第3章发电机及调节器.ppt

第3章 交流发电机及电压调节器,学习目标 1.了解交流发电机的功用、分类； 2.掌握发电机的结构、工作原理及检测维修方法； 3.了解调节器的工作原理； 4.学会调节器的检测方法; 5.掌握汽车电源电系的组成、电路及检测维修方法 技能目标 1.会进行电源系统电路的连接； 2.会拆装发电机及用万用表检测发电机和调节器； 3.能用正确的诊断方法解决电源系统常见故障； 4.会用万用表检验交流发电机的部件3.1 交流发电机结构与型号,（1）何为交流发电机 交流发电机是用二极管整流，输出为直流的发电机 （2）功用 当发动机在怠速以上转速运转时，除向起动机以外的用电系统供电，同时还向蓄电池充电3.1.1 交流发电机分类 1．按结构分类 （1）普通交流发电机 (使用时需要配装电压调节器的发电机) 例JF132 （EQ140用）插图 （2）整体式交流发电机 (发电机和调节器制成一个整体的发电机) 例别克轿车的发动机上装配的是CS型发电机（包括CS—121、CS—130和CS—144三种不同的型号）如图：,（3）带泵交流发电机 (和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机) 例JFZB292发电机 （4）无刷交流发电机 (不需要电刷的发电机) 例JFW1913发电机。

5）永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机) 2.按磁场绕组搭铁方式分类 （1）内搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端（负极）直接搭（和壳体相联） （2）外搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁 3．按装用的二极管数量分类 （1）6管交流发电机 例JF1522（东风汽车用） （2）8管交流发电机 例JFZ1542（天津夏利汽车用） （3）9管交流发电机 例（日本日产、三凌、马自达汽车用） (4）11管交流发电机 例JFZ1913Z（奥迪、桑塔纳汽车用）,3.1.2 交流发电机的型号,根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-93《汽车电器设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流发电机型号组成如下：,jf,,zbw,126,1-9,zy,,,,变型序号,设计序号,,,,,产品代号,,,电压等级代号,,,,电流等级代号,第一部分为产品名称代号交流发电机的产品代号有JF、JFZ、JFB、JFW四种 第二部分为分类代号，即电压等级代号，用一位阿拉伯数字表示，1—12V；2—24V；6—6V 第三部分为电流等级代号用一位阿拉伯数字表示，见表3—1 第四部分为设计序号，按产品设计先后顺序，用阿拉伯数字表示。

第五部分为变型代号，交流发电机以调整臂的位置作为变形代号从驱动端看，Y-右边；Z-左边 例如：JF152表示交流发电机，其电压等级为12V，电流等级为》50~59A，第二次设计 桑塔纳、奥迪100型轿车用JFZ1913Z型交流发电机是电压等级为12V，电流等级为》90A，第13次设计，调整臂在左边的整体交流发电机表3-1 发电机电流等级代号,3.1.3 交流发电机的结构 由三相同步交流发电机和硅二极管组成如图3-1所示 1．整体式交流发电机,图3-1 整体式交流发电机结构,三相同步交流发电机 由定子总成、转子总成、传动带轮、风扇、前后端盖及电刷等组成 （1）定子总成 定子又叫电枢，是用来产生交流电动势的 由铁芯和三相绕组组成 连接方法 星形连接 三角连接,（2）转子总成 转子的总成作用是产生磁场，它由其两块爪极、磁场绕组、滑环及轴等组成，如图3-3所示3.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， 6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路 另外也有8管、9管、11管组成的整流器将正极管安装在一块铝制散热板上，称为正整流板；将负极管安装另一块铝制散热板上，称为负整流板，也可用发电机后盖代替负整流板，两块板绝缘地安置在一起，它与后端盖用尼龙或其他绝缘材料制成的垫片隔开且固定在后端盖上。

图3-4整流板 a)正、负整流板； b)整流板总成,几种不同发电机整流器,a:具有中性点二极管 b：具有磁场二极管 c：具有中性点和磁场 二极管,（4）前、后端盖 前、后端盖上均有轴承座孔，用于安装转子轴承以支撑转子两端盖分别有挂脚，利用挂脚和调整臂将发电机安装固定在发动机上，改变调整臂的固定位置可以调整传动皮带的松紧程度 前后端盖用铝合金材料制成，铝合金是非导磁材料，它既可以防止漏磁，又具有良好的导热性能，有利于散热5）电刷及电刷架 材料为石墨，电刷与电刷架的结构有内装式和外装式，如图3-5所示磁场绕组（两只电刷）和发电机的联接不同，使发电机分为内搭铁型和外搭铁型两种 1．内搭铁型发电机：磁场绕组负电刷直接搭铁的发电机（和壳体直接相连）见图a 2．外搭铁型发电机：磁场绕组的两只电刷都和壳体绝缘的发电机见图b 外搭铁型发电机的磁场绕组负极（负电刷）接调节器，通过后再搭铁3-5 电刷架的结构 a)外装式； b)内装式,内搭铁与外搭铁交流发电机,,⑹风扇及皮带轮 风扇一般用低碳钢板冲压而成，在发电机工作时，对发电机强制通风冷却皮带轮一般用铸铁或铝合金铸造而成， 有双槽和单槽之分 。

2．无刷交流发电机,无刷交流发电机 是指没有电刷和滑环的交流发电机 优点 （1）没有电刷和滑环,不存在电刷与滑环接触不良导 致的发电不稳或不发电故障 (2) 工作时无火花，也减小了无线电干扰 缺点 （1）爪极间连接工艺困难 （2）由于磁路中间隙加大，发电机相同输出功率下需加大励磁电流 无刷交流发电机分为爪极式、激磁机式、永磁式和感应子式四种其中爪极式和感应子式比较常见1)爪极式无刷交流发电机的结构特点,2)爪极式无刷交流发电机的工作原理和磁路如下图所示,爪极式无刷交流发电机结构原理及磁路,1-定子绕组; 2-定子铁心; 3、4-爪极； 5-磁场绕组； 6-轴；7-前端盖；8-后端盖；9-外壳；10-磁轭托架,爪极与轴之间有一空腔，磁轭托架由此深入爪极的腔内，磁轭托架与爪极、转子磁轭之间均留出附加间隙g1和g2以便转子转动3)感应子式无刷交流发电机的优缺点 优点是：结构简单、维护工作量少，工作可靠；工作时无火花 缺点是：制造工艺要求高、焊接困难；结构复杂 （2）感应子式无电刷交流发电机 感应子式无电刷交流发电机由定子、转子、整流器和机壳组成它的转子是由齿轮状钢片铆成，其上有若干个沿圆周均匀分布的齿形凸极，而没有磁场绕组。

磁场绕组和电枢绕组均安放在定子槽中，如图3-8所示当磁场绕组通人直流电后，在定子铁心中产生固定磁场（右上部、左下部为S极；左上部、右下部为N极）由于转子4凸齿部分磁通容易通过，磁感应强度最大，从而形成磁极但转子的每个凸齿是没有固定极性的，当它对着定子N极就是S极，对着S就是N极图3-8 感应子式无电刷交流发电机,3.2 交流发电机工作原理及工作特性,3.2.1 交流发电机的工作原理 1. 发电原理 （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度 （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）而产生电动势如图3-9所示图3-9 交流发电汽车电器动画\发电机原理.swf机工作原理图,三相交流电动势分别用eu、ev、ew表示，其瞬时值方程为： eu = Emsinωt= EΦ sinωt ev = Emsin(ωt-120°)=EΦ sin(ωt-120°) ew = Emsin(ωt+120°)=EΦ sin(ωt+120°) 电动势的有效值为: EΦ =4.44KWƒ=CeΦn,,,,,绕组系数，整集距绕法K=1,,每相绕组的匝数（匝）,,感应电动势的频率（Hz）,发电机转速,每极磁通,电机结构常数,2.整流原理(动画演示）,（1）二极管的导同原则 正极管的导通原则：瞬间正极电位最高者导通。

负极管的导通原则：瞬间负极电位最低者导通图3-11 多管交流发电机的整流电路,（2）整流过程,,3．励磁方式,先他激、 后自激 激磁电路如图3-12,图3-12 交流发电机励磁电路 a）内搭铁控制形式； b）外搭铁控制形式,1.输出特性 定义：U不变（对12V系列为14V，对24V系列规定为28V），其输出电流I与转速n之间的关系如图1-32所示 结论： 空载转速n1： 满载转速n2 交流发电机具有限制输出电流的能力,交流发电机的输出特性曲线,3.2.2 交流发电机的特性,限流保护原理： （1）定子绕组的阻抗Z随转速升高而增大 （2）电枢反应增强使磁场削弱,,2.空载特性 定义：研究发电机空载运行时，U=f（n）之间的关系 结论： 判断低速充电性能的好坏 输出电压随转速升高而升高交流发电机空载特性曲线,3. 外特性 定义：转速一定时，U=f（I）之间的关系 结论： 必须配用电压调节器 怕短路特别是发电机在高速失载时，端电压会急剧升高，致使电气设备中的电子元件有被击穿的危险）交流发电机外特性曲线,3.2.3 交流发电机的性能指标 国产交流发电机的性能指标见表3-2 3.3交流发电机的正确使用及检修,3.3.1 常用维修工具与测试仪器的使用 检查电路的基本工具包括试灯、发光二极管、试电笔、万用表等。

试灯、发光二极管 它用来检查电气电路断路和短路故障 汽车专用电笔 可以用于汽车电路测试，代替测试灯，而且可以直接从电笔的灯光指示上判断发电机、调节器的工作是否正常 万用表 常用的万用表有指针式和数字式两种电器及线路在不通电时可以用万用表电阻档检测电阻或通断情况，在通电时可用直流电压档检测电器及通断情况3.3.2 交流发电机的正确使用 （1）蓄电池的极性必须是负极搭铁，不能接反 （2）发电机运转时，不能用试火的方法检查发电机是否发电，否则会烧坏二极管 （3）整流器和定子绕组连接时，禁止用兆欧表或220V交流电源检查发电机的绝缘情况 （4）发电机与蓄电池之间的连接要牢靠 （5）一旦发现交流发电机有故障应立即检修，及时排除故障，不应再连续运转 （6）发电机正常运行时，切不可任意拆卸各电器的连接线 （7）发电机与蓄电池之间的导线一定要连接可靠 （8）发动机熄火后，应及时断开点火开关9）交流发电机与电压调节器的搭铁形式必须一致 （10）交流发电机与电压调节器的电压等级必须一致 3.3.3 交流发电机的检修 1.就车拆卸 （1）拆下蓄电池负极柱上的搭铁电缆接头 （2）拆下发电机上的导线接头或插接器接头。

（3）拆下发电机固定螺栓和皮带张力调节螺栓，并松开驱动皮带 （4）取下发电机，并用干净面纱擦净发电机表面的灰尘和油污，以便解体检修2．发电机总成不解体检测 （1）用万用表检测 用万用表测量各接线柱间的电阻值，可初步判断发电机是否有故障对内搭铁的发电机，其方法是用万用表R ×1档测量发电机F与E、B与E、N与B、N与E各接线柱之间的电阻，并记录所测各值，与相应的标准值比较 1）F与E之间的电阻 若超过规定值，可能是电刷与滑环接触不良；若小于规定值，可能是励磁绕组有匝间短路或搭铁故障，若电阻为零，可能是两个滑环之间短路或者F接线柱有搭铁故障 2）B与E之间的电阻 正向电阻小于标准值，则二极管短路；正反向电阻均为零，B端子搭铁或正负整流板间绝缘垫未装，或正负二极管中至少各有一只被击穿；正反向电阻均为大于10KΩ以上，说明二极管断路3）若交流发电机有中性抽头接线柱（N），用万用表R×1档，测B与N之间的正反向电阻值，若正向电阻为无穷大，N端子引线所连绕组或正二极管断路，或三只二极管均断路；若正反向电阻值均为零，则正二极管中至少有一只二极管短路同理测N与E之间的正反向电阻值，，可进一步判断故障在负二极管和定子绕组。

（2）用实验法检测 将发电机按图3-。