,降低交流发电机的输出电压。


    调节器类型

    可以用两种调节器类型:

    接地调节器类型。这种类型的调节器控制流经电池接地(负极)进入转子励磁绕组的电流量:


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    工作的交流发电机

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    调节器监控电池电压并控制流向转子组件的电流。

    转子产生一个磁场。

    在定子绕组中感应电压。

    整流桥将交流定子电压转换为车辆使用的直流输出电压。