자동차 발전기.
자동차 발전기는 자동차의 주요 전원 공급 장치로, 엔진이 정상적으로 작동할 때 시동 모터를 제외한 모든 전기 장비에 전력을 공급하고 동시에 배터리를 충전하는 기능을 합니다.
일반적인 교류 발전기 3상 고정자 권선을 기반으로 권선 수를 늘리고 단자를 연결한 후, 3상 브리지 정류기를 추가합니다. 저속에서는 1차 권선과 연장 권선이 직렬로 출력되고, 고속에서는 1차 3상 권선만 출력됩니다.
작동 원리
교류 발전기 전체의 작동 원리
외부 회로가 브러시를 통해 계자 권선에 전원을 공급하면 자기장이 발생하여 클로 폴이 N극과 S극으로 자화됩니다. 회전자가 회전하면 고정자 권선의 자속이 교류로 변화하고, 전자기 유도 원리에 따라 고정자 3상 권선에 교류 유도 기전력이 발생합니다. 이것이 교류 발전기가 전기를 생산하는 원리입니다.
원동기(즉, 엔진)는 직류 여자 동기 발전기의 회전자를 회전시켜 n(rpm)의 속도로 회전시키고, 3상 고정자 권선에 교류 전압을 유도합니다. 고정자 권선이 전기 부하에 연결되면 모터는 교류 전력을 출력하고, 이 교류 전력은 발전기 내부의 정류 브리지를 통해 출력 단자에서 직류로 변환됩니다.
교류 발전기는 고정자 권선과 회전자 권선 두 부분으로 나뉘며, 3상 고정자 권선은 서로 120도의 전기각 차이를 두고 케이스에 배치되고, 회전자 권선은 두 개의 극봉으로 구성됩니다. 회전자 권선에 직류가 연결되면 여자되어 두 극봉이 N극과 S극을 형성합니다. 자기력선은 N극에서 시작하여 공극을 통해 고정자 코어로 들어가 인접한 S극으로 되돌아갑니다. 회전자가 회전하면 회전자 권선이 자기력선을 끊고 고정자 권선에 120도의 전기각 차이를 갖는 정현파 기전력, 즉 3상 교류를 발생시키고, 이 전류는 다이오드로 구성된 정류 소자를 통해 직류로 변환되어 출력됩니다.
스위치를 닫으면 배터리가 먼저 전류를 공급합니다. 회로는 다음과 같습니다.
배터리 양극 → 충전 표시등 → 조정기 접점 → 여자 권선 → 랩 철 → 배터리 음극. 이때 전류가 흐르면서 충전 표시등이 켜집니다.
그러나 엔진 시동 후 발전기 회전 속도가 증가함에 따라 발전기 단자 전압도 증가합니다. 발전기 출력 전압이 배터리 전압과 같아지면 발전기의 "B"단과 "D"단의 전위차가 0이 되므로 충전 표시등이 꺼집니다. 이는 발전기가 정상적으로 작동하고 있으며 여자 전류가 발전기 자체에서 공급되고 있음을 나타냅니다. 발전기의 3상 권선에서 생성된 3상 교류 기전력은 다이오드를 통해 정류되어 직류를 출력하여 부하에 전력을 공급하고 배터리를 충전합니다.
교류 발전기는 일반적으로 회전자, 고정자, 정류기 및 끝 덮개의 네 부분으로 구성됩니다.
(1) 로터
로터의 기능은 회전하는 자기장을 생성하는 것입니다.
회전자는 클로 폴, 요크, 자기장 권선, 집전 링 및 회전자 축으로 구성됩니다.
두 개의 집게형 극이 회전축에 압착되어 있으며, 각 집게형 극에는 6개의 새 부리 모양 자기극이 있습니다. 자기장 권선(회전자 코일)과 자기 요크는 집게형 극의 내부 공간에 배치됩니다.
집전 링은 서로 절연된 두 개의 구리 링으로 구성됩니다. 집전 링은 회전축에 압착되어 축과 절연됩니다. 두 집전 링은 자기장 권선의 양쪽 끝에 연결됩니다.
두 개의 컬렉터 링이 직류(브러시를 통해)에 통과하면 자기장 권선을 통해 전류가 흐르고 축 방향 자속이 생성되어 한쪽 클로 폴은 N극으로, 다른 쪽 클로 폴은 S극으로 자화되어 6쌍의 교차 자기극이 형성됩니다. 로터가 회전함에 따라 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 내륜에 홈이 있는 실리콘 강판으로 구성되어 있으며, 고정자 권선의 도체는 코어의 홈에 매립되어 있습니다.
고정자 권선은 3상으로 구성되어 있으며, 3상 권선은 스타 결선 또는 삼각 결선(고출력) 방식을 채택하여 3상 교류를 생성할 수 있습니다.
삼상 권선은 동일한 주파수, 동일한 진폭, 120°의 위상차를 갖는 삼상 기전력을 얻기 위해 특정 요구 사항에 따라 감아야 합니다.
1. 각 코일의 유효측 두 변 사이의 거리는 자기극이 차지하는 공간과 같아야 합니다.
2. 각 상 권선의 인접한 코일의 시작 가장자리 사이의 거리는 한 쌍의 자기극이 차지하는 거리와 같거나 그 배수여야 합니다.
3. 3상 권선의 시작 가장자리는 2π+120° 전기각만큼 떨어져 있어야 합니다(한 쌍의 자기극이 차지하는 공간은 360° 전기각입니다).
국내 JF13 시리즈 교류 발전기에서 한 쌍의 자극은 6개의 슬롯(슬롯당 60도 전기각)의 공간적 위치를 차지하고, 하나의 자극은 3개의 슬롯의 공간적 위치를 차지하므로, 각 코일의 유효측 두 위치 사이의 간격은 3개의 슬롯입니다. 따라서 각 상 권선의 시작 가장자리와 인접한 코일 사이의 거리는 6개의 슬롯이며, 3상 권선의 시작 가장자리는 2개, 8개, 3개, 14개 등의 슬롯으로 분리할 수 있습니다.
(3) 정류기
교류 발전기 정류기의 역할은 고정자 권선의 3상 교류를 직류로 변환하는 것입니다. 6관식 교류 발전기의 정류기는 6개의 실리콘 정류 다이오드로 구성된 3상 전파 브리지 정류 회로이며, 6개의 정류관은 각각 두 개의 판에 압착(또는 용접)됩니다.
1. 자동차용 실리콘 정류 다이오드의 특성
(1) 대용량 작동 전류, 순방향 평균 전류 50A, 서지 전류 600A.
(2) 높은 역전압, 역반복 피크 전압 270V, 역비반복 피크 전압 300V.
(3) 리드는 하나뿐입니다. 다이오드 리드 중 일부는 양극이고 일부는 음극입니다. 양극 리드가 있는 튜브를 양극 튜브라고 하고 음극 리드가 있는 튜브를 음극 튜브라고 합니다. 따라서 정류 다이오드에는 양극 다이오드와 음극 다이오드가 있습니다.
(4) 끝덮개
엔드 커버는 일반적으로 전면 커버와 후면 커버 두 부분으로 나뉘며, 회전자, 고정자, 정류기 및 브러시 어셈블리를 고정하는 역할을 합니다. 엔드 커버는 일반적으로 알루미늄 합금으로 주조되어 자성 누설을 효과적으로 방지하고 우수한 방열 성능을 제공합니다.
후면 커버에는 브러시, 브러시 홀더 및 브러시 스프링으로 구성된 브러시 어셈블리가 장착되어 있습니다. 브러시의 역할은 컬렉터 링을 통해 전원을 계자 권선으로 전달하는 것입니다.
자기장 코일(두 개의 브러시)과 발전기 사이의 연결 방식이 다르기 때문에 발전기는 내부형과 외부형으로 나뉩니다.
1. 내부 랩철 발전기: 자기장 권선 음극 브러시가 랩철에 직접 연결된(하우징에 직접 연결된) 발전기.
2. 외피형 발전기: 계자 권선의 브러시 두 개 모두 하우징으로부터 절연된 발전기.
외부 철형 발전기의 자기장 권선의 음극(음극 브러시)은 조절기에 연결되고, 조절기를 통과한 후 철이 연결됩니다.
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