汽车电器发电机与调节器

发电机及调节器,南溪职校 陈静,主要内容,学习目标,了解交流发电机的功用、分类。 掌握发电机的结构、工作原理及检测维修方法。 掌握汽车充电系的组成、电路及检测维修方法。 了解调节器的工作原理。 掌握调节器的检测方法。,第一节 概述,一、发电机的功用,二、发电机的分类,三、发动机的结构,四、国产发电机的编号,一、发电机的功用,汽车充电系是由蓄电池、发电机、电压调节器及充电状态指示装置组成。 发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。,二、发电机的分类,三、 发电机构造,硅整流发电机由两部分组成：转子和定子等组成的交流发电机、二极管组成的三相桥式整流器。,（一）转子,转子的功用是产生旋转磁场。 转子由爪形磁极、磁轭（铁芯）、磁场绕组、集电环、转子轴等组成。,转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组 (转子线圈)和磁轭。 集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。,交流发电机磁路,交流发电机的磁路为：磁轭N极转子与定子之间的气隙定子定子与转子间的气隙S极磁轭。,转子产生旋转磁场,当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。,（二）定子,定子的功用是产生交流电。 定子由定子铁心和定子绕组成。,定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。,定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。 三相绕组必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。,三相电枢的绕制,（1）每相绕组的线圈个数、线圈的节距与匝数，必须完全相等。 （2）三相绕组的首端在定子槽内的排列必须相隔120°的电角度。,例: JF11型三相交流发电机,6对磁极，36个定子槽。 每相占有槽数 36/3=12，每对磁极对应槽数36/6=6。 每相的线圈个数=磁极对数=6； 每个线圈两个有效边，放在两个定子槽内，分别对准N、S极。 转子每转过一对磁极(6个槽），定子中的感应电动势变化一个周期，即360°电角度。故每个槽对应60°电角度。因此各相绕组首端之间的间距应为2+3n个槽。,每个线圈两个有效边之间的定子槽数，叫做线圈节距。 相邻两异性磁极中心线之间的槽数成为极距。,JF11交流发电机的三相绕组绕制,N,S,N,S,1,4,7,10,3,6,9,2.三相电枢的连接方法,定子三相绕组的接法有两种 星形接法 三角形接法,（三）整流器,交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电 由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路 6只整流管分别压装 （或焊装）在两块板上。,（四）端盖,端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起固定转子、定子、整流器和电刷组件的作用。 端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。 后端盖上装有电刷组件，有电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。,前端盖用来固定发电机，后端上装有电刷架和整流器。 风扇风叶装在前端盖与皮带轮之间（双风扇发电机的两个风叶装在发电机内部的转子上），在发电机工作时，起强制通风散热作用。,前、后端盖,风 叶,轴 承,（五）电刷及风扇,三、交流发电机的型号,QC/T73-93汽车电器设备产品型号编制方法,1.产品代号用中文字母表示： JF普通交流发电机 JFZ整体式（调节器内置）交流发电机 JFB带泵的交流发电机 JFW无刷交流发电机 2.电压等级代号用一位阿拉伯数字表示: 1表示12V系统 2表示24V系统 6表示6V系统,第二节 发电机的工作原理,一、三相电动势的产生,二、整流原理,四、发电机的励磁,三、中性点电压,五、其它形式的硅整流发电机,一、三相电动势的产生,1.在发电机内部有一个由发动机带动转子（旋转磁场）。 2.磁场外有一个定子绕组, 绕组有3组线圈(3相绕组)，3相绕组彼此相隔120°。 3.当转子旋转时，旋转的磁场使固定的电枢绕组切割磁力线（或者说使电枢绕组中通过的磁通量发生变化）而产生电动势。,其中：Em -每相电动势的最大值 -电角速度 f-交流电动势的频率,f=pn/60 p-磁极对数 n-发电机转速（r/min） E-每相电动势的有效值, E=4.44kmfN Em·n,二、整流原理,1.二极管的导通原则 当三只二极管负极端相连时，正极端电位最高者导通；当三只二极管正极端相连时，负极端电位最低者导通。,在某瞬时，只有电压最高一相的正极管和电压最低一相的负极管导通。 2. 整流过程 3. 发电机输出的直流电压平均值为： U=2.34E,整流过程,三、中性点电压,中性点是三相绕组的末端交点。其输出电压称为中性点电压，标记为UN。 中性点的直流电压等于发电机输出电压的一半。 中性点瞬时电压为三相基波电压经半波整流得到的直流分量和三次谐波交流分量的叠加。,中性点电压常用来控制各种功能继电器：磁场继电器、充电指示灯继电器等,四、发电机的励磁,将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁，交流发电机励磁方式有自励和他励两种。 1他励 在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。这种励磁方式称为他励。 2自励 随着转速的提高，当发电机的电动势升高到能对外供电时(一般怠速时发电机就能对外供电了) ，就可以把自身发的电供给磁场绕组生磁发电，这种励磁方式称为自励。,交流发电机的励磁电路,外搭铁式,内搭铁式,8管交流发电机,8只硅整流二极管，其中6只组成三相全波桥式整流电路。另2只中性点二极管，正极管接在中性点和正极之间，负极管接在中性点和负极之间。 中性点瞬时电压为三相基波电压经半波整流得到的直流分量和三次谐波交流分量的叠加。随着发电机转速的提高，中性点三次谐波电压也升高。,当中性点电压瞬时值高于三相绕组的最高值时，中性点正极管导通对外输出电流； 电流回路为：中性点中性点正极管负载某一负极管定子绕组中性点 当中性点电压瞬时值低于三相绕组的最低值时，中性点负极管导通对外输出电流；电流回路：中性点定子绕组某一正极管负载中性点负极管中性点。 试验表明：加装中性点二极管的交流发电机在结构不变的情况下可以提高发电机的功率10%15%。,9管交流发电机,9管交流发电机的整流器是由6只大功率整流二极管和3只小功率励磁二极管组成的交流发电机。,充电指示灯电路,（1）充电指示灯的作用 指示发电机是否有故障； 警告驾驶员停车后关断点火开关。 （2）充电指示灯的工作情况如下： 在发动机起动期间，发电机电压UD+蓄电池电压时，整流二极管截止，发电机不能对外输出，由蓄电池供给磁场电流。充电指示灯亮。 当发动机转速升高到怠速及其以上时，发电机应能正常发电并对外输出，此时，发电机电压蓄电池电压，发电机自励。UB=UD+，充电指示灯两端压降为零，灯熄灭,若没有熄灭,说明发电机有故障。 充电指示灯在发动机停转而点火开关仍处于接通位置时发亮，可以提醒司机及时关闭点火开关。,11管交流发电机,第三节 交流发电机的工作特性,交流发电机的工作特点是转速变化范围大，对于一般汽油发动机来说，其转速变化约为1：8，柴油机约为1：5，因此分析汽车用交流发电机的特性必须以转速的变化为基础。 交流发电机的特性有输出特性、空载特性和外特性，其中以输出特性最为重要。,一、空载特性,发电机空载时，其端电压随转速变化的关系，即I0时， U=f（n）的曲线。,U=2.34U U =4.44kmfN f=pn/60,mn，漏磁，n达到一定值时，磁路饱和， m不再变化。曲线由弯变直。,二、输出特性,输出特性是指在发电机端电压U不变时，输出电流与转速之间的关系，即U=常数时，If（n） 的函数关系。,（1）空载转速n1 当发电机能对外输出电流时的最小转速为n1，称为空载转速。 （2）额定转速 发电机达到额定功率（或电流）时的转速称为额定转速n2。,空载转速和额定转速是发电机的主要性能指标，在产品说明书中均有规定。使用中只要测得这两个数据，与规定值相比即可判断发电机性能是否良好。,交流发电机自我限流的原理,（1）定子电流增加，电枢反应增强，即定子电流产生的磁场对转子磁场产生了去磁作用， U下降。 （2）定子绕组具有一定的阻抗Z，它由绕组的电阻r及感抗XL 两部分组成。由于XL ( 2fL)与n成正比，因此，n XL Z电源内阻抗压降增大，发电机端电压下降。,发电机输出电流能力随转速的升高而增大。但当转速超过某一数值时，输出电流趋于某一稳定值最大输出电流Imax。可见交流发电机自身具有限制输出电流防止过载的自我保护能力。,两者共同作用的结果，使发电机的输出电流几乎不随负载电阻的减小或转速的增加而增大。,三、外特性,从外特性曲线可以看出发电机电压受负载影响的程度： 如果发电机在高速运转时，突然失去负载，发电机电压会突然升高，致使发电机及调节器等内部电子元件有被击穿的危险。,当发电机转速一定时，其端电压与输出电流的关系，即n=常数时，U=f（I）的曲线。,第四节 发电机的使用与检查,交流发电机在使用和维护过程中，要注意以下几个问题： 、蓄电池的搭铁必须与交流发电机的极性一致，都是负极搭铁，否则蓄电池将通过发电机的硅整流二极管大量放电，从而烧毁二极管。 、不得用发电机输出端瞬时接地（搭铁）的方法（试火法）来判断发电机是否发电。,一、使用注意事项,、发电机在高速运转时，不得拆下蓄电池等主要用电设备，以免产生瞬时过电压，损坏二极管、调节器或其他用电设备。,、经常检查发电机与蓄电池之间的连线，保证连接牢固可靠。 5、发动机熄灭后，应及时将点火开关断开，否则蓄电池长期向磁场绕组放电，使磁场绕组过热而损坏。 6、经常检查发电机皮带的张紧程度，应符合出厂时的规定。皮带过松，会造成蓄电池充电不足；皮带过紧，容易造成皮带和发电机轴承的损坏。,* 7、 一旦发现发电机工作不正常，应及时检查，找出并排除故障。,8、定期对发电机进行维护，一般发电机运行750小时或汽车行驶3万公里后，对发电机的电刷、整流元件、调节器、轴承等易损元件进行一次检查和必要的测试。,二、 发电机的检查,（二）解体前的检查,（三）解体后的检查,（一）就车检查,（一） 就车检查,sthjg163.com,3.试验台测试 测试空载转速和满载转速。 4.示波器检测 连接示波器，观察发电机的输出波形，根据波形来判断发电机内部的二极管以及定子绕组是否有故障。,1.检查传动带松紧程度 一般用3040N的力向下压，其挠度为1015mm 2.检查有无噪音 若有异响，刚应将发电机进行解体。,交流发电机测试波形,（二）解体前的检查,1.万用表测试 用万用表测量磁场绕组的电阻。应符合标准。 测量时注意断开外部电路。 2.检查皮带轮前轴承轴向和径向间隙 3.检查外壳、挂脚处有无裂纹及损坏,（三）解体后的检查,1.转子的检查 1）磁场绕组短路与断路检查 检查之前先清除两个滑环之间的碳粉，观察有无明显的断头或烧焦现象。用万用表检测两滑环之间电阻如果阻值在规定的范围内，则说明磁场绕组良好。若测量阻值为，则说明断路；若阻值过小，则说明短路。一般1 2 V发电机转子绕组电阻约为3.56，24 V的约为1 52 0 。 2）转子绕组搭铁检查 用万用表测滑环与铁芯(或转子轴)之间的电阻，正常应指示，否则为说明磁场绕组有搭铁故障。 3）转子轴的检查 用百分表检查转子轴的垂直度，如果摆差超过0.05 mm(径向圆跳动公差不超过0.1mm)，应予校正。检查时爪形磁极在