第三章_交流发电机及电压调节器.ppt

单击此处编辑小节标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Automobile Electrics,第 3 章 交流发电机及调节器,武汉软件工程职业学院汽运系,学习目标,了解交流发电机的功用。,了解调节器的工作原理。,掌握调节器的检测方法。,掌握交流发电机的结构、工作原理。,掌握交流发电机的试验、检测及维修方法。,了解汽车充电系的组成。,掌握电路检测及维修方法。,3.1 交流发电机的结构,3.1.1,发电机的功用,3.,1.2普通交流发电机的结构,1,转子,2,定子,3,整流器,4,端盖及电刷组件,5带轮及风扇,3.1.1 发电机的功用,发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时，向所有用电设备（启动机除外）供电，同时给蓄电池充电。,汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，由于交流发电机的性能在许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘汰。,交流发电机必须配装电压调节器，电压调节器对发电机的输出电压进行控制，使其保持基本恒定，以满足汽车用电器的需求。,3.1.2 普通交流发电机的结构,图3.1,JF132,型交流发电机解体图,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,普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、带轮等组成。图3.1为,JF132,型6管普通交流发电机解体图,3.1.2 普通交流发电机的结构,1,转子,转子的功用是产生磁场。,转子由爪极、磁轭、励磁绕组、滑环、转子轴等组成，如图3.3、3.4所示。,转子轴上压装着两块爪极，爪极被加工成鸟嘴形状，爪极空腔内装有励磁绕组和磁轭。,滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，压装在转子轴上并与轴绝缘，两个滑环分别与励磁绕组的两端相连。,当给两滑环通入直流电时，励磁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（或八对）相互交错的磁极。如图3.3所示。,当转子转动时，就形成了旋转的磁场。,1滑环 2转子轴 3爪极 4磁轭 5励磁绕组,图3.3 交流发电机的转子总成,图3.4 交流发电机转子分解图,3.1.2 普通交流发电机的结构,2,定子,定子的功用是产生交流电。,定子安装在转子的外面，和发电机的前后端盖固定在一起，当转子在其内部转动时，引起定子绕组中磁通的变化，定子绕组中就产生交变的感应电动势。,定子由定子铁心和定子绕组（线圈）组成，如图3.5所示。,定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。,定子绕组有三组线圈，对称的嵌放在定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法和三角形接法两种，如图3.5,a、b,所示，都能产生三相交流电。,图3.5 交流发电机定子总成及连接方式,a）,定子绕组星形连接,b),定子绕组三角形连接,3.1.2 普通交流发电机的结构,3整流器,整流器的功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。,整流器由整流板和整流二极管组成，6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管分别压装（或焊装）在相互绝缘的两块板上组成的，其中一块为正极板（带有输出端螺栓），另一块为负极板，负极板和发电机外壳直接相连（搭铁），也可以将发电机的后盖直接作为负极板。,6只整流二极管分为正极管和负极管两种。引出电极为正极的称为正极管，3只正极管装在同一块板上，称为正极板；引出电极为负极的称为负极管，3只负极管安装在负极板上，也可直接安装在后盖上。如图3.6所示。,图3.6 交流发电机整流二极管安装示意图,a）,焊接式,b）,电路图,c),压装式,1正整流板 2负整流板,3.1.2 普通交流发电机的结构,汽车用硅整流二极管是专用的，有如下特点：,（1）允许的工作电流大，如,ZQ50,型二极管的正向平均电流为50,A，,浪涌电流为600,A。,（2）,承受反向电压的能力高，可承受的反向重复峰值电压在270,V,左右，反向不重复峰值电压在300,V,左右。,（3）只有一根引线（引出电极）,（4）根据引出电极的不同分为正二极管和负二极管。,整流器总成的形状各异，有马蹄形、半圆形和圆形等。如图3.7所示。整流器和定子绕组的连接如图3.8所示。,图3.7,JF132,发电机整流器总成,1-负整流板 2-正整流板 3-散热片 4-螺栓孔 5-正极管 6-负极管 7-安装孔 8-绝缘垫,图3.8 交流发电机整流器和定子的连接电路图,a）,星形连接,b）,三角形连接,3.1.2 普通交流发电机的结构,4,端盖及电刷组件,端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起支撑转子、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。,电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成，如图3.9所示。,电刷的作用是将电源通过滑环引入励磁绕组。两个电刷分别装在电刷架的孔内，借助弹簧压力与滑环保持接触。,电刷和滑环的接触应良好，否则会因为磁场电流过小，导致发电机发电不足。,图3.9 电刷组件,3.1.2 普通交流发电机的结构,励磁绕组通过两只电刷(,F,和,E),和外电路相连，根据电刷和外电路的连接型式不同，发电机分为内搭铁型和外搭铁型两种，如图3.10所示。,（1）内搭铁型交流发电机：励磁绕组的一端经负电刷（,E）,引出后和后端盖直接相连（直接搭铁）的发电机称为内搭铁型交流发电机，如图3.10,a,所示。,（2）外搭铁型交流发电机：励磁绕组的两端(,F,和,E),均和端盖绝缘的发电机称为外搭铁型交流发电机，如图3.10,b,所示。,a),内搭铁型交流发电机,b),外搭铁型交流发电机,图3.10 交流发电机的搭铁型式,3.1.2 普通交流发电机的结构,5,带轮及风扇,交流发电机的前端装有带轮和风扇，由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转。,发电机工作时，定子绕组和励磁绕组中都会有热量产生，温度过高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作，所以为发电机散热是必须的，为了提高散热能力，有的发电机装有两个风扇（前后各一个）。如丰田轿车的发电机。,3.2 交流发电机工作原理,3.2.1发电原理,3.2.2整流原理,3.2.3交流发电机的励磁,3.2,.,1,交流发电机发电原理,如图3.11所示，发电机定子的三相绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中，内部有一个转子，转子上安装着爪极和励磁绕组。,当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为,N,极和,S,极。当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便产生交变的感应电动势。这就是交流发电机的发电原理。,图3.11 交流发电机发电原理示意图,1定子铁心 2定子绕组 3转子 4励磁绕组 5整流二极管 6电刷,3.2,.,1,交流发电机发电原理,1.交流电动势的变化频率,f,和转速、磁极对数成正比,式中 磁极对数,发电机转速(,r/min),在交流发电机中，由于转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律，所以交流电动势的波形也近似正弦规律，如果发电机定子的三相绕组是对称绕制的则产生的三相电动势也是对称的。,3.2,.,1,交流发电机发电原理,2.三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式：,式中 每相电动势的最大值,每相电动势的有效值,电角速度,3.2,.,1,交流发电机发电原理,3.定子每相电动势的有效值的表示,式中 -绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关),-每相绕组的匝数（单位：匝）,频率（单位：,Hz）,-,每极磁通（单位：,Wb,）,-,电机结构常数（）,-称为相电动势。,由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数 不变），相电动势 和发电机转速、磁通成正比。,3.2,.,2,交流发电机整流原理,图3.12 交流发电机整流原理,a),整流电路图,b),三相绕组电压波形图,c),整流后发电机输出波形图,3.2,.,2,交流发电机整流原理,1整流原理:,（1）二极管的导通原则,当3只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；,当3只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。,（2）整流过程的分析,同时导通的二极管管子总是两个，正、负管子各一个。,三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通,使得负载,RL,两端得到一个比较平稳的脉动直流电压,如图3.12(,c),所示。,图3.13整流二极管导通分析,3.2.2 交流发电机整流原理,2中性点电压,在定子绕组为星形连接时，三相绕组的公共结点称为中性点。从三相绕组的中性点引一根导线到发电机外，标记为,“,N,”,。,“,N,”,点电压称为中性点电压。,中性点电压的瞬时值是一个三次谐波电压,如图3.15所示，平均值为发电机输出电压（平均值）的一半，即,：,带有中性点接线柱的发电机，可用中性点电压来控制各种用途的继电器工作。,图3.15 交流发电机中性点电压波形图,3.2,.,2,交流发电机整流原理,利用中性点电压提高发电机功率,有的发电机（如夏利发电机）的整流器有8只整流管，其中两只整流管接在中性点处（1只正极管和1只负极管），如图3.16所示。把中性点电压和三相绕组并联输出，实践证明这样可提高发电机功率1015。,由于中性点电压的瞬时值是一个三次谐波，其波峰在有些时候可能大于三相绕组的最高值，此时，中性点正极管,VD7,导通，其他三个正极管截止，由,VD7,供给外电路高电压；同理，波谷也能小于三相绕组的最低值，此时，中性点负极管,VD8,导通，参与对外输出，这样就提高了发电机的对外输出能力，提高了发电机的输出功率。,图3.16 具有中性点二极管的整流电路,3.2,.,3,交流发电机的励磁,除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁，因为它们的磁场都是电磁场，必须给励磁绕组通电才会有磁场产生而发电，否则发电机将不能发电。,将电流引入到励磁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,在发电机转速较低时（发动机未达到怠速转速），自身不能发电，需要蓄电池供给发电机励磁绕组电流，使励磁绕组产生磁场来发电。这种由蓄电池供给磁场电流发电的方式称为他励发电。,3.2,.,3,交流发电机的励磁,2自励,随着转速的提高（一般在发动机达到怠速时），发电机定子绕组的电动势逐渐升高并能使整流器二极管导通，当发电机的输出电压,UB,大于蓄电池电压时，发电机就能对外供电了。当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给励磁绕组，这种自身供给磁场电流发电的方式称为自励发电。,交流发电机励磁过程是先他励后自励。当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压12,V,以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。,不同汽车的励磁电路各不相同，但有一个共同特点是，励磁电路都必须由点火开关控制。交流发电机的励磁电路如图3.17、3.18所示。,32,.,3,交流发电机的励磁,图3.17 6管内搭铁型交流发电机的励磁,3.2,.,3,交流发电机的励磁,图3.18 11管外搭铁型交流发电机的励磁,3,.,3,常见交流发电机的结构,3.3.1交流发电机的分类,3.3.2常见发电机的结构型式,3.3.3交流发电机的型号,3.3.4交流发电机的性能指标,3.3.1交流发电机的分类,1.按总体结构分,（1）普通交流发电机。这种发电机即无特殊装置，也无特殊功能特点，使用时需要配装电压调节器。,（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。,（3）带泵的交流发电机。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。,（4）无刷交流发电机，不需要电刷的发电机。,（5）永磁交流发电机，转子磁极为永磁铁制成的发电机。,3.3.1交流发电机的分类,图3.19 交流发电机结构外型,a)JF1522A,型交流发电机,b),捷达,JFZ1813,型交流发电机,c）JFB1712,型交流发电机,3.3.1交流发电机的分类,2.按整流器结构分,（1）6管交流发电机。,（2）8管交流发电机。,（3）9管交流发电机。,（4）11管交流发电机。,3.按励磁绕组搭铁型式分,（1）内搭铁型交流发电机。,（2）外搭铁型交流发电机。,注意：,交流发电机搭铁型式不同，所配用的调节器及接线方法不同，充电系故障检查方法也不同，使用时应予注意，否则发电机不发电调节器不工作。,3.3.1交流发电机的分类,图3.20 奥迪11管整交流发电机的整流器结构形状,图3.21本田雅阁8管交流发电机的整流器结构形状,3.3.2常见发电机的结构型式,19管交流发电机,（1）9管交流发电机结构特点：,9管交流发电机的基本结构和6管交流发电机相同，所不同的是整流器，9管交流发电机的整流器是由6只大功率硅整流二极管和3只小功率励磁二极管组成。,图3.22所示为日立公司生产的,LR160-708,型整体式外搭铁型9管交流发电机电路图。,图3.22,LR160-708,型9管交流发电机电路图,1点火开关 2主继电器 3熔丝 4充电指示灯,3.3.2常见发电机的结构型式,（2）充电指示灯电路：,LR160-708,型9管交流发电机的励磁电路还有一个功能，就是控制充电指示灯电路，在图3.22所示电路中，有一充电指示灯，其作用是：,指示发电机是否有故障；,警告驾驶员停车后关断点火开关。,（3）充电指示灯的工作原理：,当点火开关接通时，发电机未发电，由蓄电池供给磁场电流。此时充电指示灯亮，表示蓄电池放电，发电机他励。,当发动机启动后，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，磁场电流由发电机供给，发电机自励发电。若没有熄灭,说明发电机不发电或充电指示灯电路有故障。,发电机熄火后，由于发电机不再发电，如果没有关断点火开关，蓄电池会通过磁场电路向励磁绕组放电，充电指示灯会再次发亮，可提醒驾驶员关断点火开关，避免蓄电池放电时间过长烧坏励磁绕组和引起蓄电池亏电。,3.3.2常见发电机的结构型式,211管交流发电机,（1）11管交流发电机整流器的结构特点：,11管交流发电机的整流器由8只大功率硅整流二极管和3只小功率磁场二极管组成，8只整流管（其中6只接三相绕组,2只接中性点）组成全波桥式整流电路对外负载输出，3只小功率磁场二极管与3只大功率负极管也组成三相全波桥式整流电路，为发电机磁场供电和控制充电指示灯电路。,图3.23 桑塔纳轿车用整体式外搭铁型11管发电机电路原理图,1交流发电机 2电压调节器 3调节器的传感器,3.3.2常见发电机的结构型式,（2）调节器,的特点,桑塔纳发电机为整体式外搭铁型交流发电机，采用集成电路调节器，调节器和电刷架制成一个整体安装在发电机内部，称为整体式发电机。外搭铁型是指发电机磁场的负电刷通过调节器后再搭铁。,桑塔纳发电机的外部有两个接线柱，分别为火线接线柱,B,和磁场接线柱,D+，,火线接线柱,B,向全车供电，磁场接线柱,D+,的作用是由蓄电池向励磁绕组提供励磁电流使发电机发电，并且控制充电指示灯电路。,11管交流发电机目前汽车上应用较多，因为它具有中性点二极管可提高发电机功率，又有励磁二极管可控制充电指示灯电路。,去掉11管交流发电机中的3只励磁二极管，就变成了8管交流发电机。8管交流发电机的充电指示灯电路由调节器直接控制。,3.3.2常见发电机的结构型式,3无刷交流发电机,由于没有电刷和滑环，所以不会因为电刷及滑环的磨损和接触不良造成励磁不稳定或发电机不发电等故障；同时工作时无火花，也减小了无线电干扰。,无刷交流发电机分为爪极式、激磁机式和永磁式三种。,（1）爪极式无刷交流发电机的结构及工作原理,如图3.24所示，爪极式无刷交流发电机励磁绕组是静止的，它通过一个磁轭托架固定在后端盖上,所以，不再需要电刷。,两个爪极中，只有一个爪极直接固定在电机转子轴上，另一爪极则用非导磁焊接在前一爪极上。当转子旋转时，一个爪极就带动另一爪极一起在定子内转动,当励磁绕组中有直流电通过时，爪极被磁化,就形成了旋转磁场。磁路如图3.25箭头所示,3.3.2常见发电机的结构型式,图3.24 爪极式无刷交流发电机的结构,1外型 2后轴承 3防护罩 4整流器 5壳体 6定子 7磁轭,8励磁绕组接头 9励磁绕组 10爪极 11前端盖12风扇 13带轮,3.3.2常见发电机的结构型式,（2）爪极式无刷交流发电机的特点,爪极式无刷交流发电机的优点是：结构简单、维护方便、工作可靠，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；,缺点是爪极间连接工艺困难，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。,图3.25 爪极式无刷交流发电机的结构原理与磁路,1转子轴 2磁轭托架 3端盖 4爪极 5定子铁心,6非导磁联结环 7励磁绕组 8转子磁轭,3.3.3 交流发电机的型号,汽车交流发电机型号由产品代号、电压等级代号、电流等级代号、设计序号、变型代号五部分组成，如图3.26所示。,图3.26 交流发电机型号,3.3.4 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（12,V,系统的发电机额定电压为14,V，24V,系统的发电机额定电压为28,V）。,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。空载转速是汽车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。,3.3.4 交流发电机的性能指标,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。,几种国产交流发电机的主要性能指标,交流发电机型号,额定电压,(,V),空载转速,(r/min),额定电流,(,A),额定转速,(,r/min),使用车型,JFZ1913Z,14,1050,90,6000,桑塔纳、奥迪,JFZ1512Z,14,1050,55,6000,广州标致,JFZ2518,28,1150,27,5000,切诺基,JFZ1714,14,1000,45,6000,依维柯,JF13A,14,1000,25,3500,NJ1060,3.4交流发电机的故障检测,汽车交流发电机当发现发电机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。,3.4.1 交流发电机的整机测试,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。,图3.27各接线柱之间电阻的测量,3.4.1 交流发电机的整机测试,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。,3.4.1 交流发电机的整机测试,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,3.4.2 零部件的检修,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,3.4.2 零部件的检修,(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1.5,mm,(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,3.4.2 零部件的检修,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,3.4.2 零部件的检修,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10,k,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,3.4.2 零部件的检修,（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。,3.4.2 零部件的检修,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23,N，,将电刷压入电刷架使之露出部分约2,mm，,弹簧压力过小应更换。,3.5电压调节器,3.5.1电压调节器的功用,3.5.2电压调节器的分类,3.5.3电压调节器的调压原理,3.5.4电子调节器的工作原理,3.5.1电压调节器的功用,由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱动旋转的，且发动机和交流发电机的速比为1.73，因此交流发电机转子的转速变化范围非常大，这样将引起发电机的输出电压发生较大变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电机必须配用电压调节器才能工作。,电压调节器是把发电机输出电压控制在规定范围内的装置，其功用是在发电机转速变化时，自动控制发电机电压保持恒定，使其不因发电机转速高时电压过高烧坏用电器和导致蓄电池过充电；也不会因发电机转速低而电压不足导致用电器工作失常。,3.5.2电压调节器的分类,随着电子技术的发展，目前交流发电机几乎全部采用电子调节器。其优点是：电压调节精度高，且不产生火花，还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点。,电子调节器有晶体管调节器和集成电路调节器两种。,图3.38 晶体管调节器和集成电路调节器,a),晶体管调节器,b),集成电路调节器,3.5.2电压调节器的分类,2电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁类型可分两种,（1）内搭铁型调节器,适用于内搭铁型交流发电机的电子调节器称为内搭铁型电子调节器；,（2）外搭铁型调节器,适合用于外搭铁型交流发电机的电子调节器称为外搭铁型电子调节器。,对于晶体管调节器，在使用过程中，最好使用汽车说明书中指定的调节器，如果采用其他型号替代，除标称电压、功率等规定参数与原调节器相同外，代用调节器必须与原调节器的搭铁形式相同，否则，发电机可能由于励磁电路不通而不能正常工作。,3.5.3电压调节器的调压原理,交流发电机的三相绕组产生的相电动势有效值为,即交流发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正比。,当转速,n,升高时，,E增大，发电机输出端电压,U,B,升高，当转速升高到一定值时，输出端电压达到限定值，要想使发电机的输出电压,U,B,不再随转速的升高而上升，只能通过减小磁通,来实现。又因磁极磁通,与励磁电流,I,f,成正比，所以减小磁通,也就是减小励磁电流,I,f,。,所以，交流发电机电压调节器的调压原理是：当发电机转速升高时，调节器通过减小发电机励磁电流,I,f,来减小磁通,，,使发电机的输出电压,U,B,保持不变；当发电机的转速降低时，调节器通过增大发电机的励磁电流,I,f,来增加磁通,，,使发电机的输出电压,U,B,保持不变,。,3.5.4电子调节器的工作原理,1外搭铁型电子调节器的工作原理,（1）基本电路,电子调节器有多种型式，其内部电路各不相同，但工作原理可用基本电路工作原理去理解。,3.5.4电子调节器的工作原理,（2）工作原理,点火开关,SW,刚接通时，发动机不转，发电机不发电，蓄电池电压加在分压器,R,1,、,R,2,上，此时因,U,R1,较低不能使稳压管,VS,的反向击穿，,VT,1,截止，,VT,1,截止使得,VT,2,导通，发电机磁场电路接通，此时由蓄电池供给磁场电流。随着发动机的启动，发电机转速升高，发电机他励发电，电压上升。,当,发电机电压升高到大于蓄电池电压时，发电机自励发电并开始对外蓄电池充电，如果此时发电机输出电压,U,B,调节器调节上限,U,B2,，,VT,1,继续截止，,VT,2,继续导通，但此时的磁场电流由发电机供给，发电机电压随转速升高迅速升高。,当发电机电压升高到等于调节上限,U,B2,时，调节器对电压的调节开始。此时,VS,导通，,VT,1,导通，,VT,2,截止，发电机磁场电路被切断，由于磁场被断路，磁通下降，发电机输出电压下降。,当发电机电压下降到等于调节下限,U,B1,时，,VS,截止，,VT,1,截止，,VT,2,重新导通，磁场电路重新被接通，发电机电压上升。,周而复始，发电机输出电压,U,B,被控制在一定范围内，这就是外搭铁型电子调节器的工作原理。,3.5.4电子调节器的工作原理,2内搭铁型电子调节器的基本电路,内搭铁型电子调节器基本电路的特点是晶体管,VT1、VT2,采用,PNP,型，发电机的励磁绕组连接在,VT2,的集电极和搭铁端之间，与外搭铁型电路显著不同，电路工作原理和结构与外搭铁型电子调节器类似,。,3.5.4电子调节器的工作原理,3电子调节器的工作特性,调节器通过三级管,VT,2,的通断控制磁场电流，随着转速的提高，大功率三级管,VT,2,的导通时间减小，截止时间增加，这样可使得磁场电流平均值减小，磁通减小，保持输出电压,U,B,不变。发电机的输出电压,U,B,、,磁场电流,I,f,（,平均值）随转速,n,的变化关系称为电子调节器的工作特性,。,从电子调节器的工作特性曲线可以看出，,n,1,为调节器开始工作转速，称为工作下限，随着发电机转速的升高，磁场电流减小。当发电机转速很高时，由于大功率三极管可不导通，磁场电流被切断，发电机仅靠剩磁发电，所以，电子调节器的工作转速上限很高，调节范围很大。,3.5.4电子调节器的工作原理,电子调节器的工作特性曲线,3.6电子调节器的应用实例,外型,电路原理图,3.6.1,JFT106,型晶体管调节器,1.应用,JFT106,型调节器属于外搭铁式晶体管调节器，调节电压为13.814.6,V，,可与14,V,功率为750,W,外搭铁式九管式交流发电机配套，也可与14,V,功率小于1000,W,的外搭铁式六管交流发电机配套。,2.外形,3.组成与原理,3.6.2.集成电路调节器,1奥迪轿车交流发电机的集成电路调节器,奥迪轿车交流发电机发电机为整体式外搭铁型交流发电机，调节器为内装式，和电刷架安装在一起。,该发电机外部有,2,个接线端子，分别是发电机输出端,B,，,蓄电池励磁的接线端子,D,，。,发电机内部和调节器的连接有三个，分别是,D,，,F,（,和负电刷相连）和搭铁端子,E,。,红旗、奥迪轿车发电机及集成电路调节器电路图,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,3.6.2.集成电路调节器,2日产蓝鸟轿车交流发电机的集成电路调节器,日产蓝鸟轿车交流发电机为整体式外搭铁型交流发电机，调节器为内装式，和电刷架安装在一起。,该发电机外部有3个接线端子，分别是发电机输出端,B，,蓄电池接线端子,S，,充电指示灯接线端子,L。,日产蓝鸟交流发电机集成电路调节器电路图,3.6.2.集成电路调节器,3夏利轿车发电机的集成电路调节器,夏利发电机为整体式交流发电机，调节器为内装式外搭铁型。,该调节器有6个接线端子,F、P、E,三个端子用螺钉直接和发电机连接，,B,端用螺母固定在发电机的输出端子“,B”,上，,IG、L,两个端子用金属线引到调节器的外部接线插座上。,3.6.2.集成电路调节器,4广州本田轿车交流发电机的集成电路调节器,广州本田轿车交流发电机为8管外搭铁型交流发电机，调节器为内装式外搭铁型，由发动机电脑控制。,在汽车电路中有一个负载检测仪，检测电路中总电流负载大小，送信号到电脑，调节器送发电机电压信号到电脑，电脑根据这两个信号，发送电信号到调节器，驱动调节器的控制电路工作，适时地接通和断开励磁绕组电流，从而控制发电机电压。,B,发电机输出接住，,S、FR,接电脑，,L,接充电指示灯，,LG,接点火开关,3.7 充电系的使用和维护,3.7.1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；,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；,3.7充电系的使用和维护,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；,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。,3.7充电系的使用和维护,3.7.2充电系的维护,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,3.8充电系电路及故障诊断,3.8.1上海帕萨特,B5,充电系,1.电路图,3.8 充电系电路及故障诊断,3.8.1上海帕萨特,B5,充电系,2.工作原理,当起动发动机时（点火开关在点火位置或起动位置），蓄电池电压通过中央接线盒点火开关组合仪表（通过充电指示灯,K2）,发电机,D+,接线柱磁场线圈搭铁，充电指示灯亮。指示蓄电池对发电机励磁。,发动机起动后（怠速及以上转速运转时），交流发电机应能正常发电，蓄电池电压仍通过上述电路加在充电系统指示灯上，同时，交流发电机通过端子,D+,也供给指示灯电压，故充电指示灯两侧电压相等，指示灯熄灭。,若发动机怠速及以上转速运转，充电系统指示灯仍发亮，警示驾驶员交流发电机充电不正常，需及时维修。,3.8.1上海帕萨特,B5,充电系,3上海帕萨特,B5,充电系故障检测与维修,（1）接通点火开关，充电指示灯不亮,可将发电机,D+,的蓝色导线的插接拔下并搭铁，充电指示灯仍不亮，故障为：充电指示灯线路有断路，或充电指示灯本身坏，检查线路，排除故障。,若将发电机,D+,的蓝色导线的插接拔下并搭铁，充电指示灯仍不亮，可能的故障有：,蓝色导线与发电机,D+,接线柱接触不良，需重新接好；,发电机电刷损坏或磨损过短。需拆下发电机检测，更换发电机电刷组件；,发电机转子励磁线圈断路。需拆下发电机检测，更换发电机转子。,3.8.1上海帕萨特,B5,充电系,(2)接通点火开关，发动机在怠速或更高转速时，充电指示灯不灭,停止发动机运转，可将发电机,D+,的蓝色导线的插接件拔下并悬空，接通点火开关，充电指示灯仍亮，故障为：充电指示灯线路有短路，检查线路，排除故障。,若将发电机,D+,的蓝色导线的插接拔下并悬空，接通点火开关，充电指示灯熄灭，可能的故障有：,a),电压调节器损坏。,b),发电机定子绕组损坏导致发电机不发电。,c),电刷磨损或电刷弹簧损坏导致发电机不发电。,维修方法：逐项检查后，修理或更换有关损坏零部件。,3.8.1上海帕萨特,B5,充电系,(3)发电机发电量不足，故障现象是用电量大时，输出电压降低，可能的原因有,a.,传动带打滑。,b.,电刷和滑环接触不良。,c.,整流器短路或断路。,d.,输出导线与发电机的连接接触不良或导线内阻增大，造成压降过大。,维修方法：,检查与调整发电机传动带张紧度。发动机熄火后，在曲轴带轮与发电机带轮中间位置，以拇指向下压传动带，最大挠度应小于5,mm。,如超过此值，需旋松调整支架上的调整螺栓，张紧传动带后再旋紧螺栓，复查张紧度是否达到规定值，如符合，即以35,Nm,的力矩拧紧调整螺栓。,修理或更换损坏的零部件，包括电缆。,紧固各导线的连接部位，如接线柱。,3.8.1上海帕萨特,B5,充电系,（4）发电机异常声响。,a.,传动带磨损或过松，更换或张紧。,b.,发电机轴承或电刷损坏，更换。,c.,转子与定子的铁心在运转时碰撞，分解发电机，查找原因。,3.8.2 广州本田充电系,1电路图,3.8.2 广州本田充电系,2工作原理,在发动机起动前，首次将点火开关转至“,RUN”,位置时，电瓶电压通过保险丝4加到充电系统指示灯上。该指示灯通过交流发电机的端子,L,搭铁，此时充电系统指示灯点亮。,当发动机怠速及以上转速运转，若交流发电机工作正常，电瓶电压仍通过保险丝4加在充电系统指示灯上，同时，交流发电机通过端子,L,也供给指示灯电压，故充电系统指示灯两侧电压相等，指示灯熄灭。,若发动机运转后，而交流发电机未对蓄电池充电时，充电系统指示灯通过交流发电机(端子,L),接搭铁，此时，充电系统指示灯点亮，警示驾驶员交流发电机充电不正常。,电负载检测仪测量充电系统总的电负载后，向发动机电脑发送信号，然后由发动机电脑控制电压调节器，当电负载较低时，交流发电机的励磁绕组断开，以减少发动机的机械负载，并提高燃油经济性实训项目3.1 交流发电机结构认识,一、目标,1认识发电机结构,2掌握发电机的拆装方法,二、仪器与工具,1普通6管内搭铁交流发电机、9管交流发电机、11管整体式外搭铁交流发电机、无刷交流发电机各一台。,2台钳、拉器各12个。,3十字起子、一字起子、开口扳手、梅花扳手、油盆、毛刷、清洗剂润滑脂、抹布按分组情况配置。,三、内容,1外部结构认识,（1）型号的辨别,（2）接线柱认识,实训项目3.1 交流发电机结构认识,2外部清洗,用蘸有少许清洗剂的抹布将发电机表面擦拭干净。,注意：,抹布不能有液体浸出，汽油清洗剂不能接触绝缘件。,3发电机的分解（不同型号的发电机分解步骤有所不同，以下分解步骤仅作参