爱说车_发电机的工作原理是什么(发电机的工作原理详解)

发电机的工作原理是什么(发电机的工作原理详解)

更新时间:2022-06-08 18:13 出处:网络
发电机是电磁感应原理在汽车电气系统中的应用,以向汽车电气设备提供适当电力输出,并且可在所有行驶条件下调节电压。 那么什么是电磁感应原理?当磁场穿过导体运动时会产生电压。 一个简单的示例:一个条形磁铁,其磁场在导体线圈中转动。旋转的磁铁称为转子,固定的导体称为定子。那么定子中就会产生感应电压。 如上图,条形磁铁(转子)旋转的前半圈,磁极改变了位置:N极在上部导体的正下方运动,S极在下部导体的正上方运动。感应电压则导致电流以反向流动。导体的末端标有:A为负(-)极,B为正(+)极。 当转子完成了旋转的后半圈,N极和S极又变回它们的初始位置:A成为正(+)极,B成为负(-)极。 因此,电流开始以一个方向流动,然后变为另一个方向,产生了交流电,这种交变的电流产生于发电机内部。它是“交流发电机”一词的来源,这个词有时应用于使用这种原理的发电机。但是SAE认可的词汇为发电机。 有了交流电,怎样提高电压? 一般过三种方式提高发电机的电压: 增加定子中线圈匝数 增加转子转速 增加转子磁场强度 前两者是从设计角度考虑,第三种是应用于汽车时控制发电机电压的方法。 第一种方法是增加定子绕组数目,磁力线切割绕组的数目越多,绕组中感应出的电流越大。 第二种方法是增加转子转动速度。这样导致切割磁力线更为频繁。因此,这导致了定子组中的电压有所增加。汽车发动机转速增加时,转子转速也随之增高。与发动机曲轴相连的皮带驱动发电机定子绕组中的转子。 与前两种方法相反,控制定子磁场强度是控制发电机电压输出的最实际的手段。这是由于磁场强度会影响感应电压的原因。磁场越强,感应电压越高。磁场越弱,感应电压越低。第三种方法通过以电磁铁取代转子条形磁铁而得以实现。 对于电磁铁,流经线圈导线中的电流大小、磁力线或转子的绕组,决定着转子的磁场强度。零电流产生零电压,中等电流产生中等电压,最大电流产生最大电压输出,或获得最大磁场强度。 在任何时刻,最大磁场强度都可以产生高于电气系统所需的感应电压。调节电压的调压器通过接通或断开磁场电流,将电压限制在规定的数值内。在发电机中调压器是内置式的。这样就使发电机这一单一的部件既可以产生电能又可以进行调节,因此发电机被看作为一个充电系统。 发电机在低速时,可以提供足够的电压,例如在发动机怠速时。但是,当汽车发动机高转速运行时,发电机的最大输出要受到限制。与发电机一体的调压器,其作用就是限制电压输出。 限制电压对于许多车辆电子部件十分重要,这是因为无限制的电压输出会损坏或缩短蓄电池、灯泡、外部线束、电子模块及其它电子或电气部件的寿命。 调压器以每秒四百次的固定频率切换磁场电压。通过改变开关磁场电流的时间,电压得以控制。因此,在低速时,磁场可能90%的时间接通,10%的时间关闭。这形成相对较高的平均磁场电流,平均电流与发电机转速结合,可以得到所需电压。 随着发电机转速升高,产生所需电压的磁场电流减小。这可以通过改变工作循环以减小平均磁场电流。例如:发动机转速高时,调压器可能10%的时间接通,90%的时间关闭。当运行条件变化时,工作循环也将改变以提供系统电压的所需要的准确磁场电流。 再具体来看下转子和定子: #转子(组成:两个带有交错爪臂的极件、转子绕组芯、转子轴与芯、两个铜滑环、电刷) 用作N极和S极的带有交错爪臂的两个铁件,爪臂安装在励磁绕组、芯及轴的外部,励磁绕组及极件安装在转子轴上。 每一绕组具有几个分离的线圈,这些线圈安置在铁支架中,这样在相同时刻,绕组中每一线圈上的磁极相同。由于绕组之间是串联的,所有绕组中感应出的电压相加产生所需的输出电压。 转子在定子支架中自由旋转。转子旋转时,其极件上的爪臂的位置使得在N极与S极之间变化的磁场做穿过定子导体的运动。由于通过定子线圈的是变化的磁极,所以定子中每一相中的感应电压为交流(AC)电压。 发电机中定子采用三角形连接或星形(Y)连接。三角形的名字来自于定子中三相所形成的三角形。 问题又来了,发电机发出来的是交流电(AC),而汽车电气系统使用的是直流电(DC),怎么转换? 利用整流电路。 整流电路中的一系列二极管,通常称为二极管桥式电路,将AC转换为DC电压。二极管是一种只允许电流沿一个方向流动的装置,如果反向连接,二极管不能导通。 二极管桥式电路是二极管的组合。四个二极管连接到被称作A-B的环行导线上,组成了桥式电路。当A-B环中感应中AC电压时,电压通过桥式电路被转换为DC。由于所有的AC电压都被转换为DC电压,这种二极管桥式电路被称为全波整流电路。

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