자동차 발전기.
자동차 발전기는 자동차의 주요 전력 공급원이며, 엔진이 정상적으로 작동할 때 모든 전기 장비(시동기 제외)에 전력을 공급하고 동시에 배터리를 충전하는 기능을 합니다.
일반 교류 발전기 3상 고정자 권선을 기준으로 권선 수와 단자를 늘리고, 3상 브리지 정류기 세트를 추가합니다. 저속에서는 1차 권선과 연장 권선이 직렬로 출력되고, 고속에서는 1차 3상 권선만 출력됩니다.
작동 원리
전체 발전기의 작동 원리
외부 회로가 브러시를 통해 계자 권선에 전원을 공급하면 자기장이 생성되어 클로 극이 N극과 S극으로 자화됩니다. 회전자가 회전하면 고정자 권선의 자속이 교대로 변하는데, 전자기 유도 원리에 따라 고정자 3상 권선은 교류 유도 기전력을 생성합니다. 이것이 교류 발전기가 전기를 생성하는 방식입니다.
원동기(즉, 엔진)는 직류 여자된 동기 발전기 회전자를 n(rpm)의 속도로 회전시키고, 3상 고정자 권선에 유도 교류 전위를 발생시킵니다. 고정자 권선이 전기 부하에 연결되면 모터는 교류 전력을 출력하고, 이 교류 전력은 발전기 내부의 정류기 브리지를 통해 출력 단자에서 직류로 변환됩니다.
교류 발전기는 고정자 권선과 회전자 권선의 두 부분으로 나뉘며, 3상 고정자 권선은 서로 120도의 전기각 차이에 따라 쉘에 분포되어 있으며, 회전자 권선은 두 개의 극 클로로 구성됩니다.회전자 권선이 직류에 연결되면 여자되고 두 극 클로는 N극과 S극을 형성합니다.자기장 선은 N극에서 시작하여 공극을 통해 고정자 코어로 들어가 인접한 S극으로 돌아갑니다.회전자가 회전하면 회전자 권선이 자기력선을 절단하고 고정자 권선에서 120도의 전기각 차이를 갖는 사인파 기전력, 즉 3상 교류를 생성한 다음 다이오드로 구성된 정류 소자를 통해 직류 출력으로 변환합니다.
스위치가 닫히면 배터리가 먼저 전류를 공급합니다. 회로는 다음과 같습니다.
배터리 양극 → 충전 표시등 → 레귤레이터 접점 → 여자 권선 → 인두기 → 배터리 음극. 이때 전류가 흐르기 때문에 충전 표시등이 켜집니다.
그러나 엔진 시동 후 발전기 속도가 증가함에 따라 발전기 단자 전압도 증가합니다. 발전기 출력 전압이 배터리 전압과 같아지면 발전기의 "B" 단자와 "D" 단자의 전위가 같아지는데, 이때 두 단자의 전위차가 0이므로 충전 표시등이 꺼집니다. 이는 발전기가 정상적으로 작동하고 있으며 발전기 자체에서 여자 전류가 공급되고 있음을 나타냅니다. 발전기의 3상 권선에서 생성된 3상 교류 기전력은 다이오드에 의해 정류되어 직류를 출력하여 부하에 전력을 공급하고 배터리를 충전합니다.
교류 발전기는 일반적으로 회전자, 고정자, 정류기, 엔드캡의 네 부분으로 구성됩니다.
(1) 로터
회전자의 기능은 회전 자기장을 생성하는 것입니다.
로터는 클로 폴, 요크, 자기장 권선, 컬렉터 링 및 로터 샤프트로 구성됩니다.
두 개의 클로 폴(claw pole)이 로터 축에 눌려 있으며, 두 개의 클로 폴 각각에는 6개의 새부리 모양의 자극이 있습니다. 클로 폴의 공동에는 자기장 권선(로터 코일)과 자기 요크가 배치되어 있습니다.
컬렉터 링은 서로 절연된 두 개의 구리 링으로 구성됩니다. 컬렉터 링은 회전자 축에 압착되어 축과 절연됩니다. 두 컬렉터 링은 자기장 권선의 양쪽 끝에 연결됩니다.
두 개의 컬렉터 링이 직류(브러시를 통해)로 통과하면 자기장 권선을 통해 전류가 흐르고 축 방향 자속이 발생하여 한 쪽 클로 극은 N극으로, 다른 쪽은 S극으로 자화되어 6쌍의 엇갈린 자기극을 형성합니다. 회전자가 회전하면 회전 자기장이 생성됩니다[1].
교류 발전기의 자기 회로는 다음과 같습니다. 요크 → N극 → 회전자와 고정자 사이의 공극 → 고정자 → 고정자와 회전자 사이의 공극 → S극 → 요크.
(2) 고정자
고정자의 기능은 교류를 생성하는 것입니다.
고정자는 고정자 코어와 고정자 코일로 구성됩니다.
고정자 코어는 내부 링에 홈이 있는 실리콘 강판으로 구성되며, 고정자 권선의 도체는 코어의 홈에 매립되어 있습니다.
고정자 권선은 3상으로 구성되며, 3상 권선은 별결선 또는 삼각형(고전력) 결선을 채택하여 3상 교류 전류를 생성할 수 있습니다.
3상 권선은 동일한 주파수, 동일한 진폭, 120°의 3상 기전력의 위상차를 얻기 위해 특정 요구 사항에 따라 감겨야 합니다.
1. 각 코일의 두 유효면 사이의 거리는 자극이 차지하는 공간과 같아야 합니다.
2. 각 위상 권선의 인접한 코일의 시작 모서리 사이의 거리는 한 쌍의 자극이 차지하는 거리와 같거나 배수여야 합니다.
3. 3상 권선의 시작 모서리는 2π+120o 전기각만큼 떨어져 있어야 합니다(자극 한 쌍이 차지하는 공간은 360o 전기각입니다).
국산 JF13계 발전기의 경우, 한 쌍의 자극은 6슬롯(슬롯당 60도 전기각)의 공간적 위치를 차지하고, 자극은 3슬롯의 공간적 위치를 차지하므로, 각 코일의 두 유효 측면의 위치 간격은 3슬롯이고, 코일에 인접한 각 상 권선의 시작 모서리 사이의 거리는 6슬롯이며, 3상 권선의 시작 모서리는 2슬롯, 8슬롯, 3슬롯, 14슬롯 등으로 구분할 수 있습니다.
(3) 정류기
교류 발전기 정류기의 역할은 고정자 권선의 3상 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 것입니다. 6관 교류 발전기의 정류기는 6개의 실리콘 정류 다이오드로 구성된 3상 전파 브리지 정류 회로이며, 6개의 정류관은 각각 두 개의 플레이트에 압착(또는 용접)되어 있습니다.
1. 자동차용 실리콘 정류 다이오드의 특성
(1) 대동작전류, 순방향 평균전류 50A, 서지전류 600A
(2) 높은 역전압, 역반복 피크 전압 270V, 역반복 불능 피크 전압 300V;
(3) 리드는 하나뿐입니다. 그리고 다이오드 리드 중 일부는 양(+)이고, 다이오드 리드 중 일부는 음(-)인데, 양(+) 리드선이 있는 관을 양(陽)관이라 하고, 음(陰) 리드선이 있는 관을 음(陰)관이라 하므로 정류 다이오드는 양(陽) 다이오드와 음(陰) 다이오드를 가지고 있습니다.
(4) 엔드커버
엔드 커버는 일반적으로 두 부분(전면 커버와 후면 커버)으로 나뉘며, 로터, 스테이터, 정류기, 브러시 어셈블리를 고정하는 역할을 합니다. 엔드 커버는 일반적으로 알루미늄 합금으로 주조되어 자기 누설을 효과적으로 방지하고 방열 성능이 우수합니다.
후단 커버에는 브러시, 브러시 홀더, 브러시 스프링으로 구성된 브러시 어셈블리가 있습니다. 브러시의 역할은 컬렉터 링을 통해 계자 권선으로 전원을 공급하는 것입니다.
자기장 권선(2개의 브러시)과 발전기 사이의 연결이 다르므로 발전기는 내부형과 외부형으로 구분됩니다.
1. 내부 랩 아이언 발전기: 자기장 권선 음극 브러시가 직접 랩 아이언(하우징에 직접 연결됨)을 갖는 발전기입니다.
2. 외부 클래드 발전기: 계자 권선의 두 브러시가 하우징으로부터 절연된 발전기입니다.
외부 철형발전기의 자기장 권선의 음극(음극 브러시)을 레귤레이터에 연결한 후 철을 통과시킨 후 연결합니다.
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