INTELLIGENCE
论汽车交流发电机中性点的应用与发展
吉林科技职业技术学院 郭大勇
摘 要：与直流发电机相比，交流发电机具有质量轻、体积小、低速充电性能好、结构简单、便于维修等特点，故此汽车当中应用的发电机基本都是交流发电机。在采用三相绕组连接方式的汽车交流发电机中都会有中性点，碓该中性点进行合理使用能够为充电指示灯继电器提供电源，同时还可通过接入二极管的方式来进一步提高发电机的输出电流。基于此点，本文就汽车交流发电机中性点的应用于发展进行浅谈。
关键词：汽车 交流发电机 中性点
科 技 天 地
一、汽车交流发电机中性点的作用原理
汽车交流发电机中性点的作用原理主要是针对于中性点二级管而言的，当发电机在高速运转的状态下时，中性点二级管能够使其输出功率提升10-15%。下面对中心点二级管的作用原理进行分析。通常情况下，在汽车交流发电机的三相绕组上基本都存在一定的电阻和感抗，电阻值和感抗值会随着发电机转速的提升而不断增大，从而会导致每一相绕组上的阻抗电压随转速及输出电流的增大而增大。在转速和电流达到一定值时，会造成该电阻无法向外输出电能，并且还会消耗另外绕组上的电能，致使发电机的电能损耗增大，进而造成整体输出功率降低。若是将容量相同且差异过大的两块电池一串联的方式连接在一起使用，当输出电流增大时，容量较低的电池供电能力便会逐渐减弱，一旦电池的电动势小于内阻上的电压降时，该电池不仅会丧失正常的供电能力，而且还会成为另一块大容量电池的负载，消耗该电池中的电能，进而使整个电池组的损耗增大，输出效率便会随之降低。而通过在整流电路上加装两个中性点二极管后，便可以获得具有中性点二极管的整流电路。借助中性点二极管的适时导通，便可以消除输出然组的短路现象，这样能够有效地防止该绕组对其他绕组的电能消耗，进而达到减少发电机绕组损失、增大发电机输出功率的目的。想要使中性点二极管发挥出应有的作用，其转速条件如下：发电机转速应当达到空载转速的3.3倍以上。这也正是为何所有带中性点二极管的交流发电机额定转速都在空载转速4-5倍以上的主要原因。如捷达、奥迪等汽车使用的带有中性点二极管的交流发电机，其空载转速为1050r/min，而额定转速为6000r/min，后者将近是前者的6倍。在实际应用过程中，为了充分发出中性点二极管的整体作用，必须确保在额定输出的前提下，负载绕组小于定子绕组阻抗的1/2。
汽车交流发电机中性点二极管作用的主要因素有发电机的转速、定子然组电感、负载电阻以及磁极对数等等。现阶段，在发电机转速不断提高以及汽
车上用电设备不断增多的前提下，中性点二极管作用的角度范围也随之不断增大。发电机上定子绕组的电感值越大、磁极对数越多，中性点二极管所能够起到的作用范围就会越大，上述两者均属于结构因素，为此，在制造过程中应当对其具体数值予以充分考虑后在进行确定。这样有利于提高中性点二极管的应用效果。
二、汽车交流发电机中性点的具体应用及其发展
（一）直流成分的应用
充电指示灯继电器磁化线圈的其中一端与交流发电机的中性点继续拧连接，另一端搭铁，将常闭触电与指示灯进行串联。当接通点火开关以后，如果不启动发电机的话，那么发电机便不会运转，此时中性点的电压为零而充电指示灯继电器也不会出现 任何动作，常闭触电则会始终保持闭合状态。在这一前提条件下，电流一般会分为以下两路：其一，蓄电池正极→点火开关→充电指示灯→继电器常闭触电→搭铁→蓄电池负极。在这一路中，电流能够形成一个完整的回路，充电指示灯点亮则表示发电机并未运转，指示灯线路正常；其二，蓄电池正极→点火开关→调节器→电刷→励磁绕组→电刷→搭铁→蓄电池负极。在这一路中，电流给励磁绕组提供相应的激磁，为发电机的正常供电做好准备。当发电机启动以后，其进入正常运转状态，当输出电压升高并超出蓄电池电压时，中性点指示灯继电器便会发生动作，此时常闭触电会被线吸开，进而切断指示灯回路，指示灯熄灭则表示发电机处于正常发电状态，同时向蓄电池充电。如果发电机不发电或是输出的电压比蓄电池电压低的话，其中性点输出电压为零或是低于指示灯继电器动作电压，这是常闭触电仍旧会处于闭合状态，充电指示灯常亮，表示蓄电池未充电。需要注意的是，通常情况下，指示灯继电器在设计时，动作电压基本都是6-7V 左右，如果释放电压低于6V，那么该继电器不可用12V 或是24V 的普通车用继电器替代。在具体应用过程中，为尽可能降低发电机、指示灯继电器以及调节器等主要部件的连接导线，并减低因接线错误引发的故障几率，可将指
示灯继电器与电磁振动调节器组合成为一个整体，并将其装于一个客体当中，使之形成双功能的组合继电器。目前，在电子技术水平不断提高的同时，这种组合式继电器基本实现了电子模块化控制。
（二）交流成分的应用
交流成分应用的最终目的是为了进一步提高发电机的输出功率。当汽车交流发电机处于高速运转状态时，中性点位置处一般会有比较明显的交流成分，这是因为发电机空载时，磁极会使周围的磁场分布呈正弦曲线，这样感应电动势便会接近正弦波。当发电机处于正常运行状态并有电流输出时，由于一些因素的影响，如电枢反应强弱、整流二极管的非线性等等，会使发电机磁通转变为非正弦分布，这样便会导致发电机感应电动势以及输出电压波形发生畸变。
（三）中性点的应用发展
从三相绕组上的任意一端引出一个点作为P。并分别从各端引出P1、P2、和P3三个点，再从星型接法的中性点引起一点P 作为Pn，以上各点均属于三个负极二极管整流以后获得的直流电压，按照这一前提条件可进行以下应用：其一，在发电机转速不断升高并超出蓄电池的额定电压时，P段的电压信号会使三极管截止，此时充电指示灯便会熄灭，并向用电设备进行供电；其二，当发电机处于正常运行状态时，集成电路会使调节器处于正常工作，这样便可以防止电压过高的情况发生。参考文献：
[1] 张亚：《关于交流发电机中性点输出对电机温升影响的探讨》，《汽车电器》，2010(4)。
[2] 于明进、王利生：《汽车交流发电机中性点二极管作用原理探究》，《山东交通学院学报》，2009(14)。
[3] 邓海英：《Y联接汽车发电机中性点电压及其波形图分析》，中南林业科技大学，2007(7)。
[4] 王启瑞：《交流发电机中性点的浅析及其应用》，《汽车发电机设计与研究》，2009(10)。
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论汽车交流发电机中性点的应用与发展
吉林科技职业技术学院 郭大勇
摘 要：与直流发电机相比，交流发电机具有质量轻、体积小、低速充电性能好、结构简单、便于维修等特点，故此汽车当中应用的发电机基本都是交流发电机。在采用三相绕组连接方式的汽车交流发电机中都会有中性点，碓该中性点进行合理使用能够为充电指示灯继电器提供电源，同时还可通过接入二极管的方式来进一步提高发电机的输出电流。基于此点，本文就汽车交流发电机中性点的应用于发展进行浅谈。
关键词：汽车 交流发电机 中性点
科 技 天 地
一、汽车交流发电机中性点的作用原理
汽车交流发电机中性点的作用原理主要是针对于中性点二级管而言的，当发电机在高速运转的状态下时，中性点二级管能够使其输出功率提升10-15%。下面对中心点二级管的作用原理进行分析。通常情况下，在汽车交流发电机的三相绕组上基本都存在一定的电阻和感抗，电阻值和感抗值会随着发电机转速的提升而不断增大，从而会导致每一相绕组上的阻抗电压随转速及输出电流的增大而增大。在转速和电流达到一定值时，会造成该电阻无法向外输出电能，并且还会消耗另外绕组上的电能，致使发电机的电能损耗增大，进而造成整体输出功率降低。若是将容量相同且差异过大的两块电池一串联的方式连接在一起使用，当输出电流增大时，容量较低的电池供电能力便会逐渐减弱，一旦电池的电动势小于内阻上的电压降时，该电池不仅会丧失正常的供电能力，而且还会成为另一块大容量电池的负载，消耗该电池中的电能，进而使整个电池组的损耗增大，输出效率便会随之降低。而通过在整流电路上加装两个中性点二极管后，便可以获得具有中性点二极管的整流电路。借助中性点二极管的适时导通，便可以消除输出然组的短路现象，这样能够有效地防止该绕组对其他绕组的电能消耗，进而达到减少发电机绕组损失、增大发电机输出功率的目的。想要使中性点二极管发挥出应有的作用，其转速条件如下：发电机转速应当达到空载转速的3.3倍以上。这也正是为何所有带中性点二极管的交流发电机额定转速都在空载转速4-5倍以上的主要原因。如捷达、奥迪等汽车使用的带有中性点二极管的交流发电机，其空载转速为1050r/min，而额定转速为6000r/min，后者将近是前者的6倍。在实际应用过程中，为了充分发出中性点二极管的整体作用，必须确保在额定输出的前提下，负载绕组小于定子绕组阻抗的1/2。
汽车交流发电机中性点二极管作用的主要因素有发电机的转速、定子然组电感、负载电阻以及磁极对数等等。现阶段，在发电机转速不断提高以及汽
车上用电设备不断增多的前提下，中性点二极管作用的角度范围也随之不断增大。发电机上定子绕组的电感值越大、磁极对数越多，中性点二极管所能够起到的作用范围就会越大，上述两者均属于结构因素，为此，在制造过程中应当对其具体数值予以充分考虑后在进行确定。这样有利于提高中性点二极管的应用效果。
二、汽车交流发电机中性点的具体应用及其发展
（一）直流成分的应用
充电指示灯继电器磁化线圈的其中一端与交流发电机的中性点继续拧连接，另一端搭铁，将常闭触电与指示灯进行串联。当接通点火开关以后，如果不启动发电机的话，那么发电机便不会运转，此时中性点的电压为零而充电指示灯继电器也不会出现 任何动作，常闭触电则会始终保持闭合状态。在这一前提条件下，电流一般会分为以下两路：其一，蓄电池正极→点火开关→充电指示灯→继电器常闭触电→搭铁→蓄电池负极。在这一路中，电流能够形成一个完整的回路，充电指示灯点亮则表示发电机并未运转，指示灯线路正常；其二，蓄电池正极→点火开关→调节器→电刷→励磁绕组→电刷→搭铁→蓄电池负极。在这一路中，电流给励磁绕组提供相应的激磁，为发电机的正常供电做好准备。当发电机启动以后，其进入正常运转状态，当输出电压升高并超出蓄电池电压时，中性点指示灯继电器便会发生动作，此时常闭触电会被线吸开，进而切断指示灯回路，指示灯熄灭则表示发电机处于正常发电状态，同时向蓄电池充电。如果发电机不发电或是输出的电压比蓄电池电压低的话，其中性点输出电压为零或是低于指示灯继电器动作电压，这是常闭触电仍旧会处于闭合状态，充电指示灯常亮，表示蓄电池未充电。需要注意的是，通常情况下，指示灯继电器在设计时，动作电压基本都是6-7V 左右，如果释放电压低于6V，那么该继电器不可用12V 或是24V 的普通车用继电器替代。在具体应用过程中，为尽可能降低发电机、指示灯继电器以及调节器等主要部件的连接导线，并减低因接线错误引发的故障几率，可将指
示灯继电器与电磁振动调节器组合成为一个整体，并将其装于一个客体当中，使之形成双功能的组合继电器。目前，在电子技术水平不断提高的同时，这种组合式继电器基本实现了电子模块化控制。
（二）交流成分的应用
交流成分应用的最终目的是为了进一步提高发电机的输出功率。当汽车交流发电机处于高速运转状态时，中性点位置处一般会有比较明显的交流成分，这是因为发电机空载时，磁极会使周围的磁场分布呈正弦曲线，这样感应电动势便会接近正弦波。当发电机处于正常运行状态并有电流输出时，由于一些因素的影响，如电枢反应强弱、整流二极管的非线性等等，会使发电机磁通转变为非正弦分布，这样便会导致发电机感应电动势以及输出电压波形发生畸变。
（三）中性点的应用发展
从三相绕组上的任意一端引出一个点作为P。并分别从各端引出P1、P2、和P3三个点，再从星型接法的中性点引起一点P 作为Pn，以上各点均属于三个负极二极管整流以后获得的直流电压，按照这一前提条件可进行以下应用：其一，在发电机转速不断升高并超出蓄电池的额定电压时，P段的电压信号会使三极管截止，此时充电指示灯便会熄灭，并向用电设备进行供电；其二，当发电机处于正常运行状态时，集成电路会使调节器处于正常工作，这样便可以防止电压过高的情况发生。参考文献：
[1] 张亚：《关于交流发电机中性点输出对电机温升影响的探讨》，《汽车电器》，2010(4)。
[2] 于明进、王利生：《汽车交流发电机中性点二极管作用原理探究》，《山东交通学院学报》，2009(14)。
[3] 邓海英：《Y联接汽车发电机中性点电压及其波形图分析》，中南林业科技大学，2007(7)。
[4] 王启瑞：《交流发电机中性点的浅析及其应用》，《汽车发电机设计与研究》，2009(10)。
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