工程机械使用的电源有蓄电池和发电机两种工程机械采用课件

挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 工程机械使用的电源有蓄电池和发电机两种。工程机械采用交流发电机作为主要电源，蓄电池作为辅助电源。在行驶过程中，由发电机向用电设备提供电源，并向蓄电池充电。蓄电池在工程机械起动时提供起动电流，当发电机发出电量不足时，可以协同发电机供电。项目二交流发电机不发电故障的检测与维修挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 交流发电机与直流发电机相比，具有如下几个特点：1.体积小，质量轻,功率大;2.在发动机低速运转时，仍能进行充电;3.故障少，使用寿命长，保修简便;4.所配调节器结构简单;5.无线电干扰小(很少产生干扰波)。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组任务1交流发电机的构造认识 交流发电机主要由转子、定子、整流器及端盖组成。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 交流发电机的组成挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 交流发电机的结构分解挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 交流发电机的构造:1)转子两块极爪：鸟嘴形,产生近似与正弦波的交流电动势。励磁绕组或转子绕组：有电流通过，产生磁场；引出线分别焊在两个滑环上，滑环与轴绝缘。产生的磁通将爪极分别磁化成N极、S极。动画演示滑环、轴。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 交流发电机转子零件分解挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 2)定子定子又称为电枢,它的功用是产生三相交流电动势,由定子铁芯和定子绕组组成。连接有三角连接和星形连接两种。以星形连接为主，少数大功率发电机采用三角形连接。定子组成:定子铁心：由硅钢片叠压而成定子绕组:首端分别与整流器的二极管相连,尾端接在一起,形成中性点(N)。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 交流发电机定子结构挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组三角形连接与星形连接对比：挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 3)整流器整流原理动画演示整流器：将三相绕组产生的的交流电变为直流。主要元件：二极管主要利用了二极管的单向导电性。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 整流器硅二极管的安装示意图交流发电机类型:1.六管交流发电机挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 具有中性点和磁场二极管的整流器具有中性点和磁场二极管的整流器2.八管交流发电机3.九管交流发电机4.十一管交流发电机挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组1.1.八管交流发电机中二只二极管的目的是什么八管交流发电机中二只二极管的目的是什么?(1)(1)提高输出功率提高输出功率;(2)(2)以适应用电设备增多以适应用电设备增多,用电量增大的要求用电量增大的要求.2.2.九管九管交流发电机中三只二极管的交流发电机中三只二极管的目的是什么目的是什么?专门用来供给磁场电流专门用来供给磁场电流,控制充电指示灯控制充电指示灯.3.3.十一管交流发电机中五只二极管的目的是什么十一管交流发电机中五只二极管的目的是什么?不仅能满足输出功率的要求不仅能满足输出功率的要求,而且还可以使用充电而且还可以使用充电指示灯来指示工作状况指示灯来指示工作状况,达到完美水平达到完美水平.挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 4）前后端盖由非导磁材料铝合金制成。后端盖内装有电刷和电刷架。电刷：用铜粉和石墨粉制成，它安装在电刷架内孔内。电刷架：由酚醛玻璃纤维塑料制成。特点：漏磁少，质量轻，散热性能好。传动带轮挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 电刷与电刷架挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 国产JFW14X型爪极式无刷交流发电机外形及其分解图挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组其它交流发电机:5.无刷交流发电机(1)转子上无励磁线圈;(2)结构简单,减少故障,提高了工作可靠性.类型:感应式无刷交流发电机/爪极式/具有励磁机的无刷交流发电机6.永磁转子式交流发电机7.带真空泵的交流发电机挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组二、交流发电机的型号1.交流发电机的型号（1）产品代号(JFJFZJFBJFW);（2）电压等级代号；（3）电流等级代号（4）设计序号（5）变型代号2.交流发电机规格(JF152;JFZ1913Z)挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 任务2交流发电机的工作原理分析一、发电机原理与发电过程1.发电原理：在交流发电机中，由于转子磁极是鸟嘴形，其磁场的分布近似于正弦规律，所以交流电动势也近似于正弦波形，相位差互为120度。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组在三相绕组中产生的交流电动势,电角速度：频率f:f=P.n/60(HZ)P-磁极对数挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 2.发电过程动画演示当柴油机起动时，一方面铅蓄电池通过起动当柴油机起动时，一方面铅蓄电池通过起动开关向起动机供给强大电流，柴油机运转后就利开关向起动机供给强大电流，柴油机运转后就利用曲轴皮带轮的皮带拖动发电机旋转；用曲轴皮带轮的皮带拖动发电机旋转；另一方面由于电源开关闭合，铅蓄电池向用另一方面由于电源开关闭合，铅蓄电池向用电设备供电，同时还通过调节器向交流发电机的电设备供电，同时还通过调节器向交流发电机的励磁绕组供给磁电流，实现他励发电。励磁绕组供给磁电流，实现他励发电。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 磁铁在线圈中旋转磁铁在线圈中旋转磁铁在线圈中旋转磁铁在线圈中旋转 挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组三相交流电产生挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 二.交流发电机的整流原理与整流过程交流发电机产生交流电是通过一个由六只具有交流发电机产生交流电是通过一个由六只具有单向导电性硅整流二极管组成的三相桥式整流电路单向导电性硅整流二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。硅整流二极管具用单向导电特性变为直流电的。硅整流二极管具用单向导电特性,即即当二极管的外加电压为正向电压时当二极管的外加电压为正向电压时,管子呈低电阻管子呈低电阻,处处于导通状态于导通状态;当外加电压为反向电压时当外加电压为反向电压时,管子呈高电阻管子呈高电阻,处于截止状态。处于截止状态。在某一瞬间，总存在一对正极电压最高和负极在某一瞬间，总存在一对正极电压最高和负极电位最低的管子导通。实际上，在汽车交流发电机电位最低的管子导通。实际上，在汽车交流发电机中选用的二极管，其允许的反向电压要高得多，可中选用的二极管，其允许的反向电压要高得多，可以承受电路中各种瞬时过电压对二极管的冲击。以承受电路中各种瞬时过电压对二极管的冲击。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组图5-10三相桥式整流电路及电压波形图挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 在t=0时,UA=0，UB为负值，Uc为正值，故二极管D5，D4处于正向电压导通。交流发电机输出电压的平均值：U=1.35UAB挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 磁铁在线圈中旋转挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 定子线圈的两种接法挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 整流过程挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 交流发电机激励方式交流发电机最常用的是九管的交流发电机(还有八管、十一管交流发电机)，也就是具有九个硅二极管的发电机。其中六个硅二极管组成整流器，利用二极管的单向导电性将交流发电机产生的交流电压转变成直流电压，另外三个二极管提供通过发电机中的励磁绕阻的电流，称为励磁二极管。九管交流发电机不仅可以控制充电指示灯指示蓄电池的充电情况，指示充电系统是否发生故障，还可以在停车时，提醒驾驶员断开点火开关。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 励磁电路挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组交流发电机的原理图自激（自励）他激（他励）挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 三、交流发电机的工作特性nU空载特性nI输出特性IU外特性曲线挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组几个概念：1.输出特性：指端电压保持不变，（12V14V；24V-28V），输出电流I随n的变化关系。2.空载特性：指发电机在没有负载时（I=0）电压随转速的变化关系。3.外特性：指交流发电机在一定转速时端电压与输出电流的关系。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 任务3交流发电机不发电故障诊断挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 交流发电机电子调节器工程机械在行驶过程中，由于发动机的转速随时都在变化，交流发电机的转速也随之变化，因此发电机输出电压必然随转速变化而变化。交流发电机电压调节器把交流发电机的电压控制在一定的规定范围内，当发电机转速发生变化时，自动调节发电机输出电压并使电压保持恒定,防止输出电压过高而损坏用电设备和避免蓄电池过量充电。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 1.单级式电磁振动电压调节器基本原理挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 2.双级电磁振动式电压调节器实例:FT61G双级电磁振动式电压调节器工作原理P47挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 3.晶体管电子调节器基本原理图挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组实例:外搭铁型电子电压调节器的基本电路挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 外搭铁型电子调节器的基本电路，有信号监测电路、信号放大与控制电路、功率放大电路和保护电路四部分组成。电子电压调节器工作原理:电子电压调节器利用三极管的开关特性，将大功率三极管作为一只开关串联在发电机的励磁电路中，根据发电机输出电压的高低，控制三极管导通与截止来调节发电机的励磁电流，使发电机输出电压稳定在一定范围内。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 发电机电子电压调节器工作过程如下：1接通点火开关SW，发电机电压U低于蓄电池电压时，蓄电池电压经过点火开关SW加在分压电阻R1、R2两端。由于发电机电压低于调节电压上限值，稳压管VS处于截止状态，VT1基极无电流流过，也处于截止状态。此时，蓄电池经点火开关、电阻向三极管VT2提供基极电流，VT2导通并接通励磁电流，其电路为：蓄电池正极电流表点火开关熔断器发电机端子发电机磁场绕组发电机磁场端子调节器磁场端子三极管调节器搭铁端子发电机搭铁端子发电机负极管蓄电池负极此时，随着发电机转动，其电压也将随之上升。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 2当发电机电压上升到高于蓄电池电压但还低于调节电压上限U2时，发电机处于自励状态。（励磁电流由发电机自己提供）当发电机电压高于蓄电池电压但还低于调节电压上限时U2时，VS与VT1仍截止，VT2保持导通。此时励磁电路为：发电机定子绕组正极管发电机输出端子“B”点火开关SW熔断器F3发电机端子“F1”发电机励磁绕组RF发电机端子“F2”调节器磁场端子“F”三极管VT2调节器搭铁端子“E”发电机搭铁端子“E”发电机负极管发电机定子绕组挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 3当发电机电压随转速升高到调节电压上限时U2，VS，VT1导通，VT2截止，励磁电流切断，发电机电压降低。当发电机电压升高到调节电压上限U2时，此时VS导通，它的发射极几乎被短路，流过电阻R3的电流经VT1集电极和发射极构成回路，VT2因无基极电流而截止，励磁电流被切断，磁通迅速减小，发电机电压迅速下降。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 4.当发电机电压降低到调节电压下限U1时，VS截止，VT1随之截止，VT1集电极电位升高，发电机又经R3向VT2提供基极电流，使VT2导通，励磁电流接通，发电机电压又重新升高。当发电机电压再次升高到调节电压上限U2时，调节器重复（3），（4）工作过程，将发电机电压控制在某一平均值不变。当由VT2导通转为截止的瞬间，励磁绕组产生的自感电动势经二极管VD构成放电回路，防止三极管VT2击穿损坏。由于放电电流流经VD,所以VD称为续流二极管。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组发电机和调节器的两种接线方式 a为磁场线圈内搭铁式，调节器装在发电机与点火开关之间，发电机励磁绕组有一端搭铁。b为外搭铁式，调节器装在发电机励磁绕组与搭铁之间，发电机励磁绕组无搭铁端，调节器控制励磁绕组搭铁。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组四.集成电路（IC）电压调节器集成电路调节器是利用集成电路（IC）组成的调节器，可分为全集成电路调节器和混合集成电路调节器两类。前者是将二极管、三极管、电阻、电容等电子元件同时制在一块硅基片上；后者是用厚膜或薄膜电阻与集成的单片芯片或分立元件组装而成，使用最广泛的是厚膜混合集成电路调节器。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 集成电路调节器的基本工作原理与晶体管调节器完全一样，都是利用晶体三极管的开关特性控制发电机磁场电流来达到稳定发电机输出电压的目的。也有内搭铁和外搭铁之分，而且以外搭铁使用的较多。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 任务4交流发电机不发电故障的检测与调试一、交流发电机的正确使用二、交流发电机调节器的正确使用三、交流发电机充电系的故障诊断1、不充电2、充电量过小3、充电量过大4、充电不稳挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 四、交流发电机检修（一）交流发电机的性能指标1额定电压交流发电机的电压受电压调节器控制，一般比较稳定，只是在发动机启动阶段略有变化，正常情况下，发动机达到怠速转速时，发电机的输出电压应能达到一个稳定值.这个电压值称为发电机的额定电压（12V系统的发电机额定电压为14V，24V系统的发电机额定电压为28V）。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组2空载转速交流发电机不带负载，能够达到额定电压时的初始转速值定为空载转速，空载转速在发电机出厂时通过试验确定，列入产品说明书。空载转速是工程机械设计时选择发动机和发电机速比的主要依据，也是发电机使用过程中性能是否下降的评价指标之一。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组3额定电流和额定转速交流发电机受结构、转速等条件的限制，对外输出电流的能力是有限的，为了评价发电机的对外输出电流能力，把发电机输出最大电流的2/3定为发电机的额定电流，达到额定电流时的转速定为额定转速。发电机出厂时，通过试验确定额定转速和额定电流，并列入产品说明书，发电机的额定转速和额定电流是评价发电机性能的重要指标。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组（二）交流发电机的故障检测交流发电机当发现不发电或发电量不足等故障时，应首先判断故障发生在外电路还是发电机内部，若初步确定故障在发电机内部，就应将交流发电机从车上拆下来，对其进行检测、修理。应先对交流发电机进行整机测试。目的是为了判定交流发电机有无故障和故障发生在哪个部位，以便有的放矢地修理。整机测试包括：测量各接线柱之间的电阻、在万能试验台上进行空载电压和负载电流的试验、用示波器观察发电机输出波形。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组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。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组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。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组3用示波器观察输出电压波形（有条件的情况下）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。图3.29交流发电机各种故障时的电压波形挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组（三）零部件的检修(学材P67)挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 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。图3.30励磁绕组短路、断路的检测图3.31励磁绕组搭铁的检测挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组(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。图3.32转子轴径向摆差的检测挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 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挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 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。3.35整流二极管的检测检测正二极管的正向电阻检测正二极管的反向电阻检测负二极管的正向电阻检测负二极管的反向电阻挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组（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的黑表笔接E，红表笔依次接P1、P2、P3、P4，均应导通；交换两表笔后再测，均应为无穷大，否则有负二极管损坏，需更换整流器总成。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组 4电刷组件的检测电刷和电刷架应无破损或裂纹，电刷在电刷架中应活动自如，不得出现卡滞现象。电刷露出电刷架部分的长度叫电刷长度，电刷长不应超出磨损极限（原长的1/2），否则应更换。电刷弹簧压力应符合标准，一般为23N，将电刷压入电刷架使之露出部分约2mm，弹簧压力过小应更换。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组四、充电系的使用和维护(一)充电系使用注意事项交流发电机与调节器的结构简单，维护方便，若正确使用，不仅故障少而且寿命长。若使用不当则会很快损坏。因此在使用和维护中应注意以下几点：1.蓄电池的极性必须是负极搭铁，不能接反。否则，会烧坏发电机或调节器的电子元件；2.发电机与蓄电池之间的连接要牢靠，如突然断开，会产生过电压损坏发电机或调节器的电子元件；挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组3.发电机运转时，不能用试火的方法检查发电机是否发电，否则会烧坏整流二极管；4.一旦发现交流发电机或调节器有故障，应立即检修，及时排除故障，否则会引起更大故障或蓄电池亏电，致使汽车不能行驶；5.为交流发电机配用调节器时，交流发电机的电压等级必须与调节器电压等级相同，交流发电机的搭铁类型必须与调节器搭铁类型相同，调节器的功率不得小于发电机的功率，否则系统不能正常工作；6.线路连接必须正确，目前各种车型调节器的安装位置及接线方式各不相同，故接线时要特别注意；挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组7.调节器必须受点火开关控制，发电机停止转动时应将点火开关断开，否则会使发电机的磁场电路一直处于接通状态，不但会烧坏磁场线圈，而且会引起蓄电池亏电；8.当发现发电机或调节器有故障需要从车上拆下来检修时，首先关断点火开关及一切用电设备，拆下蓄电池负极电缆线，再拆卸发电机上的导线接头。挖掘机电气控制系统维修精品课程课题组1检查发电机驱动皮带2检查导线的联接3检查运转时有无噪声4检查发电机是否正常发电5检查蓄电池是否有过充电现象（二）充电系的维护