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交流发电机产生交流电的基本原理是电磁感应原理，即交流发电机是利用产生磁场的转子旋转，使穿过定子绕组的磁通量发生变化，在定子绕组内产生交流感应电动势。图3-25所示为交流发电机的工作原理图。 图3-25 交流发电机的工作原理 当励磁绕组有电流通过时，励磁绕组便产生磁场，转子轴上的两个爪极分别被磁化为N极和S极。当转子旋转时，磁极交替地在定子铁芯中穿过，形成一个旋转的磁场，磁力线和定子绕组之间产生相对运动，在三相绕组中产生交流感应电动势。 2.交流发电机整流原理 硅整流二极管具有单向导电性：当给硅整流二极管加上正向电压（正极电位高于负极电位）时导通，硅整流二极管呈现低电阻状态；当给硅整流二极管加一反向电压（正极电位低于负极电位）时截止，硅整流二极管呈现高电阻状态。利用硅整流二极管的这种单向导电性，制成了交流发电机的硅整流器，使交流电变为直流电。硅整流器实际上是一个由六只硅整流二极管组成的三相桥式整流电路，见图3-26。 三相桥式整流电路的整流原理如下（见图3-26）。 图3-26 带有中心抽头的交流发电机 ① 由于三个正极管子（VD1、VD3、VD5）的正极分别接在发电机三相绕组的首端（U1、V1、W1），而它们的负极同接在元件板上，因此这三个正极管子导通的条件是：在某一瞬间，哪一相的电压最高（相对其他两相来说正值最大），则该相的正极管子就导通。 ② 由于三个负极管子（VD2、VD4、VD6）的负极也分别接在发电机三相绕组的首端，而它们的正极同接在后端盖上，所以这三个负极管子的导通条件是：在某一瞬间，哪一相的电压最低（相对其他两相来说负值最大），则该相的负极管子就导通。 ③ 在每一瞬间，同时导通的管子只有两个，即正、负管子各一个，这样就会得到一个比较平稳的脉冲直流电压。 有的发电机具有中性点接线柱，如图3-26所示。中性点电压一般用来控制各种用途的继电器，如磁场继电器、充电指示灯继电器等。实际上，对有些交流发电机（如帕萨特、奥迪等轿车）来说，在三相绕组的中性点处接上两只中性点二极管（功率二极管），并通过两只中性点二极管与桥式整流器的正、负输出端相连。此种做法，当发动机高速运转时，可有效地利用中性点电压来增加发电机的输出功率。实践证明，在交流发电机上采用中性点二极管后，输出功率可增加10%～15%。 3.交流发电机励磁特点 交流发电机在无外接直流电源时，由于转子保留的剩磁很弱，因此在低速时，仅靠磁产生的电动势（小于0.6V）并不能使二极管导通，发电机也就不能发电。为了克服这一缺点，在发电机开始发电时采用了他励方式，即由蓄电池为励磁绕组提供励磁电流，以增强磁场，使发电机在低速转动时电压能够迅速上升，从而实现发动机怠速时向蓄电池充电。发电机向蓄电池充电时，励磁方法由他激方式变为自励方式，即励磁电流由发电机自己提供。简单地说，交流发电机的励磁方法是：先他励、后自励。 图3-27所示为交流发电机的励磁电路。当点火开关S接通时，蓄电池便通过调节器向发电机的励磁绕组提供励磁电流（他励）。 图3-27 交流发电机的励磁电路励磁电路为：蓄电池正极→点火开关S→调节器“+”接线柱→调节器→调节器的“F”接线柱→发电机的“F”接线柱→发电机励磁绕组→搭铁。 当发动机启动后，发电机的输出电压略高于蓄电池电压时，发电机自己给励磁绕组提供励磁电流（自励）。 励磁电路为：发电机正极→点火开关S→调节器“+”接线柱→调节器→调节器的“F”接线柱→发电机的“F”接线柱→发电机励磁绕组→搭铁，发电机自励发电。 以上分析的励磁电路只是一个基本电路，这样的励磁电路还存在着一个缺点，即驾驶员如果在发动机熄火后忘记将点火开关S关闭，蓄电池就会通过调节器向发电机励磁绕组长时间放电。针对这一问题，有很多车型使用了九管交流发电机。如图3-28所示，增加了三个功率较小的硅二极管，专供励磁电流，称为励磁二极管，励磁二极管同时也控制充电指示灯。三只励磁二极管与三只负极管子同样组成桥式整流电路，“D+”点与火线接线柱“B”电位相等。 图3-28 九管交流发电机的原理 1—励磁二极管；2—点火开关S；3—充电指示灯；4—调节器；5—负载 其工作原理如下。 ① 当点火开关S接通时，励磁电路为（他励）：蓄电池正极→点火开关S→充电指示灯→调节器→发电机励磁绕组→搭铁。这时充电指示灯亮，表示蓄电池放电。 ② 当发动机启动后，发电机电压高于蓄电池电压时，由于“D+”与“B”两点电位相等，因此充电指示灯因两端电位相等而熄灭，表示发电机正常发电。一方面，由发电机的火线接线柱“B”向全车供电及向蓄电池充电；另一方面通过“D+”为发电机的励磁绕组提供励磁电流（自励）。励磁电路为：D+→调节器→发电机励磁绕组→搭铁。 ③ 当发动机熄火时，充电指示灯亮，说明蓄电池在放电，提醒驾驶员关闭点火开关S；当车辆运行时，充电指示灯亮，说明充电系统有故障，提醒驾驶员应及时维修。 |
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