第二章-交流发电机及调节器课件

第二章 交流发电机及调节器第四节 交流发电机的调节器第三节 交流发电机的工作特性第二节 交流发电机的工作原理第一节 交流发电机的构造第五节 晶体管调节器第六节 充电指示灯的控制电路返回目录7/13/20241 第二章 交流发电机及调节器第十一节 交流发电机与调节器的使用及维护第十节 调节器的测试第九节 交流发电机的故障测试与修理第七节 汽车交流发电机实例第八节 充电系的故障诊断返回目录7/13/20242 第一节 交流发电机的构造 交流发电机在汽车上的安装位置如图2-1所示。图2-1 交流发电机在汽车上的安装位置1V带 2调整臂 3发电机 4仪表盘 5点火开关 6调节器 7蓄电池 8支架图 7/13/20243 第一节 交流发电机的构造 目前国内外生产的汽车交流发电机，其结构基本相同，主要由转子、定子、整流器、前端盖、后端盖、带轮及风扇等组成。图2-2为交流发电机的整体结构（用于红旗、奥迪轿车）。图2-2 交流发电机的整体结构(用于红旗、奥迪轿车)1电刷及电压调节器 2后端盖 3元件板总成 4前端盖 5带轮 6风扇 7转子 8定子 7/13/20244 第一节 交流发电机的构造 图2-3为JF132型交流发电机的解体图（用于东风汽车）。图2-3 JF132型交流发电机的解体图(用于东风汽车)1后端盖 2电刷架 3电刷 4电刷弹簧压盖 5硅二极管 6元件板7转子 8定子 9前端盖 10风扇 11带轮 7/13/20245 第一节 交流发电机的构造 一、转子 交流发电机的转子是用来建立磁场的，主要由两块爪极、励磁绕组、轴和集电环等组成，如图2-4所示。图2-4 交流发电机的转子1集电环 2轴 3爪极4磁轭 5励磁绕组 7/13/20246 第一节 交流发电机的构造 转子磁场的磁力线分布与磁场电路原理如图2-5所示。图2-5 转子磁场的磁力线分布与磁场电路原理）磁场的磁力线分布 ）磁场电路原理1、5电刷 2、4集电环 3励磁绕组 6点火开关 7蓄电池 7/13/20247 第一节 交流发电机的构造 二、定子 定子又称电枢，是用来产生交流电动势的，由铁心和三相绕组组成。定子及定子绕组的联结方式如图2-6所示。图2-6 定子及定子绕组的联结方式a)星形(Y)联结 b)三角形()联结 7/13/20248 第一节 交流发电机的构造 图2-7为JF132型交流发电机定子绕组的展开图，发电机有六对磁极，定子总槽数为36个槽，即一对磁极对应六个槽。图2-7 JF132型交流发电机定子绕组的展开图 7/13/20249 第一节 交流发电机的构造 三、整流器 交流发电机的整流器，是由六只硅整流二极管组成的三相桥式整流电路。如图2-8所示，硅整流二极管分为正极管子和负极管子。图2-8 硅整流二极管的安装1火线接线柱 2元件板 3正极管子 4负极管 5后端盖 7/13/202410 第一节 交流发电机的构造 四、前端盖、后端盖 前端盖、后端盖是由非导磁材料铝合金制成的，漏磁少，并具有轻便、散热性能好等优点。目前，交流发电机的电刷架有两种结构形式，如图2-9所示。图2-9 电刷架的结构a）外装式 b）内装式图 7/13/202411 第一节 交流发电机的构造 交流发电机的搭铁形式分为内搭铁和外搭铁两种。内搭铁式的交流发电机，其励磁绕组的两端通过电刷分别引至发电机后端盖上的接线柱，分别称为“F”（或“磁场”）和“E”（或“搭铁”）接线柱，如图2-10a所示；外搭铁式的交流发电机，其励磁绕组的两端引至后端盖上的接线柱分别称为“F1”和“F2”接线柱，如图2-10b所示。图2-10 交流发电机的搭铁形式a)内搭铁式 b)外搭铁式 7/13/202412 第一节 交流发电机的构造 五、带轮及风扇 如图2-11a所示为奥迪轿车所用的发电机。对于一些高档轿车，其发电机的功率大、体积小，为了提高散热强度，一般装有两个风扇，且将风扇叶直接焊在转子上，如图2-11b所示为丰田轿车所用的发电机。图2-11 交流发电机的通风a）单风扇式 b）双风扇式1、4带轮 2、5、7风扇 3、6转子 7/13/202413 第一节 交流发电机的构造 交流发电机的型号规定如下：根据我国汽车行业标准QC/T731993汽车电气设备产品型号编制方法的规定，汽车交流发电机的型号组成如下所示。1产品代号，交流发电机的产品代号有JF、JFZ、JFB、JFW四种，分别表示交流发电机，整体式交流发电机，带泵式交流发电机和无刷式交流发电机。2电压等级代号，用一位阿拉伯数字表示，见表2-1。3电流等级代号，用一位阿拉伯数字表示，见表2-2。4设计序号，按产品的先后顺序，用阿拉伯数字表示。5变形代号，交流发电机是以调整臂的位置作为变形代号。7/13/202414 第一节 交流发电机的构造电压等级代号123456电压等级/V1224-6电流等级代号发电机类型123456789整体式交流发电机带泵式交流发电机无刷式交流发电机永磁式交流发电机19202930394049505960697079808990表2-1 电压等级代号表2-2 电流等级代号(单位：A)返回本章目录7/13/202415 第二节第二节 交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 一、发电原理 交流发电机产生交流电的基本原理是电磁感应原理，具体地说交流发电机是利用产生磁场的转子旋转，使穿过定子绕组的磁通量发生变化，在定子绕组内产生交流感应电动势。图2-12所示为交流发电机的工作原理图。图2-12 交流发电机7/13/202416 第二节第二节 交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 二、整流原理 利用硅整流二极管的这种单向导电性，制成了交流发电机的硅整流器，使交流电变为直流电。硅整流器实际上是一个由六只硅整流二极管组成的三相桥式整流电路，如图2-13所示。图2-13 三相桥式整流电路中的电压、电流波形a）整流原理 b）三相交流电动势 c）整流后发电机输出的平稳脉冲电压 7/13/202417 第二节第二节 交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 有的发电机具有中性点接线柱，如图2-14所示。中性点接线柱是从三相绕组的末端引出来的，标记“N”，输出电压为UN。图2-14 带有中心抽头的交流发电机 7/13/202418 第二节第二节 交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 对有些交流发电机（如桑塔纳、奥迪等轿车）来说，在三相绕组的中性点处接上两只中性点二极管（功率二极管），并通过两只中性点二极管与桥式整流器的正、负输出端相连，如图2-15所示为原理图。图2-15 具有中性点二极管的整流电路a）电压波形 b）原理图 7/13/202419 第二节第二节 交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 三、励磁方法 图2-16所示为交流发电机的励磁电路。图2-16 交流发电机的励磁电路 7/13/202420 第二节第二节 交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 以上分析的励磁电路只是一个基本电路，这样的励磁电路还存在着一个缺点，即驾驶员如果在发动机熄火后忘记将点火开关S关闭，蓄电池就会通过调节器向发电机励磁绕组长时间放电。针对这一问题，有很多车型使用了九管交流发电机。如图2-17所示。图2-17 九管交流发电机的原理图1励磁二极管 2点火开关S 3充电指示灯 4调节器 5负载返回本章目录7/13/202421 第三节第三节 交流发电机的工作特性交流发电机的工作特性 一、输出特性 表2-3为国产交流发电机的主要性能指标。交流发电机型号额定数据功率空载转速/(r/min)满载转速/(r/min)适用车型功率/W电压/V电流/AJF1314ZD122510003500CA1090JF1314-1122510003500CA1090JF1314B122510003500EQ1090-1JF1313Z122510003500BJ106系列JF13A122510003500NJ114系列表2-3 国产交流发电机的主要性能指标7/13/202422 第三节第三节 交流发电机的工作特性交流发电机的工作特性交流发电机型号额定数据功率空载转速/(r/min)满载转速/(r/min)适用车型功率/W电压/V电流/AJF2311241810003500依维柯JFZ1714124510006000桑塔纳JFZ1913Z129010506000标致JFZ1512Z125510506000切诺基JFZ2518242711505000JFWZ18126010003500(续)7/13/202423 第三节第三节 交流发电机的工作特性交流发电机的工作特性 图2-18所示为交流发电机的输出特性曲线。二、空载特性 空载特性是研究发电机在空载运行时，其端电压U随转速n变化的关系，即输出电流I=0时，U=f（n）的曲线，如图2-19所示。图2-18 交流发电机的输出特性曲线 图2-19 交流发电机的空载特性曲线 7/13/202424 第三节第三节 交流发电机的工作特性交流发电机的工作特性 三、外特性 外特性是研究发电机转速n一定时，其端电压U与输出电流I的关系，即转速n=常数时，U=f（I）的曲线，如图2-20所示。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。图2-20 交流发电机的外特性曲线 返回本章目录7/13/202425 第四节第四节 交流发电机的调节器交流发电机的调节器 一、电压调节器的工作原理 二、电压调节器的分类 交流发电机调节器可分为：触点式电压调节器、晶体管调节器和集成电路调节器。三种调节器的基本原理都是以转速为基础，通过改变励磁电流，来维持发电机的输出电压保持恒定。返回本章目录7/13/202426 第五节第五节 晶体管调节器晶体管调节器 一、晶体管调节器 图2-21所示为晶体管调节器的基本电路。图2-21 晶体管调节器的基本电路 7/13/202427 第五节第五节 晶体管调节器晶体管调节器 二、JFT106型调节器 JFT106型调节器属于外搭铁式晶体管调节器，图2-22所示为解放CA1092型汽车用JFT106型晶体管调节器工作原理图。图2-22 解放CA1092型汽车用JFT106型晶体管调节器工作原理图 7/13/202428 第五节第五节 晶体管调节器晶体管调节器 三、集成电路调节器 集成电路调节器，根据不同的电压检测方法可分为发电机电压检测法和蓄电池电压检测法两种电路，如图2-23所示。图2-23 集成电路调节器的基本电路a）发电机电压检测法 b）蓄电池电压检测法1、6发电机 2、5集成电路调节器 3、4充电指示灯 7/13/202429 第五节第五节 晶体管调节器晶体管调节器 四、集成电路调节器实例 图2-24所示为广泛使用的内装集成电路调节器的整体式交流发电机的原理电路，为蓄电池电压检测法。图2-24 内装集成电路调节器的整体式交流发电机的电路原理1发电机 2集成电路调节器 3充电指示灯 返回本章目录7/13/202430 第六节第六节 充电指示灯的控制电路充电指示灯的控制电路 一、利用中性点电压，通过起动复合继电器控制充电指示灯 东风EQ1092、解放CA1092均采用这一控制方式，如图2-25所示。图2-25 东风EQ1092、解放CA1092充电指示灯控制电路 7/13/202431 第六节第六节 充电指示灯的控制电路充电指示灯的控制电路 二、利用二极管来控制充电指示灯 法国沃尔沃汽车采用这一简单的控制方式，即利用二极管的单向导电性控制充电指示灯，如图2-26所示。图2-26 法国沃尔沃汽车充电指示灯控制电路 返回本章目录7/13/202432 第七节第七节 汽车交流发电机实例汽车交流发电机实例 一、奥迪、红旗轿车所用的交流发电机电路图(图2-27)图2-27 奥迪、红旗轿车所用的交流发电机电路图1励磁绕组 2电压调节器 3励磁二极管 4充电指示灯 5防干扰电容器 7/13/202433 第七节第七节 汽车交流发电机实例汽车交流发电机实例 二、夏利轿车所用的整体式交流发电机的电路图(图2-28)图2-28 夏利轿车所用的整体式交流发电机的电路图 返回本章目录7/13/202434 第八节第八节 充电系的故障诊断充电系的故障诊断 一、发动机起动后，充电指示灯仍亮 1 调节器单独安装的情况 1）如图2-29所示为内搭铁式交流发电机不发电的诊断方法。图2-29 内搭铁式交流发电机不发电的诊断方法1发电机 2调节器 7/13/202435 第八节第八节 充电系的故障诊断充电系的故障诊断 2）如图2-30所示为外搭铁式交流发电机不发电的诊断方法。在诊断之前，先检查发电机传动带有无松滑现象，检查调节器的火线是否正常，检查发电机的磁场接线柱F1是否有“火”。2-30 外搭铁式交流发电机不发电的诊断方法1发电机 2调节器 7/13/202436 第八节第八节 充电系的故障诊断充电系的故障诊断 2.整体式交流发电机 以奥迪、红旗轿车为例（参见图2-27）。二、发动机起动后，充电指示灯亮，发动机高速运行时，充电指示灯熄灭。三、汽车运行时，经常烧灯泡、熔丝及各种开关等电器设备。四、打开点火开关，充电指示灯不亮 这种情况说明充电指示灯电路有故障。故障可能是：充电指示灯线路有断路的地方，对于奥迪、红旗轿车来说，这类发电机也可能是发电机的电刷损坏；对于东风、解放汽车来说，这类发电机也可能是组合继电器有故障。五、汽车运行时，发电机或传动带有异响 交流发电机的异响有可能是发电机轴承或传动带引起的。返回本章目录7/13/202437 第九节第九节 交流发电机的故障测试与修理交流发电机的故障测试与修理 一、整机测试 1.测量各接线柱之间的电阻 利用万用表的(R1)挡测量“F”与“-”之间的电阻值，测量“+”与“-”之间和“+”与“F”之间的正、反向电阻值，也可以判断交流发电机内部的技术状况，其标准值见表2-4。2.空载转速的测试 空载电压的测试在万能试验台上进行，接线方法如图2-31所示。3.满载转速的测试 有些故障，在没有电流输出的情况下是表现不出来的，所以在对发电机进行空载转速测试后，应再作满载转速测试。满载转速测试可以接着空载转速进行，如图2-31所示。7/13/202438 第九节第九节 交流发电机的故障测试与修理交流发电机的故障测试与修理交流发电机型号“F”与“-”之间的电阻值“+”与“-”之间的电阻值“+”与“F”之间的电阻值正向反向正向反向JF11564050100050601000JF13JF21JF1219.5214050100050701000JF22JF23JF26表2-4 交流发电机各接线柱之间的电阻值 （单位：）7/13/202439 第九节第九节 交流发电机的故障测试与修理交流发电机的故障测试与修理图2-31 交流发电机的空载和满载测试 7/13/202440 第九节第九节 交流发电机的故障测试与修理交流发电机的故障测试与修理 4.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，因此根据输出电压波形可以判断交流发电机内部二极管及定子绕组是否有故障，交流发电机出现各种故障时输出电压的波形如图2-32所示。图2-32 交流发电机出现各种故障时输出电压的波形 7/13/202441 第九节第九节 交流发电机的故障测试与修理交流发电机的故障测试与修理 二、交流发电机零部件的检修 1.转子的检修 如图2-33所示，用万用表可检测励磁绕组是否短路和断路。如果阻值低于标准值（见表2-4），则说明励磁绕组短路；如果阻值为无穷大，则说明励磁绕组断路。如图2-34所示，用万用表可检测励磁绕组是否搭铁。图2-33 用万用表可检测励磁绕组是否短路和断路 图2-34 用万用表可检测励磁绕组是否搭铁 7/13/202442 第九节第九节 交流发电机的故障测试与修理交流发电机的故障测试与修理 2.定子的检修 如图2-35所示，用万用表可检测定子绕组是否断路。如图2-36所示，用万用表可检测定子绕组是否搭铁。3.二极管的检修 4.电刷的检测图2-35 用万用表可检测定子绕组是否断路 图2-36 用万用表可检测定子绕组是否搭铁 返回本章目录7/13/202443 第十节第十节 调节器的测试调节器的测试 一、内搭铁式晶体管调节器的测试 按图2-37所示方法，可对内搭铁式晶体管调节器进行测试。二、外搭铁式晶体管调节器的测试 按图2-38所示方法，可对外搭铁式晶体管调节器进行测试。图2-37 内搭铁式晶体管调节器的测试 图2-38 外搭铁式晶体管调节器的测试 7/13/202444 第十节第十节 调节器的测试调节器的测试 三、集成电路调节器的测试 整体式交流发电机的励磁绕组一般是通过调节器搭铁的。根据这一原理，按图2-39所示方法，先将可调直流电流与集成电路调节器用导线连接好，测试方法与上述两种方法相同。图2-39 集成电路调节器的测试 返回本章目录7/13/202445 第十一节第十一节 交流发电机与调节器的使用及维护交流发电机与调节器的使用及维护 一、交流发电机与调节器的使用注意事项 二、交流发电机与调节器的维护注意事项 1.检测充电系统前，需进行初步检验 1）发电机传动带的状况。过松将影响发电机的发电量，过紧将导致轴承过早损坏。如图2-40所示为奥迪轿车发电机传动带松紧度的检测，a的标准值为1015mm。2）发电机、调节器的线束连接。3）蓄电池的电缆线和极桩，发动机与底盘的搭铁线。4）检查蓄电池有无充电不足的迹象。5）检查蓄电池有无过充电的迹象。2.解体后清洁各个部件，在进行零部件检测前进行简单检验 1）如图2-41所示，通过使前后轴承在转子轴上旋转的办法检查轴承有无噪声、晃动或发涩。7/13/202446 第十一节第十一节 交流发电机与调节器的使用及维护交流发电机与调节器的使用及维护 2）目测检查集电环。3）目测定子绕组和励磁绕组转子有无绝缘物烧蚀的迹象，如果有，更换定子或转子总成。4）目测前后端盖、风扇及带轮有无裂纹。5）电刷高度小于7mm时，必须更换。3.发电机的拆卸注意事项 1）必须首先拆下蓄电池的搭铁线，然后才可以断开发电机与调节器的线束。2）当拆卸发电机轴承时，必须使用拉力器，如图2-42所示。3）一般情况下，发电机的带轮、风扇和前端盖不必从转子轴上拆卸。4）拆卸整流器及后端盖上的接线柱时，所有绝缘衬套和绝缘垫圈，不得丢失。4.就车维修检测时注意事项7/13/202447 第十一节第十一节 交流发电机与调节器的使用及维护交流发电机与调节器的使用及维护图2-40 奥迪轿车发电机传动带松紧度的检测 图2-41 发电机轴承的检测 图2-42 用拉力器拆卸发电机轴承返回本章目录7/13/202448