《汽车电工》教学课件：3第三章 电源充电系统

蓄电池和发电机是汽车上的两大电源。发电机是主要电源，在正常工作时，对除起动机以外的所有用电器供电，并向蓄电池充电。现代汽车上普遍使用三相交流发电机，利用硅二极管组成的整流器，把定子绕组产生的三相交流电整流成直流电。充电系统的电路包括充电系统的电路包括： 发电机的工作电路发电机励磁电路及调节器电路； 充电电路充电电路及充电指示灯电路。蓄电池是汽车上的两个电源之一，它是一种可逆直流电源，在汽车上与发电机并联，其主要作用是：（1）发动机起动时，向起动机和点火系统供电。（2）发电机不发电或电压较低时，向用电设备供电。（3）当用电设备同时接入较多使得发电机超载时，协助发电机供电。（4）当发电机的端电压高于蓄电池的电动势时，它可将电能转变为化学能储存起来（即充电）。 第一节第一节 蓄电池的结构与原理蓄电池的结构与原理 蓄电池主要由极板、隔板、外壳、电解液等组成，如图3-1所示。 盛装有电解液，插入多个用隔板隔开的正负极组便成为单体电池。每个单体电池的标称电压为2V，将6个或12个单体电池串联后便成为一只12V或24V蓄电池总成。图图3-1 3-1 蓄电池结构与实物图蓄电池结构与实物图第二节第二节 蓄电池的充电蓄电池的充电 充电是蓄电池使用过程中的一个重要环节。对于新启用的蓄电池或修复的蓄电池，在使用前必须进行初次充电；使用中的蓄电池也要进行补充充电，特别是在汽车充电系统发生故障而导致蓄电池充电不足的情况下；在存放期中，每3个月也要进行一次放电、充电循环处理，以保持蓄电池一定的容量，延长其使用寿命。一、充电时蓄电池正负极性的识别 充电时应将蓄电池的正、负极与对应的充电机的正、负极相连。若极性接反，会造成蓄电池的损坏。 如标记模糊不清，可用下述方法进行识别：（1）观察极桩的颜色，使用过的蓄电池正极桩呈深棕色，负极桩呈淡灰色。（2）用直流电压表接蓄电池的两极，按照指针偏摆方向判断其正、负极。（3）利用电解液进行识别，将蓄电池的两极接上导线，插入电解液中，导线周围产生气泡多的为负极。图图3-2 3-2 定流充电时蓄电池的连接定流充电时蓄电池的连接二、充电方法二、充电方法1 1、定流充电：、定流充电： 定流充电的优点是：适用性好，可任意选择和调整充电电流，有益于延长蓄电池的使用寿命。这种充电方式可用于各种不同的蓄电池，如新蓄电池的初充电、去硫充电、补充充电等，均可采用这种方式。缺点是：充电时间长，且需要经常调节充电电流。图图3-3 3-3 定压充电时蓄电池的连接定压充电时蓄电池的连接2 2、定压充电：、定压充电： 定压充电的优点：定压充电的优点：一是充电效率高。开始充电4h5h内，蓄电池就能获得9095的充电量，因而可大大缩短充电时间。二是操作方便，不易过充电。 定压充电的缺点：定压充电的缺点：由于充电初期电流太大，易造成电解液温升过快、极板弯曲、活性物质脱落，从而影响蓄电池的技术性能和使用寿命。因此，这种方法除在短时间补充充电的情况下，一般很少使用。3 3、脉冲快速充电：、脉冲快速充电： 脉冲快速充电的特点：脉冲快速充电的特点：（1）充电时间短。初充电一般不超过5h，补充充电只需0.5h1.5h。（2）节能。消耗电能为常规充电的80%85%。（3） 可以增加蓄电池的容量。（4） 具有显著的去硫化作用。（5） 蓄电池的寿命有一定影响，仍需进一步改进。 一般来讲，经快速充电的蓄电池只是提高了充电容量，并未充足电。若想充足，必需用小电流或正常充电电流进行最后充电。当电解液超过一定温度（通常为50）时，设备会自动停止充电。第三节第三节 蓄电池的维护与性能测试蓄电池的维护与性能测试一、蓄电池的维护原则一、蓄电池的维护原则 实践证明，蓄电池的电气性能和使用寿命不仅取决于其本身的结构和产品质量，而且在很大程度上取决于对蓄电池的使用情况和使用过程中是否对其进行细致的维护。蓄电池的使用与维护要做好以下工作：1、要经常保持蓄电池的外部清洁，以防间接短路和电极接线柱腐蚀。2、要经常检查蓄电池在车上的安装是否牢靠，电极接线柱与接线头的连接是否紧固。为防止接线柱氧化，通常应涂以保护剂（如黄油等）。3、定期检查和调整各单体内电解液液面高度。 4、根据不同季节及时间调整电解液密度（如表3-1所示）。表表3-1 3-1 不同气温下电解液密度的选择不同气温下电解液密度的选择图图3-4 3-4 用玻璃管测量电解液液面高度用玻璃管测量电解液液面高度二、蓄电池性能测试二、蓄电池性能测试 为了及时发现蓄电池的各种内在故障，汽车每行驶1000km，或冬季行驶10天15天，夏季行驶5天6天，需对蓄电池进行下列检查：1 1、电解液液面高度：、电解液液面高度： 液面高度可用玻璃管测量，如图3-4所示。电解液液面应高出极板10mm15mm，电解液不足时应加注蒸馏水。2 2、蓄电池放电程度：、蓄电池放电程度：（1 1）用密度计测量电解液密度：）用密度计测量电解液密度： 电解液的密度用吸式密度计测定，如图3-5所示。将密度计插入电池单体内，吸入电解液，使密度计浮子浮起，电解液液面所在的刻度即为密度值。注意在测量密度时，应同时测量电解液温度，并将测得的电解液相对密度换算成15时的相对密度值。图图3-5 3-5 测量电解液的密度和温度测量电解液的密度和温度（2 2）用高率放电计测量放电电压：）用高率放电计测量放电电压： 高率放电计是模拟接入起动机负荷，测量蓄电池在大电流（接近起动机的起动电流）放电时的端电压，用以判断蓄电池的放电程度和起动能力，如图3-6所示。 一般技术状况良好的蓄电池，用高率放电计测量时：单体电池电压应在1.5V以上，并在5s内保持稳定；如果5s内电压迅速下降或某一单体电池电压比其他单体电池低0.1V以上时，表示该单体电池有故障，应进行修理。图图3-6 3-6 用高率放电计测量蓄电池的放电电压用高率放电计测量蓄电池的放电电压第四节第四节 发电机的构造与原理发电机的构造与原理汽车用交流发电机的内部结构如图3-7所示。图图3-7 3-7 发电机构造图发电机构造图1 1、转子：、转子： 转子由转子轴、励磁绕组、两块爪形磁极、滑环等组成。它的作用是当通过电刷给励磁绕组供电时，励磁绕组产生磁场。其电器符号一般用电磁线圈加文字标注表达。（如图3-8所示）图图3-8 3-8 发电机构造图发电机构造图图图3-9 3-9 定子构造与绕组连接图定子构造与绕组连接图2 2、定子：、定子： 定子又叫电枢，由铁心和三相绕组组成，其功用是产生感应电动势。定子绕组有星形连接和三角形连接两种形式。在星形连接形式中，三相绕组的公共接点称为中性点，一般用“N”表示。（如图3-9所示）图图3-10 3-10 整流器实物与硅二极管连接图整流器实物与硅二极管连接图3 3、整流器：、整流器： 整流器的功用是将发电机定子绕组产生的交流电变换为直流电。一般由6只整流硅二极管和安装二极管的散热板组成。目前国内外采用的硅整流发电机均为负极搭铁。如图3-10所示4 4、端盖和电刷总成：、端盖和电刷总成： 前后端盖均由铝合金压铸或砂模铸造而成，这是因为铝合金为非导磁性材料，可减少磁化并具有轻便、散热性能良好的优点。 电刷总成由两只电刷、电刷弹簧和电刷架组成。电刷装在电刷架的孔内，借电刷弹簧的压力与转子总成上的滑环保持接触，用于给转子绕组提供磁场电流。（如图3-11所示）图图3-11 3-11 端盖与电刷架总成（捷达端盖与电刷架总成（捷达CIFCIF轿车发电机）轿车发电机）5 5、电子调节器、电子调节器 电子调节器是利用晶体三极管的开关特性，使磁场电路接通和断开来调节磁场绕组的平均电流。 电子式电压调节器利用三极管的开关特性，在发电机转速变化时，通过改变励磁绕组电路的接通和断开的时间比来调节励磁电路的平均电流。各种电子式电压调节器的工作原理基本相同，如图3-12所示。 图图3-12 3-12 调节器实物与连接图调节器实物与连接图图图3-13 3-13 充电指示灯（捷达）充电指示灯（捷达）第五节第五节 发电机的就车检测发电机的就车检测 1 1、充电指示灯检查：、充电指示灯检查：当打开点火开关不起动发动机时查看仪表充电指示灯是否点亮，如图3-13所示。如不亮应检查相应电路或充电指示灯保险丝是否熔断，指示灯灯泡是否损坏，如有应更换。然后起动发动机，当发动机正常运转时充电指示灯应熄灭，否则应检查发电机。图图3-14 3-14 发电机转子轴磁性检查（捷达）发电机转子轴磁性检查（捷达） 2 2、发电机检查：、发电机检查：在发动机运转状态下用一金属物体检查发电机转子轴有无磁性，如有说明发电机激磁电路良好。如没有应检查发电机激磁电路有无输入电压。如无则检查电压调节器及激磁绕组有无损坏，如图3-14所示。然后检查发电机输出电压（在发动机2500转/分时12或24V）发电机输出应小14.8或27V，大于12V或24V，否则应检查硅整流器及定子绕组有无损坏。 硅整流发电机每运转750h（相当于30000km）后，应拆开检修一次。主要检查电刷和轴承的状况。新电刷的高度是14mm，磨损至7mm8mm时应更换。轴承如有显著松动，应更换。 硅整流发电机若不发电，其主要原因多是硅二极管损坏，磁场绕组或定子绕组有断路、短路和搭铁（绝缘不良）等故障所致。一、解体图：一、解体图：（如图3-15所示）第六节第六节 发电机的分解检测发电机的分解检测图图3-15 3-15 发电机分解图发电机分解图二、发电机检修二、发电机检修1 1、硅二极管的检查：、硅二极管的检查： 拆开定子绕组与硅二极管的连接线后，用万用表（R1挡）逐个检查硅二极管的性能。其检查方法和要求如图3-16所示。测量压在后端盖上的二极管（负极管子）时，将万用表的黑表笔接端盖，红表笔接二极管的引线，如图3-16（a）所示，电阻值应在810的范围内。图图3-16(a) 3-16(a) 二极管的检测（正向）二极管的检测（正向） 压在散热板上的三个正极管子是相反方向导电的，测试结果与负极管子相反，如图3-16（b）所示。若正、反向测试时，电阻值均为零，则二极管短路；若电阻值均为无 穷大，则二极管断路。短路和断路的二极管均应更换。图图3-16(b) 3-16(b) 二极管的检测（反向）二极管的检测（反向）2 2、磁场绕组的检查：、磁场绕组的检查： 用万用表检查磁场绕组，如图3-17所示。3-17（a）所示；也可用万用表如图3-17（b）所示检测。 磁场绕组若有断路、短路和搭铁故障时，一般需要更换转子总成或重绕磁场绕组。图图3-173-17（a a） 磁场绕组的检测磁场绕组的检测图图3-17 3-17 磁场绕组的检测磁场绕组的检测3 3、定子绕组的检查：、定子绕组的检查： 用万用表按图3-18（1）（a）所示的方法，检查三相绕组的电阻。按图3-18（1）（b）所示的方法，检查定子绕组的绝缘情况，如图3-18（2）（c）所示方法为检查绕组有无搭铁。图图3-183-18（1 1） 发电机定子绕组的检查发电机定子绕组的检查图图3-183-18（二）（二） 发电机定子绕组的检查发电机定子绕组的检查