1.3 交流发电机(上)（课件）《汽车电气设备构造与维修》（高教版·第3版）同步精品课堂

1.3 交流发电机(上) 《汽车电气设备构造与维修》（高教版·第3版） 同步精品课堂—中职专业课 1 学习目标 学习 目标 1.能够准确阐述交流发电机的作用 2.深入理解交流发电机的分类方式 3.掌握交流发电机发电原理、整流原理 4.了解普通交流发电机、无刷交流发电机 新知学习 情景导入 同学们，在我们的日常生活中，电无处不在。想象一下，当夜晚来临，城市灯火辉煌，家里的电视、电灯正常工作，可你们有没有想过，这些电是从哪里来的呢？在偏远地区，没有接入电网时，又是如何获得电力的呢？其实，交流发电机在其中发挥着关键作用。就像我们常见的汽车，发动机舱内就有一个交流发电机，它能把汽车发动机运转产生的机械能转化为电能，给汽车的各种电器设备供电，让我们能在车内舒适地听音乐、开空调。今天，就让我们一起深入探究交流发电机的奥秘，看看它究竟是如何工作的，又有哪些不同的类型。 新知学习 一、交流发电机的作用与分类 1.交流发电机的作用 发电机作为汽车运行中的主要电源,担负着向起动系统之外所有用电设备供电的任务,并向蓄电池充电。汽车用发电机有直流发电机和交流发电机两种,交流发电机因具有发电性能好、使用寿命长、体积小、重量轻、结构紧凑等优点而被广泛使用。 新知学习 一、交流发电机的作用与分类 交流发电机作用过程:首先转动发电,发动机带动发电机转子旋转时,发电机定子线圈中产生交流电;然后整流输出,定子线圈产生的交流电经过整流器整成直流电,为汽车上的用电设备供电。 新知学习 一、交流发电机的作用与分类 2.交流发电机的分类 交流发电机按有无电刷可分为有刷式和无刷式两大类。 有刷式交流发电机根据电刷架的安装方式不同分为外装式和内装式两种。 无刷式可分为爪极式、感应式、带励磁机式和永磁式等几种。 交流发电机按磁场绕组的搭铁部位不同可分为内搭铁式和外搭铁式两种。内搭铁式交流发电机磁场绕组的一端直接搭铁,外搭铁式交流发电机磁场绕组的一端通过调节器搭铁。 新知学习 二、交流发电机工作原理 1.发电原理 图1-27是交流发电机的工作原理图。发电机的三相定子绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中,彼此相差120°电角度,且匝数相等。三相绕组的末端可以连在一起,成星形联结。 新知学习 二、交流发电机工作原理 2.整流原理 硅整流器是利用二极管的单向导电性,将交流电转换为直流电的。 (1)六管交流发电机整流电路。 新知学习 二、交流发电机工作原理 (2)八管交流发电机整流电路。八管交流发电机整流电路(图1-29)是在定子三相绕组的星形联结点引出连接线并加装两只二极管(称为中性点二极管)。这样连同原有的六只二极管就组成了八管交流发电机,这样做可以提高发电机的输出功率,以适应现代汽车用电设备增加、用电量增大的要求。 新知学习 二、交流发电机工作原理 (3)九管交流发电机整流电路。图1-30为九管交流发电机充电系统的典型电路。 新知学习 二、交流发电机工作原理 (4)十一管交流发电机。有些交流发电机由六只整流二极管、两只中性点二极管和三只磁场二极管组成,这样就有十一只二极管,称为十一管交流发电机,如图1-31所示。 新知学习 二、交流发电机工作原理 3.励磁方式 向交流发电机的磁场绕组供电使其产生磁场称为励磁。 新知学习 交流发电机的转子磁场绕组的励磁方式有两种形式,一种是由蓄电池供电,称为他励;另一种是由发电机自身所发电能供电,称为自励。 三、交流发电机的构造 1.普通交流发电机 普通交流发电机主要由转子总成、定子总成、整流器、前后端盖、电刷和电刷架,以及带轮风扇等部件组成。图1-32所示为交流发电机的结构图。 新知学习 三、交流发电机的构造 图1-33所示为交流发电机的解体图。 新知学习 三、交流发电机的构造 (1)转子总成。转子总成是交流发电机的磁场部分,作用是产生磁场。它主要由两块低碳钢爪形磁极、磁轭、磁场绕组、转子轴和滑环等组成,如图1-34所示。 新知学习 三、交流发电机的构造 (2)定子总成。定子总成也称电枢,由定子铁心和定子绕组组成,作用是产生三相交变电动势。定子铁心一般由一组相互绝缘且内圆带有嵌线槽的环状硅钢片或低碳钢片叠成,定子槽内嵌有三相对称绕组。 新知学习 三、交流发电机的构造 (3)整流器。交流发电机整流器的作用是把交流发电机产生的三相交流电转换成直流电输出,它一般由六只整流二极管和散热板组成。 汽车用交流发电机的二极管是汽车专用的,整流原理与其他二极管相同,但外形结构与一般二极管有所不同,图1-36中所示的二极管是目前常用的压装型大功率二极管。 新知学习 三、交流发电机的构造 二极管命名及其符号代表的含义如下: 例如 ZQ10 即表示为汽车用整流二极管,额定正向电流 10 A。 新知学习 三、交流发电机的构造 (4)前、后端盖。端盖的作用是支承转子总成并封闭内部构造。交流发电机的前、后端盖均用铝合金铸造而成,其上制有通风口,用以通风散热。 (5)带轮及风扇。带轮的作用是利用传动带将发动机的转矩传给发电机的转子轴,通常用铸铁制造,利用半圆键装在风扇外侧的轴上,再利用弹簧垫圈和螺母紧固。 新知学习 三、交流发电机的构造 2.无刷交流发电机 普通交流发电机因为具有电刷和滑环,长期使用时,由于滑环与电刷的磨损、烧蚀等现象会造成励磁不稳定或不发电等故障。而采用无刷交流发电机,由于转子上没有励磁线圈,故省去了滑环和电刷,使结构简单,减少了故障,提高了工作可靠性。 新知学习 三、交流发电机的构造 (1)单爪极式无刷交流发电机。这种无刷交流发电机,其励磁绕组不是装在转子上,而是装在后端盖上,励磁绕组不随转子转动,因此励磁电流可以直接从发电机上引人,省去了滑环和电刷。 新知学习 三、交流发电机的构造 (2)永磁式无刷交流发电机。永磁式无刷交流发电机结构进一步简化,除转子外其他部分与普通交流发电机基本相同。 新知学习 三、交流发电机的构造 (3)凸极式无刷交流发电机。凸极式无刷交流发电机也称为感应式无刷交流发电机,它由转子、定子、整流器和机壳等部件组成,如图1-42所示。 新知学习 三、交流发电机的构造 (4)具有励磁机的无刷交流发电机。具有励磁机的无刷交流发电机是在普通交流发电机的基础上,增加了一个励磁机,如图1-43 所示。 新知学习 三、交流发电机的构造 3.双爪极式交流发电机 (1)结构特点。双爪极式交流发电机相当于两个单爪极式交流发电机的合成,其转子是将两个单爪极式交流发电机的磁场装置(包括两块磁极、一个线圈)套装在同一根轴上。 新知学习 三、交流发电机的构造 (2)必要性。普通单爪极式交流发电机虽有许多优点,但是由于磁路的特殊性,磁路在磁轭和爪极内的很长一段是沿发电机轴向通过的,这就使得主磁路增长,磁势减弱,漏磁也相应增大,从而使励磁功率必须增大,励磁损耗增加,导致发电机功率下降。 新知学习 三、交流发电机的构造 (3)双磁路。双爪极式交流发电机的磁路如图1-45所示,转子上两个磁场装置是彼此独立又相互联系的。 新知学习 四、蓄电池的作用、要求与分类 新知学习 ①可做成细长式发电机,从而使之适合各种细长的安装空间。 ②可以使发电机输出更大功率。 ③比单爪极式交流发电机的轴有效长度增大,提高了比功率,降低了材料消耗。 ④ 由于缩短了主磁路,磁压降及漏磁减少,定子绕组有效部分占整个绕组长度的比例增大,从而降低了损耗,提高了发电机的效率。 (4)双爪极式交流发电机优点。 三、交流发电机的构造 4.带泵交流发电机 它是带真空泵的交流发电机的简称,它利用交流发电机的轴把真空泵和交流发电机连成一个整体。真空泵连接在汽车的真空助力制动装置上,把真空罐内的空气吸出来,使真空助力制动装置的真空罐内形成真空,以满足汽车制动的需要。带泵交流发电机主要用在一些柴油机汽车上。 新知学习 随堂练习 (1)简述交流发电机的发电原理，并用简单示意图辅助说明。 (2)交流发电机整流器的作用是什么？ 课堂练习 1.交流发电机的主要作用是（ ） A. 将机械能转化为电能 B. 将电能转化为机械能 C. 将化学能转化为电能 D. 将电能转化为化学能 答案：A 解析：交流发电机是利用电磁感应原理工作的，其主要作用是把机械能（如发动机的转动机械能）转化为电能，所以 A 正确。B 选项是电动机的功能；C 选项是电池充电时的能量转化；D 选项是电池放电时的能量转化。 课堂练习 2.交流发电机发电原理基于（ ） A. 电流的热效应 B. 电磁感应定律 C. 欧姆定律 D. 焦耳定律 答案：B 解析：交流发电机是通过闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，从而产生感应电流，这是基于电磁感应定律，所以 B 正确。A 选项电流热效应是电流通过导体产生热量；C 选项欧姆定律是关于电流、电压和电阻关系；D 选项焦耳定律是计算电流热效应产生热量的定律。 课堂练习 3.普通交流发电机的定子绕组通常采用（ ）连接方式。 A. 串联 B. 并联 C. 星形（Y 形） D. 三角形 答案：C 解析：普通交流发电机的定子绕组一般采用星形（Y 形）连接方式，这种连接方式能使输出电压更稳定，所以选 C。串联、并联不是定子绕组常用连接方式，三角形连接在交流发电机中较少采用。 课堂练习 4.双爪极式交流发电机中，爪极的作用是（ ） A. 产生感应电动势 B. 改变磁场方向 C. 增强磁场强度 D. 支撑转子 答案：C 解析：双爪极式交流发电机中，爪极呈特殊形状，其作用是增强磁场强度，使发电效果更好，所以选 C。产生感应电动势的是定子；改变磁场方向不是爪极的主要作用；支撑转子不是爪极的关键作用。 课堂练习 5.带泵交流发电机中的泵通常用于（ ） A. 给发电机散热 B. 抽取燃油 C. 给蓄电池充电 D. 输送冷却液或润滑油 答案：D 解析：带泵交流发电机中的泵一般是用来输送冷却液或润滑油，以满足发动机等设备的冷却或润滑需求，所以选 D。不是用于给发电机散热（发电机散热有其他散热装置）、抽取燃油（有专门燃油泵）、给蓄电池充电（充电由发电机发电经整流后实现）。 课堂练习 6.交流发电机输出电压的大小主要取决于（ ） A. 定子绕组的匝数 B. 转子的转速 C. 磁场的强弱 D. 以上都是 答案：D 解析：交流发电机输出电压的大小与定子绕组匝数、转子转速、磁场强弱都有关系。定子绕组匝数越多、转子转速越快、磁场越强，输出电压越高，所以选 D。 课堂练习 7.交流发电机整流器中二极管损坏一个，会出现（ ）现象。 A. 发电机输出电压变为零 B. 发电机输出电压升高 C. 发电机输出电压降低且不稳定 D. 发电机输出电流增大 答案：C 解析：整流器中二极管损坏一个，会使整流不完整，交流电不能完全转换为直流电，导致输出电压降低且不稳定，所以选 C。不会使输出电压变为零；输出电压一般不会升高；输出电流也不会增大，反而可能因电压不稳定而波动。 课堂练习 8.带泵交流发电机中，泵与发电机的连接方式通常是（ ） A. 皮带传动 B. 齿轮传动 C. 链条传动 D. 直接连接 答案：A 解析：带泵交流发电机中，泵与发电机通常采用皮带传动方式连接，这种连接方式简单、成本低且能满足一定的传动要求，所以选 A。齿轮传动、链条传动相对复杂且成本较高；直接连接不利于泵和发电机各自的安装与维护。 课堂小结 感谢观看 $$