普通充电系统一般由点火开关、蓄电池、发电机、调节器、充电指示灯及线束等组成,其结构如图15-1所示。
点火开关控制着发电机的励磁电路,当点火开关打开时,发电机内部定子与转子之间建立磁场。
蓄电池是一个电化学装置,从发电机得到电能并将之储存,作为下次启动发动机的能量。如果在发动机不工作时,蓄电池也可以短时间为车载电器提供电能。
发电机：
发电机是汽车充电系统中的关键部件,其作用是产生电能并输送给蓄电池和车载电器。
发电机的动力来自于发动机曲轴,它将发动机的机械能转换成电能。发电机产生的是交流电(AC),但大多数车载用电设备需要的是直流电(DC。因此,发电机需要用一个二极管整流器将交流电转换成直流电,这种发电机通常被称作交流发电机。
1.结构交流发电机就是利用电磁感应原理把发动机的机械能转变为电能,因此其内部必须有磁场。发电机有四个主要部件:转子、定子、碳刷和整流器。其内部结构如图15-2所示。
2.转子转子是发电机的旋转部分,它包括两个带有交错爪臂的极件(爪极)励磁绕组、转子轴、碳刷和两个铜滑环。爪臂安装在励磁绕组及转子轴的外部,铁心、励磁绕组及极件则安装在转子轴上(图15-3)。
铁心与励磁绕组形成一个强磁场。当电流流过励磁绕组时,安装在铁心两边的极件上的爪臂在N极与S极之间变化极性。转子的回路是围绕转子轴且终止于轴端铜滑环的励磁绕组末端的导线。这些滑环与轴绝缘,并且每一根导线只接触一个环,位于滑环上的碳刷提供励磁绕组电流回路。转子的回路如图15-4所示。
3.碳刷发电机采用让磁场旋转的方法来实现切割导线的,旋转磁场是转子,被切割的导线是定子。为了让转子产生磁场,必须向转子的线圈输入励磁电流。碳刷的作用就是给转子的线圈提供励磁电流。汽车上使用的碳刷一般是金属石墨碳刷,具有良好的导电性和耐磨性。
只有具有换向器或者滑环的电机内才有碳刷,普通的交流异步发电机则没有滑环和碳刷。
碳刷是易磨损件,应定期检査其磨损情况,如果磨损量超岀标准范围应及时更换。
4.定子定子是发电机中的固定部分,它包括一个定子支架和三个定子绕组,如图15-5所示。
转子是在定子支架中自由旋转的。转子旋转时,其极件上的爪臂在旋转过程中变换极性,使得定子绕组处于一个变化的磁场中,从而在定子绕组中发生电磁感应现象,产生电流。
由于通过定子绕组的磁感线是有规律交替变换方向的,所以定子中每一绕组中的感应电压均为交流电压。
为了保证三个绕组产生大小相等、相位差为120°的对称电动势,三个绕组的绕制遵循以下原则①每相绕组的线圈个数和每个线圈的匝数要完全相等。
②每个线圈的节距必须相同。
③三相绕组的起端在定子槽内的排列必须相隔120°。
现代汽车发电机的定子绕组通常采用星形联结方式,也有少数采用三角形联结方式,如图15-6所示。星形联结具有低速发电性能好的优点,三角形联结则具有能量损失小,输出电流大的特点,但低速时输出电压较低。
5.整流器整流器一般安放在发动机后端盖内,它的三个接线端分别与定子绕组相连接,如图15-7所示。整流器是由六只硅二极管组成的三相桥式整流电路,其作用是将三相定子绕组产生的交流电变成直流电。交流发电机定子的三相绕组中,感应产生的是交流电,交流电是经过整流器整流后变成直流电的。整流器整流电路如图15-8所示。
1522调节器发动机在中低速运行时,发电机可以提供电能。但是,当发动机高速运转时,发电机的最大输出就要受到限制,否则过高的电压会导致电气元件的损坏,甚至引发电气线路火灾。电压调节器(简称调节器)一般安装在发电机上,其作用就是限制输出电压超过极限(图15-9)。
发电机电压随着发动机的转速升高而升高,直至达到调节器的电压限定值为止。
调节器通过控制磁场绕组中影响转子磁场强度的电流来限制发电机的输出电压,通常依据蓄电池的实际电压和发电机的温度来调节电压。调节器以400Hz的固定频率开关磁场电压。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。大多数调节器具有温度补偿功能,以提供蓄电池充电所需的理想电压。温度升高时设定电压将下降,反之,低温环境下,电压调节器设定较高的电压以满足蓄电池充电的需要。
