求起动机与发电机工作原理

发电机与起动机的工作原理~

一、交流发电机的分类1．按总体结构分类 （1）普通交流发电机：无特殊装置，无特殊功能的汽车交流发电机，称为普通交流发电机。如东风E Q1090型载货汽车用JF132N型交流发电机。（2）整体式交流发电机：即内装电子调节器的交流发电机。如一汽捷达、上海桑塔纳轿车用JFZ1913Z型14V90A发电机 （3）无刷交流发电机：即没有电刷和集电环（滑环）的交流发电机。如东风E Q2102型越野汽车用JF W2621型28 V45A整体式发电机（4）带泵交流发电机：即带真空制动助力泵的交流发电机。如仙游电机厂生产的JFB1712型交流发电机。2．按整流器结构不同分类（1）六管交流发电机：即整流器由六只整流二极管组成三相桥式全波整流电路的交流发电机。如解放CA1091型载货汽车用JF1518交流发电机。 （2）八管交流发电机：即整流器总成由八只二极管组成的交流发电机。如天津夏利TJ7130型微型轿车用JFZ1542型14V45A型交流发电机。 （3）九管交流发电机：即整流器总成由九只二极管组成的交流发电机。如斯太尔(STEYR）汽车用JFZ2518A型28V27A交流发电机和猎豹（PAJERO）汽车4664型发动机用14V75A交流发电机。（4）十一管交流发电机：即整流器总成由11只二极管组成的交流发电机。如一汽捷达、上海桑塔纳轿车用JFZ1913Z型14V90A发电机。整流原理参见《汽车电工与电子技术基础》。3．磁场线圈搭铁型式分类 （1）内搭铁型交流发电机：即发电机磁场线圈的一端与发电机壳体连接的交流发电机。如东风EQ1090型载货汽车用JF132N型交流发电机。 （2）外搭铁型交流发电机：即磁场线圈的一端经调节器后搭铁的交流发电机。如捷达、桑塔纳轿车用JFZ1913Z型14V90A发电机、解放CA1091型载货汽车用JF1522A型交流发电机、东风EQ2102型越野汽车用JFW2621型28V45A整体式发电机等。目前，大多数汽车都采用外搭铁型交流发电机。 交流发电机的工作特性是指发电机经整流后输出的直流电压U、电流I和转速n之关系，包括空载特性、输出特性和外特性。1．空载特性当发电机空载运行时，发电机端电压U和转速之间的关系，即负载电流I=0时f (n)的函数关系，称为发电机的空载特性，如图2-5a所示。空载特性可以判断发电机充电性能的好坏。从曲线的上升速率和达到蓄电池电压的转速高低可判断发电机的性能是否良好。2．输出特性当发电机电压一定时，输出电流与发电机转速之间的关系，称为发电机的输出特性，如图2-5b所示。输出特征曲线表明，端电压保持不变(12V发电机保持14V, 24V发电机保待28V),当n>n1时，其输出电流随着转速增加而逐渐增大。当n<n1时，因发电机端电压低于额定值，发电机不能向外输送电流，汽车电器只能由蓄电池供电，所以n1称为空载转速，它通常作为选择发电机与发动机传动比的依据。发电机达到额定功率时的转速称为额定转速n2，这时发电机的负载电流为额定电流IN。转速n2是判断发电机的性能的重要指标。当发电机转速达到一定值后，发电机的输出电流几乎不再继续增加，具有限制输出电流的能力。这是由于随着定子线圈中感应电动势的增加，定子线圈的阻抗也随转速的升高而增加，同时定子电流增加时，电枢反应的增强也使感应电动势下降。由于上述原因，使发电机转速达到一定值后，其输出电流几乎不变，即具有限定输出电流的作用，故交流发电机不需设置限流器。3．外特性当发电机转速一定时，发电机端电压U与输出电流I之间的关系，即n一常数时，U=f (I)的函数关系，称为发电机外特性，如图2-4c所示。外特性曲线表明，在一定的转速下，输出电流增加时，发电机端电压有较大幅度的下降，因此，要使输出电压稳定，必须配备电压调节器。另外，在发电机高速运转时，如果突然失去负载，端电压会急剧升高，电气设备中的电子元件将有击穿的危险。 图2-4 交流发电机的特性 第三节 交流发电机电压调节器 汽车用交流发电机工作时其转速很不稳定且变化范围很大，若对发电机不加以调节，其端电压将随发动机转速的变化而变化，这与汽车用电设备要求电压恒”定相矛盾。因此，发电机必须要有一个自动的电压调节装置。交流发电机调节器的作用就是当发动机转速变化时，自动对发电机的电压进行调节，使发电机的电压稳定，以满足汽车用电设备的要求。 图2-5 电压调节器
本节介绍触点式调节器。它利用触点的通断来改变励磁线圈的电流大小，使其产生的磁场的强弱变化来保持发电机电压恒定的电压调节器，称为触点式电压调节器。以FT－61型电压调节器为例，如图2-5所示。1．FT－61型电压调节器结构和电路 该调节器由支架上的两个固定触点和活动臂上的两个活动触点组成两对触点即S1和S2。S1的固定触点通过固定支架连结在调节器“火线”接线柱上，S2的固定触点搭铁。活动触点臂的另一端用拉力弹簧拉紧，发电机不工作时S1闭合称为常闭触点,S2断开称为常开触点。中间的电磁铁心上绕有磁化线圈，它的两端，一端接在附加电阻R1；和加速电阻R2之间，一端经温度补偿电阻R3接地。附加电阻R1和加速电阻R2接在调节器的“火线”接线柱和“磁场”接线柱之间，和触点S1并联。 2．电压调节过程 调节器不工作时，低速触点S1常闭，高速触点S2常开。 1）发动机起动并闭合点火开关，蓄电地经低速触点S1向励磁线圈供电。励磁电路为；蓄电池正极→电流表 → 点火开关 → 调节器点火接线柱→ 低速触点S1 → 活动触点臂 → 磁轭 → 调节器接线柱 → 电刷、滑环 → 励磁线圈→ 电刷、滑环 → 搭铁接线柱 →蓄电池负极。与此同时，蓄电池也向调节器电磁线圈供电，电路为：蓄电池正极→ 电流表→ 点火开关→ 调节器点火接线柱→ 附加电阻R2 →电磁线圈→ 温度补偿电阻R3 →搭铁接线柱→蓄电池负极。电磁线圈有电流通过，产生电磁吸力，试图吸开低速触点S1。2）当发动机转速升高时，发电机转速也随之升高，发电机端电压升高到稍高于蓄电池电压时，发电机自励。此时励磁电路和电磁线圈电路的电源由蓄电池变为发电机，低速触点仍然闭合。3）当发动机转速升到较高转速，发电机的输出电压达到第一级调压值（14V）时，电磁线圈中通过较大电流，电磁铁心产生的电磁力大于弹簧拉力，吸动活动触点臂下移至中间位置，低速触点被打开，高速触点也未闭合。此时，R1和R2串人了励磁电路。使励磁电流减小，交流发电机输出电压下降，调节器的电磁线圈电流随之减小，电磁吸力减弱，弹簧拉力又将低速触点S1闭合，R1和R2被短路，励磁电流再增大，发电机输出电压又上升，低速触点又打开，如此反复，低速触点不停地开启、闭合，使发电机输出电压保持在一级调整值上。一级调压时，发电机励磁电路为：发电机“＋” →点火开关 →调节器点火接线柱 R1 → R2 → 磁场接线柱 → 励磁线圈 → 搭铁接线柱 → 发电机“—”。4）发动机作高速运转时，发电机输出电压较大，低速触点断开，R1和R2串人励磁电路，但发电机输出电压仍然继续升高，达到二级调压值14.5V时，电磁线圈中电磁铁心吸力进一步增大，使活动触点臂进一步下降，高速触点S2闭合，励磁线圈两端搭铁短路，无励磁电流通过，磁场大大减弱，只有剩磁，发电机端电压迅速下降。此时，调节器中的电磁线圈吸力也大大削弱，在弹簧拉力的作用下，高速触点又被打开，励磁电流又增大，发电机输出电压又升高。如此不断反复，高速触点不断开启、闭合作振动，使发电机在高速运转时自动调节电压，维持在二级工作电压14.5V上。5）发动机停止工作时，断开点火开关，发电机不发电，调节器恢复原始状态，低速触点闭合，高速触点打开。 FT－61型电压调节器第一级调节的转速范围较小，第二级调节的转速范围较大，因此适用于与高转速的交流发电机配用。

一、发电机的基本原理

（一）电磁感应现象
所有充电系统都是利用电磁感应原理来产生电流。
电磁感应现象：如果导体和磁场间有相对运动就会产生电压。导体中产生电压的强度取决于:
磁场强度
导体切割磁场的速度
通过磁场的导体数量

（二）磁场的建立
1、利用永久磁铁
2、导线或线圈通电，周围产生磁场。电流的方向与产生磁场的方向的关系---右手螺旋定则。
（三）导体或线圈内感应电动势的产生方法
1、使导体在磁场中运动（固定磁场）
2、使线圈中的磁场发生变化（固定导体）
-----都会在导体中产生感应电动势（右手定则）
3、如何产生连续的电动势
（1）使导体在磁场中往复运动，或在磁场中旋转，有效地利用磁力线所穿过的有限空间来产生电动势
（2）也可以使导体不动，让磁场不断发生变化
由于必须经常改变导体或磁场的方向，所产生的电动势的大小、方向经常变化-----交流电动势

（四）三相交流发电机的基本原理
1、结构特点：
通电线圈绕在旋转铁心上产生旋转磁场
三相绕组产生三相交流电。
2、基本原理：
当绕有磁场绕组的磁铁旋转时，通过各铁心的磁通发生变化，三相绕组中产生电动势，但因各相绕组的磁通变化存在时间差，故产生的电动势也有时间差
二直流电动机的工作原理
将通电导线放入磁场中，导线会在磁场力的作用下做有规律的运动（其运动方向可以用电动机左手定则来判断），这是直流电动机能够转动的基本道理。
直流电动机工作原理：
上图是最简单的直流电动机，它由磁场、电枢线圈、换向器和电刷等机件组成。当线圈在垂直位置时，如图（a），电刷不与换向器接触，线圈中没有电流通过，因此电枢线圈不转动。如将电枢线圈稍向顺时针方向转过一些，如图（b），换向器片分别与两电刷接触，线圈中有电流通过，其方向是从线圈i边流入，从ⅱ边流出。根据左手定则可以判定，线圈i边向下运动，ⅱ边向上运动，电枢线圈向顺时针方向转动。
当线圈转到如图（c）的位置时，换向器片不与电刷接触，线圈中无电流通过，此时，电枢线圈在惯性作用下转过这个位置。当线圈转过垂直位置时，换向器片又与两电刷接触，如图（d）所示。但此时换向器片已经调换了位置。因此电流从线圈ⅱ边流入，从i边流出。根据左手定则可以判定，线圈i边向上运动，ⅱ边向下运动，电枢线圈仍向顺时针方向转动。这样，使电流不断地通入线圈，线圈便按一定方向继续不停地转动。
一个线圈的电动机，虽能旋转，但转动力量小，转速也不稳定，而且在图（a，c）的位置时不能转动。所以，实际使用的起动电动机都是由较多的线圈和配有相应换向片构成，同时采用多对电磁铁来产生较强的磁场。但其工作原理还是一样的

起动机简介　　起 动机是由直流串激电动机、操纵机构和离合机构所组成。它专门启动发动机，需要强大的转矩，因此要通过的电流量很大，达到几百安培。
　　直流电动机在低转速时扭矩大，转速高时扭矩逐渐变小，很适合做起动机之用。
　　起动机采用直流串激式电动机，转子及定子部分都是用比较粗的矩形截面铜线绕制；驱动机构采用减速齿轮结构；操纵机构采用电磁磁吸方式。 [编辑本段]电动机构　　电动机由磁场（定子）、电枢（转子）和整流子组成，为了增大扭矩采用多极磁场，常见有4个磁场。当电流通过电枢线圈时，整个线圈会受到一个转矩而转动。由于直流电动机通电后会产生一种反电动势，并与发动机转速成正比，与扭矩成反比，因此能满足发动机起动时的要求。起动机起动电流很大，因此，操作时启动时间一定要短。 [编辑本段]减速机构　　减速齿轮机构的驱动齿轮与发动机飞轮接合而启动发动机，采用单向驱动方式。当电动机上的小齿轮的转速高于发动机飞轮齿圈的速度时，电动机带动发动机转，当发动机的转速高于电动机时，它们之间的动力传递关系自动解除。
　　减速起动机主要由电磁啮合开关，减速齿轮，电动机、起动齿轮（小齿轮）及单向啮合器等部分组成如所示。
　　(日野FM车型P11C发动机起动机 [编辑本段]机构特点　　P11C发动机减速起动机具有以下显著特点：
　　①动力输出结构分为电枢轴和传动轴两部分。电枢轴两端用滚珠轴承支承，负荷分布均匀，使用时间长，不易磨损，电枢较短，不易出现电枢轴弯曲，磨坏磁场绕组的情况。
　　②采用了减速装置，在转子和起动齿轮之间，安装有减速齿轮，起动电动机传递给起动齿轮的扭距就会增大。利用电磁开关，使得承担电动机（经减速齿轮后）的动力输出是起动齿轮和起动齿轮轴，而啮合器部分不动。输出功率小的起动机，常采用外啮合方式，输出功率大的起动机采用内啮合方式。
　　③减速起动机采用电磁开关操纵，有些备有辅助开关（或称副开关）。它的作用是防止烧坏电磁开关和电门（起动）开关。分级接通电源，大大降低了起动机损坏的可能性，从而延长了起动机的使用寿命。
　　④减速起动机的体积和重量大约是传统起动机的一半，节约了原材料，同时拆装修理很方便。
　　⑤减速起动机的磁极对数与传统的起动机一样，但磁场线圈绕组常采用小导线多根串联的方法，电枢绕组的绕法虽与传统的原理相同，但制造工艺先进。
发动机工作原理1、转子
转子的功用是产生磁场。转子由爪极、励磁绕组、滑环、转子轴等组成，如图所示

图为转子解体示意图
转子轴上压装着两块爪极，爪极被加工成鸟嘴形状，爪极空腔内装有励磁绕组和磁轭。滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，压装在转子轴上并与轴绝缘，两个滑环分别与励磁绕组的两端相连。当给两滑环通入直流电时，励磁绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对（或八对）相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。如下图所示：
2、定子
定子又称为电枢。定子的功用是产生交流电。当激磁电流作用于转子绕组，转子轴在发动机正时齿轮的带动下转动，在定子绕组中产生感应电动势。
定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形接法，都能产生三相交流电。三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。
(1) 每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。
(2) 每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。
(3) 三相绕组的始边应相互间隔2π+120o电角度（一对磁极占有的空间为360o电角度）
定子三相绕组的接法有两种
星形接法的特点是线电流等于相电流，且三相
的一端连接在一起。中性点电压的瞬时值是一个
三次谐波电压，中性点电压的平均值为发电机输出
电压（平均值）的一半，带有中性点接线柱的发电
机可用中性点电压来控制各种用途的继电器。
（如右图所示）
三角形接法的特点是线电流等于相电流，且三相连接成一个闭环，无中性点。如图所示：

定子安装在转子的外面，和发电机的前后端盖固定在一起，当转子在其内部转动时，引起定子绕组中磁通的变化，定子绕组中就产生交变的感应电动势。 定子由定子铁心和定子绕组（线圈）组成。定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。定子绕组有三组线圈(3相绕组)，3相绕组彼此相隔120度对称的嵌放在定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法和三角形接法两种，都能产生三相交流电。

3、整流桥（又叫整流器）
整流桥的功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电输出。整流器由整流板、整流二极管和激磁二极管组成。二极管只允许电流单向通过，所以将其接入交流电路时它能使电路中的电流只按单向流动，即所谓“整流”。整流二极管一种具有单向导电性的半导体器件,能将交流电能转变为直流电能。将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管，整流二极管分为正极管和负极管两种，分别压装（或焊装）在相互绝缘的两块板上组成的。正二极管的中心引线为二极管正极，外壳为负极。正二极管的外壳压装或焊装在元件板上，共同组成发电机的正极，由一个与后端盖绝缘的元件板固定螺栓通至机壳外，成为发电机的B+输出钉。
4、端盖及电刷组件
端盖一般分两部分（驱动端盖和电刷端盖），起支撑转子、定子、整流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。电刷端盖上装有电刷组件。不带调节器的电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成，带调节器的电刷组件由电刷、电刷架、电刷弹簧及调节器组成。 电刷的作用是将电源通过滑环引入励磁绕组。两个电刷分别装在电刷架的孔内，借助弹簧压力与滑环保持接触。电刷和滑环的接触应良好，否则会因为磁场电流过小，导致发电机发电不足。
电压调节器是把发电机输出电压控制在规定范围内的装置，其功用是在发电机转速变化时，自动控制发电机电压保持恒定，使其不因发电机转速高时电压过高烧坏用电器和导致蓄电池过充电；也不会因发电机转速低而电压不足导致用电器工作失常。

皮带轮及风扇
交流发电机的前端装有皮带轮和风扇，由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转。发电机工作时，定子绕组和励磁绕组中都会有热量产生，温度过高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作，所以为发电机散热是必须的。发电机的通风散热是靠风扇来完成，（由铝合金或钢板冲压而成）发电机有1-2个风扇，对于只有一个风扇的发电机，风扇均装于前端盖与皮带轮之间；对于有两个风扇的发电机，有的是在转子爪极两侧各焊装一个，有的是一个风扇装于前端盖与皮带轮之间，另一个风扇装在后端盖与转子爪极之间
汽车交流发电机的性能指标
1．额定电压
交流发电机的电压受电压调节器控制，一般比较稳定，只是在发动机启动阶段略有变化，正常情况下，发动机达到怠速转速时，发电机的输出电压应能达到一个稳定值，这个电压值称为发电机的额定电压（12V系统的发电机额定电压为14V，24V系统的发电机额定电压为28V）。
2．空载转速
交流发电机不带负载，能够达到额定电压时的初始转速值定为空载转速，空载转速在发电机出厂时通过试验确定，列入产品说明书。空载转速是汽车设计时选择发动机和发电机速比的主要依据，也是发电机使用过程中性能是否下降的评价指标之一。
3．额定电流和额定转速
交流发电机受结构、转速等条件的限制，对外输出电流的能力是有限的，为了评价发电机的对外输出电流能力，把发电机输出最大电流的2/3定为发电机的额定电流，达到额定电流时的转速定为额定转速。发电机出厂时，通过试验确定额定转速和额定电流，并列入产品说明书，发电机的额定转速和额定电流是评价发电机性能的重要指标。

启动机的原理 电瓶的正极------起动机的火线-----保险盒-------电锁-------起动机继电器--------起动机吸力开关--------回路（打铁，电瓶的负极）
发电机的原理 电瓶的正极------起动机的火线-----保险盒-----发电机的火线-----电锁-------调节器（外置调节器）-------发电机磁场------回路（打铁，电瓶的负极）。

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镇原县17875289659： 求起动机与发电机工作原理 - ？
巧香信立： 起动机简介起 动机是由直流串激电动机、操纵机构和离合机构所组成.它专门启动发动机,需要强大的转矩,因此要通过的电流量很大,达到几百安培.直流电动机在低转速时扭矩大,转速高时扭矩逐渐变小,很适合做起动机之用.起动机...

镇原县17875289659： 汽车起动机和发电机的构造和工作原理分别是什么 - ？
巧香信立： 一、发电机的基本原理 (一)电磁感应现象所有充电系统都是利用电磁感应原理来产生电流.电磁感应现象:如果导体和磁场间有相对运动就会产生电压.导体中产生电压的强度取决于:磁场强度导体切割磁场的速度通过磁场的导体数量...

镇原县17875289659： 装载机起动机跟发电机连线原理是什么 - ？
巧香信立： 一般来说, 起动机跟发电机没有直接联系,起动机是发动机停止时,帮助启动机启动,也就几秒钟时间.是通过蓄电池供电,发电机是发动机运转正常后,帮蓄电池补充电能.

镇原县17875289659： 谁能告诉我汽车起动机和发点机的工作原理,越详细越好.？
巧香信立： 起动机的工作原理汽车起动机的控制装置包括电磁开关、起动继电器和点火起动开关灯部件,其中电磁开关于起动机制作在一起. 一、电磁开关 1.电磁开关结构特点 电磁开关主要由电磁铁机构和电动机开关两部分组成.电磁铁机构由固定...

镇原县17875289659： 物理学中电动机与发电机的工作原理是什么? - ？
巧香信立： 电动机的工作原理:通电线圈的磁场中受到磁场的作用力而转动.(磁场对电流的作用)它是把电能转化为机械能的装置. 发电机的工作原理:转动的线圈,在磁场中能产生感应电流.(电磁感应:闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线的运动时,电路中就会产生感应电流.)它把机械能转化为电能.

镇原县17875289659： 起动机的原理 - ？
巧香信立： 起动机的工作原理可以通过其主要部件直流电动机的工作原理来说明.直流电动机是将电能转变为机械能的设备,它是根据带电导体在磁场中受到电磁力作用的这一原理为基础而制成的.其工作原理如图所示.由于一个线圈所产生的转矩太小,且转速不稳定,因此实际上,电动机的电枢上绕有很多线圈,换向片数也随线圈的增多而相应增加.从而保证产生足够大的转矩和稳定的转速.

镇原县17875289659： 汽车起动机的原理?它和发动机的区别?求高手! - ？
巧香信立： 起动机原理: 起动机又叫马达,它将蓄电池的电能转化为机械能,驱动发动机飞轮旋转实现发动机的启动. 区别: 1、功能不同 起动机按照工作原理分为直流电起动机、汽油起动机、压缩空气起动机等. 发动机是一种能够把其它形式的能转化...

镇原县17875289659： 起动机的工作原理是什么？
巧香信立： 点火开关打开时,有小电流通过起动机,驱动小齿轮缓慢转动,当打到点火开关时,有大电流通过吸拉线圈,吸拉线圈产生磁力把衔铁吸到底部再由保持线圈保持,再吸拉的同时衔铁带动拨叉拨动小齿轮与飞轮进行啮合!衔铁底部有接线柱,接通时有大电 衔铁接通接线柱时有大电流通过起动,起动机进行高速转动,带动飞转动,对发动机进行起动!关闭点火开关衔铁由回位弹簧带动回位!拨叉带动单向离合器,使驱动小齿轮回位!

镇原县17875289659： 请详述汽车发动机启动系统和发电系统的工作过程 - ？
巧香信立： 电瓶供电给起动机,起动机带动发动机,发动机同时供油点火,发动机工作.此时,起动机与发动机分离.之后,发动机带动发电机工作,发电机给电瓶充电.如此反复. http://www.qichejishu.com/basic/1/kcnr/kcnr.htm 看第一章和第十一章

镇原县17875289659： 汽车起动机工作原理是怎样的? - ？
巧香信立： 1. 起动机(starter)又叫马达,它由直流电动机产生动力,经起动齿轮传递动力给飞轮齿环,带动飞轮、曲轴转动而起动发动机.2. 动力输出结构分为电枢轴和传动轴两部分.电枢轴两端用滚珠轴承支承,负荷分布均匀,使用时间长,不易磨损...