交流发电机性能改善方法

联结的交流发电机中，其中性点N不仅具有直流电压（等于发电机直流输出电压的一半），而且还包含有交流电压成分。其原因如下：

当交流发电机空载时，由于鸟嘴形磁极使磁场分布近似为正弦曲线，从而使其三相感应电动势接近于正弦波。而当发电机正常工作有电流输出时，由于电枢反应的强弱、漏磁、铁磁物质的磁饱和以及整流二极管的非线性特性等因素，将会使交流发电机内的磁通变为非正弦分布，从而造成交流发电机感应电动势和输出电压的波形畸变。

图2-32 有输出电流时的畸变波形与其分解

a）相电压畸变波形 b）相电压基波 c）三次谐波

图2-33 各项绕组的基波和三次谐波

如图2-32a所示为某一相电压的实际波形，可以认为这一畸变波形是由正弦基波（见图2-32b）和三次谐波（频率为基本频率的3倍，如图2-32c所示）叠加而成。由图2-33可看出，尽管三相电压的基波相位相差120°，而各相的三次谐波之间的相位却是相同的，由于三相绕组采用联结时，线电压是两相电压之差，而三次谐波电压大小相等，相位相同，可互相抵消，故对外输出的电压反映不出三次谐波电压，但相电压可测出三次谐波电压，并且该三次谐波电压的幅度随发电机转速的升高而升高。由此可见，中性点电压为三相基波电压整流得到的直流分量和三次谐波交流分量的叠加，如图2-34所示。

当发电机转速升高到一定程度（超过2000r/min）时，交流分量的最高瞬时值有可能超过发电机的直流输出电压U_B，最低瞬时值则可能低于搭铁端电压（0V），可见在这种情况下，该处的交流分量中高于发电机输出电压U_B和低于0V时便有可能向外输出。

图2-34 不同转速时中性点电压变化波形(www.xing528.com)

在普通交流发电机的基础上加装两只整流二极管，就成为八管交流发电机，如天津夏利TJ7100、TJ7130型轿车用JFZ1542型14V 45A交流发电机。加装的两只整流二极管在中性点N和发电机的“B+”端以及搭铁端“E”之间，这两只二极管称为中性点二极管。如图2-35中的VD₇和VD₈，其工作原理如下：

图2-35 中性点二极管及其电流通路

a）中性点电压高于U_B时 b）中性点电压低于0V时

1）当中性点的瞬时电压高于发电机的输出电压U_B时（在中性点电压低于U_B时，发电机的输出电压要加到VD₇的负极上，达不到其导通电压，VD₇不导通，只有当中性点的输出电压高于U_B时，VD₇才导通，忽略VD₇的管压降，同理可解释VD₈），二极管VD₇导通，电流经VD₇、负载以及三个负极二极管中的一只后经某一相绕组形成回路，如图2-35a中箭头所示。

2）当中性点的瞬时值电压低于0V时，二极管VD₈导通，电流则从某一相出发，经该相的正极二极管、B+端、负载、搭铁，最后经二极管VD₈回到中性点而形成回路，如图2-35b中箭头所示。

由此可见，在不改变发电机结构的情况下，只要在中性点处接入两个中性点二极管，便可利用中性点电压来增加发电机的输出电流，图2-36所示为有、无中性点二极管某发电机输出电流的对比，可见在中高速时，有中性点二极管的交流发电机输出电流可增加10%～15%。

图2-36 有、无中性点二极管发电机输出电流的对比