汽车交流发电机

项目零件和材料

• 汽车交流发电机（需要一台，但推荐两台）

旧交流发电机可以在汽车报废场以低价获得。为了您的方便，许多码已经从汽车上拆下交流发电机。我没有 建议全价购买一台新的交流发电机，因为使用过的发电机组的成本要低得多，而且功能与本实验的目的一样。

我强烈建议使用 Delco-Remy 品牌的交流发电机。这是通用汽车（GMC、雪佛兰、凯迪拉克、别克、奥兹莫比尔）车辆上使用的类型。自 1960 年代初以来，Delco-Remy 生产了一种特殊型号，几乎没有设计变化。这是一个非常 位于失事场中的通用装置，非常易于使用。

如果您有两台交流发电机，您可以将一台用作发电机，另一台用作电动机。准备交流发电机作为三相发电机和作为三相电动机所需的步骤是相同的​​。

交叉引用

电路课程 ，第1卷，第14章：“磁与电磁”

电路课程 ，第 2 卷，第 10 章：“多相交流电路”

学习目标

• 确定电磁的影响
• 确定电磁感应的影响
• 说明真实电磁机器的构造
• 说明三相绕组的构造和应用

汽车交流发电机原理图

汽车交流发电机是一种三相发电机，内置由六个二极管组成的整流电路。当滑轮（大多数人称其为“皮带轮”）通过连接到汽车发动机曲轴的皮带旋转时，磁铁旋转经过一组固定的三相绕组（称为定子 )，通常以 Y 配置连接。

旋转磁铁实际上是电磁铁，而不是永久磁铁。交流发电机采用这种方式设计，以便控制磁场强度，从而可以独立于转子速度控制输出电压。

这个转子磁铁线圈（称为磁场线圈 , 或者干脆field ) 由电池供电，因此只需将少量电能输入交流发电机即可使其产生大量输出功率。

电力通过一对同心安装在轴上的铜“滑环”传导到旋转磁场线圈，由固定的碳“刷”接触。电刷通过弹簧压力与滑环紧密接触。

许多现代交流发电机都配备了内置“调节器”电路，可自动打开和关闭转子线圈的电池电源以调节输出电压。如果您为实验选择的交流发电机中存在该电路，则该电路是不必要的，如果留在原地，只会妨碍您的学习。

随意“手术移除”它，只需确保您可以接触到电刷端子，以便您可以在完全组装好的交流发电机的情况下为励磁线圈供电。

汽车交流发电机图

实验说明

首先，请查阅汽车维修手册，了解交流发电机的具体细节。您现在正在阅读的书中提供的文档尽可能通用，以适应不同品牌的交流发电机。您可能需要更具体的信息，最好从服务手册中获取。

在本实验中，您将把电线连接到交流发电机内部的线圈，并将它们延伸到交流发电机外壳外，以便轻松连接到测试设备和电路。很遗憾，厂家提供的接线端子不适合我们这里的需要，需要自己进行接线。

拆开装置并找到连接两个碳刷的端子。将一对电线焊接到这些端子（尺寸至少为 20 号）并将这些电线穿过交流发电机外壳的通风孔，确保在重新组装和使用交流发电机时它们不会被旋转的转子卡住。

找到来自定子绕组的三相线路连接并将电线连接到它们，将这些电线通过一些通风孔延伸到交流发电机外壳外。使用方便处理这些电线的最大规格电线，因为它们可能承载大量电流。

与励磁线一样，它们的布线方式应使转子可以在重新组装交流发电机时自由转动。定子绕组线端子易于定位：它们中的三个连接到二极管组件上的三个端子，通常带有焊接到导线末端的“环形接线片”端子。

我建议您将环形接线片端子焊接到电线上，并将它们与定子线端一起连接在接线螺母下方，以便每个二极管块端子固定两个环形接线片。

重新组装交流发电机，注意将碳刷固定在缩回位置，以便转子在重新插入时不会损坏它们。在 Delco-Remy 交流发电机上，后壳半部以及刷架组件的前部都有一个小孔，可以通过该小孔插入回形针或细线，以抵抗弹簧压力将刷子固定回来.有关交流发电机组装的更多详细信息，请参阅服务手册。

组装好交流发电机后，尝试旋转轴并听听是否有任何表明零件碰撞或电线被缠住的声音。如果有这样的问题，再拆开，改正。

如果它应该自由旋转，请将两根“场”线连接到 6 伏电池。将电压表连接到三相线路连接中的任意两个：

将万用表设置为“直流电压”功能，慢慢 旋转交流发电机轴。当轴转动时，电压表读数应在正负之间交替：产生非常缓慢的交流电压（交流电压）的证明。如果此测试成功，请将万用表切换到“交流电压”设置并重试。尝试缓慢和快速地旋转轴，比较两种情况下的电压表读数。

将三相线路中的任意两根短路，然后尝试旋转交流发电机。您应该注意到的是，交流发电机轴变得更加难以旋转。您通过短路产生的沉重电力负载会在交流发电机上造成沉重的机械负载，因为机械能会转化为电能。

现在，尝试将 12 伏直流电连接到现场电线。重复上述直流电压表、交流电压表和短路测试。您注意到哪些差异？

找到某种对极性不敏感的 6 或 12 伏负载，例如小型白炽灯，并将它们连接到三相线路。将一根细绳或粗绳绕在滑轮（“滑轮”）的凹槽上并快速旋转交流发电机，负载应起作用。

如果您有第二台交流发电机，请像修改第一台交流发电机一样对其进行修改，将您自己的五根电线分别连接到场刷和定子线端子。然后您可以将其用作三相电机，由第一台交流发电机供电。

将第一台交流发电机的每条三相线路导线连接到第二台交流发电机的相应导线。将一台交流发电机的励磁导线连接到 6 伏电池。该交流发电机将成为发电机。将绳子缠绕在滑轮上，准备旋转它。将第二台交流发电机的两根励磁线短接在一起。这个交流发电机将是电机：

在观察电机轴旋转的同时旋转发电机轴。尝试反转任意两个 两个单元之间的三相线路连接并再次旋转发电机。这次有什么不同？

将电机单元的励磁线连接到 6 伏电池（如果电池足够强大，可以同时提供几安培的电流，您可以将此励磁与发电机组的励磁并联连接到相同的电池端子上）线圈会拉在一起）。这将磁化电机的转子。再次尝试旋转发电机并注意操作中的任何差异。

在第一个电机设置中，励磁线简单地短接在一起，电机起到感应电机的作用 .在第二个设置中，电机的转子被磁化，它用作同步电机 .

让您的改装交流发电机更上一层楼

如果您感觉特别有野心并且精通金属制造技术，您可以通过将修改后的交流发电机连接到自行车来制作您自己的大功率发电机平台。我已经建立了一个看起来像这样的安排：

后轮用长驱动发电机滑轮 V带。这条腰带还支撑着自行车的后部，在骑车人蹬车时保持恒定的张力。发电机悬挂在钢支撑结构上（我使用焊接的 2 英寸方管，但框架可以用木材制成）。这台机器不仅实用，而且足够可靠，可以用作健身机，而且造价低廉：

您可以在自行车装置后面（在照片的左下角）看到一排三个 12 伏的“RV”灯泡，我在将自行车用作健身器材时将其用作负载。自行车前部安装了一组三个开关，可以在骑行时打开和关闭负载。

通过对产生的三相交流电进行整流，可以让交流发电机用直流电压为自己的励磁线圈供电，从而无需电池。但是，启动时仍然需要一些独立的直流电压源，因为励磁线圈必须在之前通电 可以生产任何交流电源。

相关工作表：

• 交流发电机理论工作表
• 多相电力系统工作表