在普通（6管）交流发电机的基础上加装两只整流二极管，就变成了8管交流发电机。连接在交流发电机中性点N与输出端子B以及与搭铁端子E之间的两只整流二极管，称为中性点二极管，如图3－15中的VD7、VD8。
图3-15 中性点瞬时电压uN高于输出电压U时的电流路径
【知识链接】
1.中性点输出电压分析
在定子绕组采用Y形连接的交流发电机中，其中性点N不仅具有直流电压，而且包含交流电压成分。其原因是当交流发电机空载时，鸟嘴形磁极使磁场分布近似为正弦曲线，从而使三相感应电动势的波形接近正弦波。
当交流发电机输出电流时，电枢反应（定子绕组输出电流产生的磁场对磁场电流产生的磁场的影响称为电枢反应）、漏磁通、铁磁物质的磁饱和以及整流二极管的非线性特性等因素，将会导致交流发电机内部磁通的分布变为非正弦分布，从而造成交流发电机感应电动势和输出电压的波形产生畸变，相电压的实际波形如图3－16（a）所示。利用数学方法可以分析证明，输出电压畸变的波形可以认为是由图3－16（b）所示的正弦基波和图3－16（c）所示的三次谐波（波形频率为基本频率3倍的波）叠加而成的。
图3-16 交流发电机输出电流时的相电压波形
（a）相电压畸变波形；（b）相电压正弦基波波形；（c）三次谐波波形
如果将交流发电机三相绕组输出电压波形进行分解，就可得到图3－17所示的三相电压的基波电压和三次谐波电压波形。由图可见，尽管三相电压的基波相位差为120°（电角度），各相的三次谐波之间的相位是相同的（相位差为0）。
图3-17 各相绕组的基波与三次谐波
（a）第1相波形；（b）第2相波形；（c）第3相波形
当三相绕组采用Y形连接时，因为线电压（输出电压）是两相电压之差，而三次谐波电压大小相等，相位相同，可以互相抵消，所以交流发电机对外输出的电压反映不出三次谐波电压。但相电压可以反映出三次谐波电压，且该三次谐波电压的幅度随交流发电机转速的升高而增大，如图3－18所示。(www.xing528.com)
由图3－18可见，中性点电压是由三相正弦基波电压整流得到的直流电压UN和三次谐波电压（交流电压）uN叠加而成的。当交流发电机转速升高到一定程度（超过2 000 r／min）时，交流电压的最高瞬时值就可能超过交流发电机的直流输出电压U，最低瞬时值则可能低于搭铁端电压（0）。如果在中性点与交流发电机输出端子B以及与搭铁端子E之间分别连接一只整流二极管，那么，当交流电压高于交流发电机输出电压U或低于0时就可向外输出电流。
图3-18 不同转速时中性点电压波形
2.增大输出功率的原理
8管交流发电机增大输出功率原理如下：
当中性点的瞬时电压uN高于输出电压平均值U时，二极管VD7导通，从中性点输出的电流如图3－15中箭头方向所示。其电路为：定子绕组→中性点二极管VD7→输出端子B→负载和蓄电池→负极管→定子绕组。
当中性点瞬时电压uN低于0（搭铁电位）时，二极管VD8导通，流过中性点二极管VD8的电流如图3－19中箭头方向所示。其电路为：定子绕组→正极管→输出端子B→负载和蓄电池→中性点二极管VD8→定子绕组。
图3-19 中性点瞬时电压uN低于0时的电流路径
由此可见，只要在中性点处连接两只整流二极管，就可利用中性点输出的交流电压来增加交流发电机的输出电流，如图3－20所示，从而增大交流发电机的输出功率。
【特别提示】
试验表明，在不改变交流发电机基本结构的情况下，加装两只整流二极管后，当交流发电机中高速（交流发电机转速超过2 000 r／min，发动机转速大约超过800 r／min）时，其输出功率与额定功率相比就可增大11%～15%。
图3-20 交流发电机输出电流比较
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