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汽车交流发电机的工作原理

小知识汽车交流发电机

之前我们已经了解了汽车交流发电机的结构，已经对汽车发电机的组成有了一定的了解，下面我们就一起了解一下，汽车交流发电机的工作原理 。

交流电动势的产生原理

交流发电机定子的三 相绕组 按一 定 的规 律 排列 在发 电机 的 定子 槽 内，依 次相 差 １２０°电 角度 。
图 ２．７ 交流发电机工作原理图 当磁场绕组接 通直 流电 源 时即 被激 励，转 子 的 爪 极 被磁化为 Ｎ 极和 Ｓ 极 。其 磁力 线由 Ｎ 极 出 发，穿过 转子 与 定
子之间很小的气 隙 进入 定 子铁心，最后 又 通过 气 隙 回 到 相邻的 Ｓ 极 。当转子旋转时，由 于 定 子绕 组 与 磁 力 线有 相 对 的 切 割
运动，所以在三 相 绕组 中 产生 频率 相同、幅 值 相等、相 位 相差 １２０°的 正弦电 动势 ｅＡ 、ｅＢ 、ｅ Ｃ ，见图 ２．８（ａ），其波 形 见 图
２．８（ｂ） 。三相绕组所产生的感应电动势可用下列方程式表示
ｅ Ａ ＝ Ｅ ｍ ｓｉ ｎ（ω ｔ ） ＝ ２Ｅ Φ ｓｉ ｎ（ωｔ ）
ｅＢ＝ Ｅｍ ｓ ｉ ｎ（ω ｔ－ １２０°） ＝ ２Ｅ Φ ｓｉ ｎ（ω ｔ－ １２０°）
ｅＣ＝ Ｅｍ ｓ ｉ ｎ（ω ｔ－ ２４０°） ＝ ２Ｅ Φ ｓｉ ｎ（ω ｔ－ ２４０°）
式中，
ｍ ——— 相电动势的最大值；
ＥΦ ——— 相电动势的有效值；
ω ——— 电角速度（ω ＝ ２π ｆ） 。
发电机每相绕组所产生的电动势的有效值（单位：Ｖ ）为
ＥΦ ＝ ４．４４Ｋｆ ＮΦ式中， ——— 定子绕组系数，一般小于 １；
ｆ ——— 感应电动势的频率（单位：Ｈ ｚ），ｆ＝ Ｐｎ／６０［Ｐ 为磁极对数，ｎ 为转速（单位： ｒ／ｍ ｉ ｎ）］；
Ｎ ——— 每相绕组的匝数；
Φ ——— 磁极的磁通（单位：Ｗ ｂ） 。
上式表明，使用中的交流发电机，其交变电动势的有 效值 取决于 转速 和转 子的磁通量，这 一
性质将直接决定着交流发电机的输出电压值 。

交流发电机整流原理
１． 六管交流发电机的整流原理
六管交流发电机的整流装置实际是一个由 ６ 个硅整 流二 极管组 成的 三相 桥式整流电 路，见图 ２．８（ａ） 。３ 个二极管 Ｖ Ｄ１ 、 Ｖ Ｄ ３ 、 ＶＤ ５ 组成共阴极组接法，３ 个 二极管 Ｖ Ｄ ２ 、ＶＤ ４ 、Ｖ Ｄ ６ 组成共 阳极组接法 。每个时刻有 ２ 个二极管同时导通，其中一 个在 共阴 极组，一个 在共 阳极组，同 时导 通的两个管子总是将发电机的电压加在负荷两端，见图 ２．８（ｃ） 。
图 ２．８ 三相桥 式整流电 路中的 电压、电 流波形 （ ａ） 电 路；（ ｂ） 三相 交流电 动势 ；（ ｃ） 整 流后的 交流 发电机 输出 电压波 形


当 ｔ＝ ０ 时，Ｃ 相电位 最高，而 Ｂ 相电 位最 低，所对应的二极管 Ｖ Ｄ ５ 、 Ｖ Ｄ ４ 均 处于正 向 导 通 。电 流 从绕组 Ｃ 出发，经 Ｖ Ｄ ５ → 负载 Ｒ Ｌ → ＶＤ ４ → 绕组 Ｂ 构 成回路 。由于二极管 的内 阻很 小，所 以此时发 电 机 的输出电压可视为 Ｂ、Ｃ 绕组之间的线电压 。
在 ｔ １ ～ ｔ ２ 时间内，Ａ 相的 电位 最高，而 Ｂ 相 电 位最低，故对应 Ｖ Ｄ １ 、 ＶＤ ４ 处于 正 向 导通 。同理，交 流
发电机的输出电压可视为 Ａ 、Ｂ 绕组之间的线电压 。ｔ ２ ～ ｔ ３ 时间内，Ａ 相电 位最 高，而 Ｃ 相电 位 最
低，故 Ｖ Ｄ １、Ｖ Ｄ ６ 处 于正 向 导 通 。同 理，交 流 发 电 机的输出电压可视为 Ａ 、Ｃ 绕组之间的线电压 。
以次类推，周而复始，在负载上便可获得一个 比较平稳的直流脉动电压 。

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