汽车发电机的整流原理是什么?

汽车使用的电源有蓄电池和发电机两种。蓄电池的电源主要是用于起动时,和在发电机转速不足以发电时,供车辆用电。而当汽车正常行驶中,由发电机向车辆上的用电设备提供电源,并向蓄电池进行充电。

汽车用的发电机分为:直流发电机和交流发电机两。由于交流发电机在许多方面优于直流发电机,直流发电机逐渐被淘汰,而广泛使用交流发电机。交流发电机按整流结构可分四类,即六管交流发电机、八管交流发电机、九管交流发电机和十一管交流发电机。这些都被各汽车厂家釆用,如奥迪、桑塔纳釆用十一管交流发电机。三菱、马自达用九管发电机。东风汽车用六管交流发电机等。不管是釆用什么类型的交流发电机,但发电机的整交原理是相同的。

汽车发电机的整流原理: 现用六管交流发电机为例说明。交流发电机定子的三相绕组中,感应产生的是交流电,利用6只二极管组成的三相桥式整流为直流电源。如下图:

二极管具有单向导通性,当给二极管加上正向电压时二极管导通,当给二极管加上反向电压时二极管截止。将定子的三相绕组和6只整流二极管按上图的电路连接,发电机的输出端B、E上就输出一个脉动直流电压,这就是发电机的整流原理。

三只正二极管负极端连接在一起时,正极端电位最高者导通,当三只负二极管正极端走接在一起时,负极端电位最低者导通。同时导通的二极管总是两个,正、负管子各一个。三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通,使得负载两端RL得到一个比较平稳的脉动直流电压。

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整流电路将三相电动势转变成直流脉动电压;由于蓄电池具有电容的功能,故输出的直流电压波形较平坦。

在发电机空载运行时,忽略三相绕组和整流器的电阻压降,直流电动势约为:U=2.34Eφ(Eφ为相电动势)。

交流发电机分为定子绕组和转子绕组两部分,三相定子绕组按照彼此相差120度电角度分布在壳体上,转子绕组由两块极爪组成。当转子绕组接通直流电时即被励磁,两块极爪形成N极和S极。磁力线由N极出发,透过空气间隙进入定子铁心再回到相邻的S极。

转子一旦旋转,转子绕组就会切割磁力线,在定子绕组中产生互差120度电度角的正弦电动势,即三相交流电,再经由二极管组成的整流元件变为直流电输出。

汽车交流发电机的整流原理属于模拟电路范畴,其原理是利用二极管的单向导电性,使用二极管组成电桥,从而达到整流的目的。利用二极管的单向导电性,将大小和方向都随时间变化的工频交流电变换成单方向的脉动直流电的过程称为整流。常见的整流电桥有“半桥”和“全桥”。半波整流后因为丢弃了交流电的一半波形,所以输出电压大致约为原电压的一半,比如输入为24V交流电压,经半波整流后,输出直流电压约为12V。全波整流使交流电的两半周期都得到了利用。其各项整流因数则与半波整流时不同。在半个周期内,电流流过一个整流器件(比如晶体二极管),而在另一个半周内,电流流经第二个整流器件,并且两个整流器件的连接能使流经它们的电流以同一方向流过负载。全波整流整流前后的波形与半波整流所不同的,是在全波整流中利用了交流的两个半波,这就提高了整流器的效率,并使已整电流易于平滑。因此在整流器中广泛地应用着全波整流。以上是整流原理部分,在实际使用中选用的二极管,其允许的反向电压要高得多,可以承受电路中瞬时电压尖峰的冲击,正向平均整流电流要大,反向电流要小。

汽车发电机是汽车的主要电源,其功能是在发动机正常运转时,向所有用电设备供电,同时向蓄电池充电。在普通交流发电机三相定子绕组基础上,增加绕组匝数并引出接线头,增加一套三相桥式整流器,低速时由原绕组和曾绕组串联输出,而在较高转速,仅由原三相绕组输出。

2021-10-24

2021-10-24