Car Alternator

汽车交流发电机的基础知识解释

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了解交流发电机的工作原理。该装置是每个内燃机车辆电气系统的重要组成部分。188bet官方网站所以,它做了什么以及它如何工作。在本文中,我们将看看典型的汽车交流发电机,了解它是如何工作的,主要部分以及我们使用它们的原因以及为什么。

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What is an Alternator

交流发电机看起来像这样。我们在汽车的发动机舱内找到交流发电机。

Alternator

The shaft of the alternator is connected to the engine via a belt and pulley. When the engine is running, the shaft of the alternator is forced to rotate, this rotation generates electricity.

交流发电机解释了

交流发电机产生一种称为AC或交流电流的电力,这就是它被称为交流发电机的原因。通过AC电力,电子电流不断地向后流动。这是您在您的房屋内的电源插座中找到相同类型的电力,但您的房屋中的电压高得多。

然而,汽车内的所有电气部件都使用了188bet官方网站称为DC或直流电的另一种电力。通过这种类型的电力,电子在一个方向上流动,这与从电池中获得的电相同。

Rectifier

因此,交流发电机通过整流器将交流电转换成直流电流。交流发电机的输出电压随着汽车的速度而变化,因此交流发电机也使用调节器来限制它并保持近恒定的输出。

Why is an Alternator Used

Every modern vehicle needs electricity to operate, this is used to power things such as the lights, music system, electric windows, window wipers etc.

Electrical Components use DC

The engine combusts fuel. This is used to turn the crankshaft and propel the vehicle along. The engine only provides mechanical force, it does not produce electricity. So, we need a way to power all the electrical devices within the vehicle and that’s where the alternator comes in.

在发动机湾,我们还可以找到12V铅酸电池。这符合化学能的形式,它不储存电力。

汽车电池

顺便说一下,我们涵盖了汽车电池如何完美地工作,检查出来HERE

当发动机关闭时,电池为汽车提供电气部件。188bet官方网站这将耗尽电池。

当汽车开始时,电池为启动电机提供大量电流,该电动机转动飞轮并启动发动机。由于旋转起动电机所需的电流所需的电流,电池再次部分地排出电池。

发动机开始

Once the engine is running, the alternator is used to recharge the battery so that it has enough stored energy to start the engine again in future. The alternator will also power the cars electrical devices while the engine is running.

发动机运转

如果电池放电太长,则无法提供启动起动电机所需的大电流,并且汽车需要跳转。

发动机关闭

The Main Parts

让我们看看交流发电机的主要部分。在单元的前面,我们找到了滑轮。这是一个具有切割成的凹槽,其有助于抓住从发动机提供旋转力的带。

滑轮

带轮轮附接到轴,该轴穿过交流发电机的整个长度。

内部部件保持在主壳体内。壳体由2个零件,前后支架组成。有一些槽切入壳体中以允许空气通过并去除产生的不需要的热量。

Casing

在单元的后面,我们有电气连接。188bet官方网站有许多不同的设计,但这是一个简单的3个线设计的一个例子,内部稳压器和整流器具有以下终端:

B终端。这是电池充电的输出。
码头。这允许调节器感测电压。
F终端。这与点火连接并在启动时向电磁铁提供初始电源。

Terminals

为了完成电路,电力将通过汽车框架流回电池的负端子。

As this unit has an internal regulator and rectifier, we find these components at the rear of the unit, usually under a protective cover. We’ll see those in more detail shortly.

通过拆除外壳,我们可以在设备内看到。我们看到的第一件事是定子。定子是静止的,不旋转。

定子

这包括许多层叠板,其具有周边边缘的槽的图案。

层压板

Then we find 3 separate sets of copper wires which are wound between these slots in a certain order. One end of each coil is connected together to form a neutral point, this is a star configuration.

星形配置

每个线圈组将产生单一的AC电量,总共提供3个相位。每个线圈的另一端穿过壳体并连接到整流器。

交流发电机产生交流交流电,但汽车的电池和电气设备需要DC。188bet官方网站因此整流器将转换为直流电力。

在交流发电机的中心,我们发现另一个线圈缠绕在铁芯上并连接到轴。轴还握住两个滑环。滑环连接到线圈的相对端。在后壳内,我们找到一些刷子。这些是一些弹簧加载的碳块,其向外推动以摩擦滑环以形成电连接。188bet官方网站汽车电池通过刷子最初为线圈提供电力。当电力通过线圈时,它产生电磁场。

Centre of Alternator

为了增强这种电磁场,将两根铁爪放置在彼此互锁的线圈的一端。一端将成为北极,另一端将成为南极。

Electromagnetic Field

当电磁铁附接到转子轴时。当发动机转动轴时,它还旋转了定子的线圈的电磁铁。这将导致定子线圈产生电流,因此产生电。

Once the alternator is generating electricity, the alternator is able to power the electromagnet by itself via a diode trio which converts the 3 phase AC electricity into DC.

由交流发电机产生的电压和电流随着VEECHINAL的速度而变化,车辆的速度越快,曲柄轴旋转速度越快,而且变速器旋转速度较快,这增加了电压和电流。为了控制这一点,使用另一个组件称为安装在单元后部的调节器。

这是一个集成电路板,其监视交流发电机的输出并改变流过电磁铁的电流以控制其强度。电磁铁的强度可用于改变交流发电机的输出。

Regulator

How Electricity is Generated Within the Alternator

电是电线中的电子流。铜线由百万和数百万铜原子制成。每个原子都有一个自由的电子。这是能够在其他原子之间自由移动的电子。它确实自身移动到其他原子,但这在任何一个和所有方向上都是随机发生的。

我们需要大量的电子以相同的方向流动,我们通过在电线的两端施加电压差来实现这一点。这迫使电子流动。如果我们反转电池,电子在相反方向上流动。

当电线通过电线时,电磁场围绕电线产生电磁场。如果我们在电线周围放置一些圆规并通过它,请通过磁场对齐。如果我们反转电流方向,磁场反转,罗盘改变方向。

如果丝网包裹在线圈中,则磁场变强。电线的每个横截面仍然产生电磁场,但它们一起结合形成更大,更强,磁场。电磁铁产生北极和南极,就像永久磁铁一样,我们可以再次使用一些指南针来看待这一点。如果我们增加线圈的电流,则电磁场增加。

我们也可以做到这一点。如果我们通过磁铁通过线圈,在线圈中产生电流。电流表上的表盘表示在向前方向流动的电流,因此产生DC或直流电。当磁铁停止移动时,拨号返回为零。当磁铁沿相反方向移动时,电流以相反的方式流动,并且表盘表示反向电流。

If we move the magnet in and out repeatedly, the current will therefore alternate between flowing forwards and backwards. This is how AC or alternating current in generated. The current is alternating in direction.

如果我们更快地移动磁铁,则会产生更强的电流。

If we use a stronger magnet, then the current also increases.

If we use a larger coil with more turns, then this will also generate a larger current.

我们可以使用电磁铁而不是使用永磁体。当我们移动这一点时,它也会在线圈中产生交流电流。但是通过电磁铁我们可以调节电流和电压来改变磁场的强度,这让我们控制线圈中产生的电流。

而不是将磁铁移入线圈,我们可以通过旋转磁铁并将线圈放置在此方面更容易地产生电流。磁场的最强部分位于磁场线收敛的端部。通过洒在磁体上,可以通过洒氧膜锉来看磁场线。

铁锉磁铁

在两个线圈之间的磁体之间,没有产生电流,而是当磁铁开始旋转时,磁场的最强部分靠近线圈。线圈经历磁场的变化强度,这将导致越来越多的电子向前推动,直到它是最大强度。然后,磁体开始远离线圈移动,因此磁场开始减小,并且电子电流直到它再次达到零。现在磁铁的相对端开始靠近线圈,并且这将电子沿相反方向拉到最大点,然后减小返回到零。因此,如果我们在图表上绘制该电流,我们会获得一个正弦波,电流流在正面,然后是负面区域。此设置为我们提供单相交流电源。

正弦波

But, we have all this empty space between the coils, which seems a bit of a waste. So, what can we do with this space? Well, we can add more coils and create more phases to provide even more power.

如果我们从第一阶段放置另一个线圈120度旋转,则这将为我们提供第二阶段。为什么?因为线圈处于不同的角度,所以它将在不同时间体验磁场强度的变化。因此,电流将在不同时间向前和向后流动。这给了我们另一个正弦波,在不同的时间发生。

第二阶段

我们在这里仍然有空的空间,所以我们可以在从前一个创建第三阶段120度时添加另一组线圈。

If we used just a single phase, then for every rotation of the magnet, half the time the current is flowing forwards and half the time the current is flowing backwards. But with three phases, we always have a phase which is flowing forwards and always have one which is flowing backwards. Which means we can utilise this to provide more power.

三阶段

而不是具有3个独立的线圈和6根线,因为阶段始终在向前和向后切换,我们可以将线圈的端部连接在一起。然后,当变化方向时,电流将在每个线圈之间自由流动。

现在,我们正在生产3阶段交流电力。但是,汽车内的所有电路和组188bet官方网站件都使用直流或直流电。因此,我们需要将AC转换为DC,并且我们使用全桥整流器。

This is essentially just 6 diodes connected in pairs and wired in parallel. If you don’t know, diodes only allow current to flow in one direction and block the current in the reverse direction. So, with a single phase supply, for every turn of the magnet, current will only flow for half of the turn, the other half will be completely blocked.

全桥整流器

If we connected each of the 3 phases separately to a diode, then the current will flow or be blocked at different times. Therefore, we can combine the phases into a block of diodes, and only the phase nearest its maximum will be allowed to pass through. Giving us a slightly rough DC output. To smooth this out we can connect a capacitor which will basically absorb electrons and then eject electrons automatically to maintain a constant output. This gives us a constant DC supply.

顺便说一下,我们以前具有覆盖二极管,电容器和功率逆变器的方式。检查那些答案 -DIODES电容器功率逆变器。

好的,所以我们现在有一个直流输出。但是,如果磁铁连接到发动机,并且汽车加速,则磁铁将更快地旋转并且将增加输出电压和电流。我们不希望,因为它将杀死汽车内的所有电子元件。因此,我们需要一种调节电压的方法。

如果您记得,我们看到通过使用电磁铁来通过改变电压来增加或减小电磁场强度。通过改变磁铁的强度,我们可以改变线圈中产生的电压和电流。

这就是交流发电机使用电磁铁的原因,使其可以控制输出。汽车电池为电磁铁供电。尽管大多数现代交流发电机将使用二极管三重机,其将交流发电机的交流电转换为直流电,并且一旦交流发电机发电,通过电压调节器通过电压调节器为电磁铁进行为电力。

在稳压器内的电磁铁的电源上,我们发现称为晶体管的组件。电压传感器也连接到稳压器。

晶体管

The transistor is a type of electronic switch which can be turned on and off thousands of times per second by a controller. This can be used to control the amount of current flowing.

如果我们想象从电池流过线圈的电流,则在给定的时间段内处于其最大水平,然后我们获得100%电流,电磁铁的强度为100%。但是,如果我们现在使用开关使电力只流动一半的时间,那么我们得到50%的电流,因此电磁铁仅占其强度的50%。

因此,通过测量交流发电机的输出然后改变晶体管开关的打开和关闭时间,我们可以控制电流流过线圈和电磁铁的强度。这控制交流发电机产生多少电力以保持恒定的输出。

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