1交流发电机的结构与解体检测(1).doc

交流发电机的结构与解体检测第一章 绪论第一节 交流发电机的应用于发展第二节 交流发电机的作用与优势第二章 交流发电机的结构与原理第一节 交流发电机的结构第二节 交流发电机的工作原理第三章 交流发电机的故障成因与故障诊断第四章 一汽大众-迈腾故障诊断实例与使用注意事项 第一章 绪论电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下： 发电机 直流发电机、交流发电机 同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。第一节 交流发电机的应用与发展交流发电机伟大的发明者 尼古拉特斯拉（Nikola Tesla，1856年1943年,1856年7月10日出生）是世界知名的发明家、物理学家、机械工程师和电机工程师。塞尔维亚血统的他出生在克罗地亚(后并入奥地利帝国)。特斯拉被认为是历史上一位重要的发明家。他在19世纪末和20世纪初对电和磁性的贡献也是知名的。他的专利和理论工作形式依据现代交变电流电力(AC)的系统，包括多相电力分配系统和AC马达，帮助了他带起第二次工业革命。 他是一个被世界遗忘的伟人。交流发电机就是他发明的，而爱迪生钟爱自己发明的直流发电机，极力打压Tesla。如果Tesla不是被迫放弃了交流电的专利权供世人免费使用（每马力$2.53），那他会是世界上最富有的人。他的梦想就是给世界提供用之不竭的能源。他的一生很悲惨，非常的同情他，但他是一个绝世天才，很遗憾没有多少人记得他。发电机发展历史 1832年，法国人毕克西发明了手摇式直流发电机，其原理是通过转动永磁体使磁通发生变化而在线圈中产生感应电动势，并把这种电动势以直流电压形式输出。 1866年，德国的西门子发明了自励式直流发电机。 1869年，比利时的格拉姆制成了环形电枢，发明了环形电枢发电机。这种发电机是用水力来转动发电机转子的，经过反复改进，于1847年得到了3。2KW的输出功率。 1882年，美国的戈登制造出了输出功率447KW，高3米，重22吨的两相式巨型发电机。 美国的特斯拉在爱迪生公司的时候就决心开发交流电机，但由于爱迪生坚持只搞直流方式，因此他就把两相交流发电机和电动机的专利权卖给了西屋公司。 1896年，特斯拉的两相交流发电机在尼亚拉发电厂开始劳动营运，3750KW，5000V的交流电一直送到40公里外的布法罗市。 1889年，西屋公司在俄勒冈州建设了发电厂，1892年成功地将15000伏电压送到了皮茨菲尔德。第二节 交流发电机的作用与优势一.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，向所有用电设备（启动机除外）供电，同时给蓄电池充电汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，由于交流发电机的性能在许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘汰。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。交流发电机必须配装电压调节器，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。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。 第二章 交流发电机的结构与原理第一节 交流发电机的结构 一普通交流发电机的结构转子定子整流器端盖及电刷组件带轮及风扇普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、带轮等组成图3.1为JF132型6管普通交流发电机解体图3图3.1JF132型交流发电机解体图1后端盖2电刷架3电刷4电刷弹簧压盖5硅二极管6元件板7转子8定子9前端盖10风扇11带轮1.转子转子的功用是产生磁场。转子由爪极、磁轭、励磁绕组、滑环、转子轴等组成，如图3.3、3.4所示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。当给两滑环通入直流电时，励磁绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对（或八对）相互交错的磁极。如图3.3所示。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。2定子定子的功用是产生交流电。定子安装在转子的外面，和发电机的前后端盖固定在一起，当转子在其内部转动时，引起定子绕组中磁通的变化，定子绕组中就产生交变的感应电动势。定子由定子铁心和定子绕组（线圈）组成，如图3.5所示。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。整流器整流器的功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。整流器由整流板和整流二极管组成，6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管分别压装（或焊装）在相互绝缘的两块板上组成的，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。6只整流二极管分为正极管和负极管两种。引出电极为正极的称为正极管，3只正极管装在同一块板上，称为正极板；引出电极为负极的称为负极管，3只负极管安装在负极板上，也可直接安装在后盖上。如图3.6所示。汽车用硅整流二极管是专用的，有如下特点：（1）允许的工作电流大，如ZQ50型二极管的正向平均电流为50A，浪涌电流为600A。（2）承受反向电压的能力高，可承受的反向重复峰值电压在270V左右，反向不重复峰值电压在300V左右。（3）只有一根引线（引出电极）（4）根据引出电极的不同分为正二极管和负二极管。整流器总成的形状各异，有马蹄形、半圆形和圆形等。如图3.7所示。整流器和定子绕组的连接如图3.8所示。4端盖及电刷组件端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起支撑转子、定子、整流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。后端盖上装有电刷组件。电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成，如图3.9所示。电刷的作用是将电源通过滑环引入励磁绕组。两个电刷分别装在电刷架的孔内，借助弹簧压力与滑环保持接触。电刷和滑环的接触应良好，否则会因为磁场电流过小，导致发电机发电足。5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。发电机工作时，定子绕组和励磁绕组中都会有热量产生，温度过高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作，所以为发电机散热是必须的，为了提高散热能力，有的发电机装有两个风扇（前后各一个）。如丰田轿车的发电机。1、发电机的结构特点 P11C型发动机所配的发电机，是国内外汽车广泛使用的三相硅整流交流发电机。通过8个二极管组成三级桥式全波整流电路(整流器)，将三相绕组中产生的交流电转变为直流电。 其结构如图所示。 把三相发电机各线圈的末端接在一起成为公共端点，又称为三相电源的中性点。从中性点引出的线称为中线，从三个线圈始端引出的线称为相线。这种连接方式称为星形接法。 2、整流原理 交流发电机发出三相交流电，但汽车上的用电设备和蓄电池都是直流电。整流器的功能是将交流电转变为直流电。 汽车交流发电机利用硅二极管的单向导电性能，用6只硅二极管组成三相桥式全波整流电路，把交流电转变为直流电。 8管极交流发电机在中性点增加了两个二极管，也称为中性点二极管，这样使发电机的三次谐波在中性点叠加，可将发电机的输出功率提高。9管极的交流发电机增加了功率较小的激磁管，这样可以用简单的充电指示灯来表示发电机的工作情况，省去了结构相对复杂的继电器。 3、调节器作用 发电机的发电量是随着发动机的转速变化而变化的。当发电机的电压超过恒定值(如28V)时，就需要加以限制。IC调节器，是将所有元件集成在一个半导体基片(集成电路)上，利用三级管开关电路的作用控制发电机的磁场，在发电机转速变化时保持其输出电压不变。 电压调节器是一负反馈控制，其在某一规定的高压下起作用，若电机电压高于规定值，则减少激磁电流以降低电机输出电压，限制发电机的输出电压不超出某一规定范围。如： 28V的发电机，控制在280.30V范围内。低于上述控制值，调节器不起调节作用，只是磁场线圈通电线路中的一个导体。 集成电路调节器具有体积小、工作可靠、无须维护等特点，故被广泛使用。 4、汽车交流发电机的特性 汽车交流发电机的工作特性是以转速为基准，表示发电机输出电流、电压经整流后与转速的关系。 以输出特性曲线来表示发电机的特性。输出特性是指发电机输出电压保持衡定时（24V发电机规定为28V），发电机转速与输出电流的关系，通过它可以知道发电机在不同转速下输出功率的大小。 。 从图中可以知道，保持发电机输出电压一定时，随着转速的增加，发电机的输出电流也逐渐增大。当转速增大到一定值后，发电机的输出电流不再增大，此时的电流值为发电机的最大输出值。发电机的额定电流值一般规定为最大输出电流值的2/3.第二节 交流发电机的工作原理发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。 电刷上不加直流电压，用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线，而在其中感应产生电动势，电动势方向按右手定则确定。这种电磁情况表示在图上。由于电枢连续地旋转，因此，必须使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割N极和S极下的磁力线，虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的线圈内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷A，B端的电动势却为直流电动势(说得确切一些，是一种方向不变的脉振电动势)。因为，电枢在转动过程中，无论电枢转到什么位置，由于换向器配合电刷的换向作用，电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势，因此，电刷A始终有正极性。同样道理，电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如每极下的线圈数增多，可使脉振程度减小，就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。同时也说明子直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。 从基本电磁情况来看，一台直流电机原则上既可工作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是约束的条件不同而已。在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入电枢，机械能从电机轴上输出，拖动生产机械，将电能转换成机械能而成为电动机，如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输出电能，电机将机械能转换成电能而成