学习情境3 交流发电机及调节器的检修

交流发电机及调节器的 检修 学习情境3【学习目标】 1能说出汽车发电机及调节器的组成及作用； 2能认识电源系统各元件及其在汽车上的安装位置； 3能进行电源系统的维护作业； 4能进行发电机的拆装、检测与分析； 5能进行充电系统电路分析与检测； 6能进行电压调节器的检测； 7能进行电源系统故障诊断与排除； 8能进行团队成员的有效沟通与协作。 任务3.1 交流发电机及调节器的检测 两类：直流发电机交流发电机 交流发电机有：普通式交流发电机整体式交流发电机一、一、交流发电机的构造交流发电机的构造1.交流发电机的作用 发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动 机正常运转时，向所有用电设备（起动机除外）供 电，同时给蓄电池充电。 2.交流发电机的类型 1）按总体结构分 2）按整流器结构分 3）按励磁绕组搭铁型式分 3.交流发电机的构造转子、定子、整流器、前后端盖、带轮及风扇。1 1）转子）转子 是用来建立磁场的。 由两块爪极、激磁绕组、 轴和滑环等组成。 单个磁极的形状象 鸟嘴形，磁极数目有4、5、6、7对。 磁场的磁力线分布 激磁电路n定子又叫电枢，是用来产 生交流电动势的。n由铁芯和三相绕组组成 。铁芯由环状硅钢片迭压 而成。n连接方法星形连接三角连接 n在三相绕组中所产生的电 动势应是对称电动势，即 电动势的大小相等、电位 差互差120º电角度。 2 2）定子）定子3 3）整流器）整流器n由六只硅整流二极管组 成的三相桥式整流电路 。 n正极管子：元件板上（ 散热板）。n负极管子：后端盖上。 n元件板必须与后端盖绝 缘，并固定在后端盖上 用螺栓引至后端盖外部 作为发电机的火线接柱 ，标记为“B”（“A” 、“+”、或“电枢”） 。 n端盖有铝合 金制成。n装有炭刷架 和炭刷 。n搭铁形式内搭铁外搭铁4 4）后端盖）后端盖n内搭铁与外搭铁5）带轮及风扇4.国产交流发电机型号1243（1）产品代号，由字母表示。JF普通交流发电机；JFZ 整体式交流发电机；JFB带泵交流发电机；JFW无刷 交流发电机。（2）电压等级代号，112V；224V；66V。（3）电流等级代号，（4）工厂设计序号（5）变形代号：Z调整臂位于左边，Y调整臂位于右边 。如JFZ1913Z-5二、交流发电机工作原理与特性 1. 工作原理 发电原理 整流过程 励磁方法1）发电原理通过对磁极铁心的特 殊设计使磁场近似于 正弦规律分布，因此 三相电枢绕组产生的 感应电动势按正弦规 律变化。每相绕组电动势的有效值 6管发电机整流过程发电机输出的直流电压为：发电机相电压有效值 （V）2）整流过程发电机的中点电压从三相绕组的中性点引出 ，在端盖上的标记为“N” ，其对地电压称为中点电 压，数值上是端电压的一 半。 9管发电机的整流过程增加3个小功率二极管，用来供给磁场电流，3）励磁方法先他励，后自励2.交流发电机的特性1）输出特性 也称负载特性或输出电流特性，它是在发电机保持输出电压 一定时，发电机的输出电流与转速之间的关系。 发电机只需在较低的空载转速n1(I=0，U=Ue)时，就能达 到额定输出电压值，因此其具有低速充电性能好的优点。 发电机转速升至满载转速n2(U=Ue，I=Ie)时，即可输出额 定功率的电能，因此其具有发电性能优良的特点。 当转速升到某一定值以后，输出电流就不再随转速的升高 和负荷的增多而继续增大，因此其具有自身控制输出电流的 功能，不再需要限流器。2）空载特性 是指无负荷时，发电机端电压与转速的变化规律。 随转速的升高，端电压上升较快。判定充电性能好坏。3）外特性 是指转速保持一定时，发电机的端电压与输出电流的关系。 转速越高，端电压越高，输出电流也越大；对端电压的影 响较大； 转速一定时，端电压随输出电流的增大而下降。原因：电枢电流产生的磁场会造成磁极磁场的削弱和扭斜 从而引起电枢绕组电动势的下降；发电机端电压下降后，励 磁电流减小，使发电机电动势进一步下降。说明端电压受转速和负荷变化的影响较大，因此必须 配用电压调节器才能保持恒定的电压值。三、三、 电压调节器电压调节器1.作用与工作原理 作用：当发动机转速变化时，自动对发电机的电压进行调 节，使发电机的电压稳定，以满足汽车用电设备的要求。 工作原理当交流发电机的转速变化时，调节器 通过改变发电机的激磁电流，适当地 改变磁极磁通量的方法使发电机电压 保持稳定。 控制参量为发电机电压，调节器 动作，改变励磁电流。调节器工作时的电压波形 1）晶体管调节器结构12个稳压管、13个二极管、23个三极管、若干个电 阻、电容器等电子元件组成。接线柱：“+”、“-”、“F”2.晶体管式电压调节器2）工作原理n晶体管调节器的基本 电路nUab=Uac UAB电压反向加在稳 压管VS上。R1的阻值 是这样确定的：当发 电机输出电压UAC达到 规定的调整值时（如 桑塔纳为13.514.5 V），UAB电压正好等于 稳压管W的反向击穿电 压。由电压敏感电路和两级开关电路组成。 点火开关闭合，VD2截止，使V1截止，V2、V3导通，他励。 转速升高，转为自励。 转速升高，电压达调压值，VD2反向击穿导通，使V1导通，V2、V3 截止，断开励磁电路，端电压下降， VD2截止， 电子元件作用： VD5：在负荷发生变化时，使调节电压进一步稳定。 VD1：保证稳压管安全可靠工作， VD3：使V2可靠截止。 VD4：起续流作用，保护V2。 R4：反馈电阻，提高灵敏度。 C1、C2：降低开关频率。任务实施一、交流发电机的整机检测 1.发电机各电阻值的检测 发 电 机 型 号“F”与“E” 间电 阻（ ）“B”与“E”间电 阻（）“N”与“E”或“B”间电 阻 （）正向反向正向反向JF11、13、15、 21、132N47405010k101510kJWF14（无刷）3.53.8405010k101510k夏利JFZ15422.83.0405010k101510k桑塔纳JFZ19132.83.0658010k101510k2.发电机的空载试验 3.发电机的负载试验 二、交流发电机的解体检测 1.发电机的拆解 2.交流发电机的元件检测 1）检查转子 2）检查定子 3）检查整流器二极管 4）检查电刷组件 5）其他零件检查 三、晶体管调节器的测试与维修 晶体管调节器的测试转速在3000r/min，半载状态，发电机输出值应符合要求。 故障分析 1.发电机无电压 2.发电机输出电压 过高 故障诊断晶体管调节器检测电子调节器可通过一个可调的直流电源（输出电压：0- 30V，输出电流3A）和一个测试灯泡（12V或24V，20W） 对其进行检验，检测电路如图所示，检测方法如下： 接通开关S，然后逐渐提高直流电源电压。如 果测试灯L亮起并随着电源电压的升高亮度增 强，而当电压上升至调节器的调节电压值 （14V调节器为13.5-14.5V，28V调节器 为27-29V）或略高于调节电压值时,测试灯 L熄灭,则说明调节器能正常起调节作用；如 果测试灯L不熄灭，或一直不亮，均说明调 节器有故障，应予以更换。任务3.2 充电系统的故障诊断 一、交流发电机的使用与维护 1.交流发电机的使用注意事项 （1）汽车交流发电机均为负极搭铁，蓄电池搭铁极性也必须 与此相同，否则会使交流发电机的整流二极管烧坏。在蓄电池 更换或补充充电后装车时，要格外注意。 （2）发电机必须与专用调节器配套使用，如用别的调节器临 时代换则必须满足代换条件。 （3）发动机熄灭后，应将点火开关（或电源开关）断开，否 则蓄电池将长时间向励磁绕组和调节器磁化线圈放电，易烧坏 线圈和浪费电能（有磁场继电器者除外）。（4）发电机运转时，不能用试火花的方法检查发电机是否发 电，否则容易损坏二极管。 （5）当整流二极管与定子绕组相接时，小许用兆欧表或交流 电检查发电机及调节器的绝缘情况，否则将使二极管被击穿而 损坏。 （6）发现发电机不发电或发电量减小时，应及时找出故障， 并予以排除，不可拖延。假如有一只二极管短路，发电机仍继 续运转，就会烧坏其他二极管或烧坏定子绕组。 （7）发电机与蓄电池之间的导线一定要连接可靠（特别是蓄 电池极桩处），如突然断开，将会发生过电位，易损坏电子元 件。 二、交流发电机的使用与维修1.交流发电机的使用注意事项 1）汽车交流发电机均为负极搭铁，蓄电池搭铁极性也必须 与此相同，否则会使交流发电机的整流二极管烧坏。在蓄电 池更换或补充充电后装车时，要格外注意。 2）发电机必须与专用调节器配套使用，如用别的调节器临 时代换则必须满足代换条件。 3）发动机熄灭后，应将点火开关（或电源开关）断开，否 则蓄电池将长时间向励磁绕组和调节器磁化线圈放电，易烧 坏线圈和浪费电能（有磁场继电器者除外）。4）发电机运转时，不能用试火花的方法检查发电机是否发 电，否则容易损坏二极管。 5）当整流二极管与定子绕组相接时，小许用兆欧表或交流 电检查发电机及调节器的绝缘情况，否则将使二极管被击穿 而损坏。 6）发现发电机不发电或发电量减小时，应及时找出故障， 并予以排除，不可拖延。假如有一只二极管短路，发电机仍 继续运转，就会烧坏其他二极管或烧坏定子绕组。 7）发电机与蓄电池之间的导线一定要连接可靠（特别是蓄 电池极桩处），如突然断开，将会发生过电位，易损坏电子 元件。 三、交流发电机的检测1.整机测试 1）测量各接线柱之间的电阻 （1）测量发电机的输出端子B+和搭铁端E之间的阻值（壳体或搭 铁接线柱）。 通过测量可以判断交流发电机整流器是否有 故障，如有故障应将发电机解体进一步检测。 （2）测量发电机正电刷F接线柱和负电 刷E之间的阻值 通过测量各接线柱之间的阻值，不能确 定交流发电机是否有无故障时，应进行试 验台试验。2试验台试验（1）空载试验空载试验是在交流发电机不带任何负载（不对外输出电 流）情况下的一种试验。空载试验的目的是：初步测定发电 机是否有故障。 （2）负载试验负载试验就是在交流发电机带有负载（对外输出电流） 情况下的一种试验。负载试验的目的是：进一步测定发电机 是否有故障。交流发电机的有些故障，在没有电流输出的情况下是表 现不出来的，所以如果交流发电机空载试验正常情况下，应 再作负载试验。3用示波器观察输出电压波形当交流发电机有故障时，其输出电压的波形将出现异常， 因此，在有条件的情况下，可用示波器观察发电机的输出电压 波形，根据输出电压波形可以判 断交流发电机内部故 障是整流器故障还是 定子绕组故障。4.零部件的检修1）转子的检修 （1） 励磁绕组的检修用万用表测量励磁绕组的电阻，应符合标准。每个滑环与转子轴之间的阻值都应该是无穷大。（2）转子轴和滑环的检修转子轴的弯曲会造成转子与定子之间间隙过小而摩擦或 碰撞，如发现发电机运转时阻力过大或有异响，应检查转子 轴是否有弯曲。滑环应表面光滑，无烧蚀，厚度应大于1.5mm。（3）轴承的检修若发现发电机运转时有 异响，应仔细检查是否因轴 承的损坏而造成。2）定子的检修（1）定子绕组的断路和搭铁故障检测 （2）定子绕组的短路故障检测图3.33定子断路故障的检测图3.34定子搭铁故障的检测3）整流器的检修（1） 普通整流器的检测 将二极管的引线与其他连接分离，用指针万用表的两个 表笔分别接到二极管的引线与壳体上，测二极管的正向与反 向电阻。二极管的正向电阻应符合标准值，反向电阻应在 10k以上。（2）整体结构的整流器检测：整体结构整流器的整流板、正、负硅二极管全部焊装在 一起，不可分解。右图为本田汽车交流发电机的整流器。 检测正极管时，将指针万用表的红表笔接B，黑表笔依次接 P1、P2、P3、P4，均应导通；交换两表笔后再测，均应为 无穷大，否则有正二极管损坏，需更换整流器总成。检测负极管时将指针万用表