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汽車交流發電機的工作原理

小知識汽車交流發電機

之前我們已經了解了汽車交流發電機的結構，已經對汽車發電機的組成有了一定的了解，下面我們就一起了解一下，汽車交流發電機的工作原理 。

交流電動勢的產生原理

交流發電機定子的三 相繞組 按一 定 的規 律 排列 在發 電機 的 定子 槽 內，依 次相 差 １２０°電 角度 。
圖 ２．７ 交流發電機工作原理圖 當磁場繞組接 通直 流電 源 時即 被激 勵，轉 子 的 爪 極 被磁化為 Ｎ 極和 Ｓ 極 。其 磁力 線由 Ｎ 極 出 發，穿過 轉子 與 定
子之間很小的氣 隙 進入 定 子鐵心，最后 又 通過 氣 隙 回 到 相鄰的 Ｓ 極 。當轉子旋轉時，由 于 定 子繞 組 與 磁 力 線有 相 對 的 切 割
運動，所以在三 相 繞組 中 產生 頻率 相同、幅 值 相等、相 位 相差 １２０°的 正弦電 動勢 ｅＡ 、ｅＢ 、ｅ Ｃ ，見圖 ２．８（ａ），其波 形 見 圖
２．８（ｂ） 。三相繞組所產生的感應電動勢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 ——— 相電動勢的最大值；
ＥΦ ——— 相電動勢的有效值；
ω ——— 電角速度（ω ＝ ２π ｆ） 。
發電機每相繞組所產生的電動勢的有效值（單位：Ｖ ）為
ＥΦ ＝ ４．４４Ｋｆ ＮΦ式中， ——— 定子繞組系數，一般小于 １；
ｆ ——— 感應電動勢的頻率（單位：Ｈ ｚ），ｆ＝ Ｐｎ／６０［Ｐ 為磁極對數，ｎ 為轉速（單位： ｒ／ｍ ｉ ｎ）］；
Ｎ ——— 每相繞組的匝數；
Φ ——— 磁極的磁通（單位：Ｗ ｂ） 。
上式表明，使用中的交流發電機，其交變電動勢的有 效值 取決于 轉速 和轉 子的磁通量，這 一
性質將直接決定著交流發電機的輸出電壓值 。

交流發電機整流原理
１． 六管交流發電機的整流原理
六管交流發電機的整流裝置實際是一個由 ６ 個硅整 流二 極管組 成的 三相 橋式整流電 路，見圖 ２．８（ａ） 。３ 個二極管 Ｖ Ｄ１ 、 Ｖ Ｄ ３ 、 ＶＤ ５ 組成共陰極組接法，３ 個 二極管 Ｖ Ｄ ２ 、ＶＤ ４ 、Ｖ Ｄ ６ 組成共 陽極組接法 。每個時刻有 ２ 個二極管同時導通，其中一 個在 共陰 極組，一個 在共 陽極組，同 時導 通的兩個管子總是將發電機的電壓加在負荷兩端，見圖 ２．８（ｃ） 。
圖 ２．８ 三相橋 式整流電 路中的 電壓、電 流波形 （ ａ） 電 路；（ ｂ） 三相 交流電 動勢 ；（ ｃ） 整 流后的 交流 發電機 輸出 電壓波 形


當 ｔ＝ ０ 時，Ｃ 相電位 最高，而 Ｂ 相電 位最 低，所對應的二極管 Ｖ Ｄ ５ 、 Ｖ Ｄ ４ 均 處于正 向 導 通 。電 流 從繞組 Ｃ 出發，經 Ｖ Ｄ ５ → 負載 Ｒ Ｌ → ＶＤ ４ → 繞組 Ｂ 構 成回路 。由于二極管 的內 阻很 小，所 以此時發 電 機 的輸出電壓可視為 Ｂ、Ｃ 繞組之間的線電壓 。
在 ｔ １ ～ ｔ ２ 時間內，Ａ 相的 電位 最高，而 Ｂ 相 電 位最低，故對應 Ｖ Ｄ １ 、 ＶＤ ４ 處于 正 向 導通 。同理，交 流
發電機的輸出電壓可視為 Ａ 、Ｂ 繞組之間的線電壓 。ｔ ２ ～ ｔ ３ 時間內，Ａ 相電 位最 高，而 Ｃ 相電 位 最
低，故 Ｖ Ｄ １、Ｖ Ｄ ６ 處 于正 向 導 通 。同 理，交 流 發 電 機的輸出電壓可視為 Ａ 、Ｃ 繞組之間的線電壓 。
以次類推，周而復始，在負載上便可獲得一個 比較平穩的直流脈動電壓 。

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