1.交流发电机的工作原理（图3-7）

图3-7　交流发电机的工作原理

发电机的发电原理与整流原理

1）发电原理

（1）在发电机内部有一个由发动机带动的转子（产生旋转磁场），给磁场绕组通直流电，产生磁场使两块爪极磁化，形成N、S极交错排列的六对磁极，随转子旋转，形成旋转磁场。

（2）磁场外有定子绕组，绕组有3组线圈（3相绕组），3相绕组是对称的，彼此相隔120°。

（3）当转子旋转时，旋转的磁场使固定的定子绕组切割磁力线（或者说使定子绕组中通过的磁通量发生变化）而产生感应电动势。

三相绕组有Y形（或星形）、△形接法两种，如图 3-8所示。

大多数汽车用交流发电机的三相定子绕组采用Y形接法，只有少数大功率交流发电机采用△形接法。

图3-8　三相绕组接法

（a）Y形接法；（b）△形接法

2）整流原理

（1）二极管的导通原则。

① 正极管的导通原则：瞬间正极电位最高者导通。

② 负极管的导通原则：瞬间负极电位最低者导通。

根据上述原则，其整流过程如下：

在t1～t2时间内，A相的电位最高，B相的电位最低，所以对应VD1、VD4处于正向导通状态，电流从A相出发，经VD1、负载RL、VD4回到B相构成回路，如图3-9所示。此时，发电机的输出电压为A、B绕组之间的线电压。

在t2～t3时间内，A相的电位最高，而C相的电位最低，所以对应VD1、VD6处于正向导通状态，电流从A相出发，经VD1、负载RL、VD6回到C相构成回路，如图3-9所示。此时，发电机的输出电压为A、C绕组之间的线电压。

图3-9　三相桥式整流电路及电压波形

(www.daowen.com)

图3-10　中性点

以此类推，周而复始，在负载上即可获得一个比较平稳的直流脉冲电压。通过6只硅二极管组成的三相桥式全波整流电路，将交流发电机产生的三相正弦交流电整流为直流电。

（2）中性点电压。

在有些交流发电机上，中性点用导线引出，接在中性点接线柱“N”上，如图3-10所示。

中性点电压UN = U/2，一般用来控制磁场继电器、充电指示灯继电器。利用中性点二极管的输出可以提高发电机的输出功率。

（3）多管交流发电机。

① 8管交流发电机，如图3-11所示。

利用中性点的输出来提高发电机的输出功率。实践证明，发电机转速超过 2 000 r/min时，其输出功率可提高11%～15%。

② 9管交流发电机，如图3-12所示。

由6只大功率二极管和3只小功率二极管组成。利用3只小功率二极管控制充电指示灯，给磁场绕组供电。

图3-11　8管交流发电机

图3-12 9管交流发电机

③ 11管交流发电机，如图3-13所示。

由6只大功率整流二极管、2只大功率中性点二极管和3只小功率磁场二极管组成，兼有8管交流发电机和9管交流发电机的特点和作用。

图3-13　11管交流发电机

2.励磁方式

除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁，因为它们的磁场都是电磁场，也就是说必须给磁场绕组通电才会有磁场产生。

将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁，交流发电机励磁方式有自励和他励两种。

（1）他励（低速运转时）——由蓄电池提供励磁电流以增强磁场。

（2）自励（高速运转，转速在1 000 r/min左右时）——励磁电流由发电机自身供给。