汽车电气系统

1、第一章 蓄电池 第一次课：蓄电池的构造、型号、工作原理、特性、容量及影响因素 教学目的要求： 通过教学掌握蓄电池的构造、型号识别及充放电的工作理，理解蓄电池的工作特性，掌 握蓄电池维护充放电的知识和方法，了解蓄电池容量的影响因素。 主要教学内容： 1、蓄电池的构造 2、蓄电池的型号 3、蓄电池的工作原理 4、蓄电池容量及影响因素 教学重点、难点： 蓄电池的构造 蓄电池的工作原理 作业： 1、 叙述普通蓄电池的结构 2、 什么是干荷电蓄电池？有什么特点？ 3、 什么是免维护蓄电池？有什么特点？ 4、 国产蓄电池的型号含义是什么？ 5、 简述蓄电池的充、放电特性？ 教案正文： 第一节 铅蓄电池的构

2、造与型号 一、铅蓄电池的构造 铅蓄电池的组成：极板、隔板、壳体、电解液、铅连接条、极柱等 1正、负极板 分类及构成：极板分正极板和负极板两种，均由栅架和填充在其上的活性物质构成。 作用：蓄电池充、放电过程中，电能和化学能的相互转换，就是依靠极板上活性物质和电解 液中硫酸的化学反应来实现的。 颜色区分：正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2)，呈深棕色；负极板上的活性物质是海绵 状纯铅(Pb)，呈青灰色。 栅架的作用：容纳活性物质并使极板成形。 极板组：为增大蓄电池的容量，将多片正、负极板分别并联焊接，组成正、负极板组。 安装的特别要求：安装时正负极板相互嵌合，中间插入隔板。在每个单体电池中，负

3、极板的 数量总比正极板多一片。 2隔板 作用：为了减小蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池内部正负极板应尽可能地靠近；为了避免彼此 接触而短路，正负极板之间要用隔板隔开。 材料要求：隔板材料应具有多孔性和渗透性，且化学性能要稳定，即具有良好的耐酸性和抗 氧化性。 材料：常用的隔板材料有木质隔板、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维和纸板等。 安装要求：安装时隔板上带沟槽的一面应面向正极板。3壳体 作用：用来盛放电解液和极板组 材料：由耐酸、耐热、耐震、绝缘性好并且有一定力学性能的材料制成。 结构特点：壳体为整体式结构，壳体内部由间壁分隔成3个或6个互不相通的单格，底部有 突起的肋条以搁置极板组。肋条之间的空间用

4、来积存脱落下来的活性物质，以防止在极板间造成短路，极板装入壳体后，上部用与壳体相同材料制成的电池盖密封。在电池盖上对应于每个单格的顶部都有一个加液孔，用于添加电解液和蒸馏水，也可用于检查电解液液面高度和测量电解液相对密度。 4电解液 作用：电解液在电能和化学能的转换过程即充电和放电的电化学反应中起离子间的导电作用 并参与化学反应。 成分：它由纯硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，而其密度一般为1.241.30gml。 特别注意点：电解液的纯度是影响蓄电池的性能和使用寿命的重要因素。 5单体电池的串接方式 蓄电池一般都由3个或6个单体电池串联而成，额定电压分别为6V或12V。 串接方式：单体电池的串

5、接方式一般有传统外露式、穿壁式和跨越式三种方式，早期的蓄电池大多采用传统外露式铅连接条连接方式，如图12a所示。这种连接方式工艺简单，但耗铅量多，连接电阻大，因而起动时电压降大、功率损耗也大，且易造成短路。新型蓄电池则采用先进的穿壁式或跨越式连接方式。 穿壁式连接方式是在相邻单体电池之间的间壁上打孔供连接条穿过，将两个单体电池的极板组极柱连焊在一起。 跨越式连接在相邻单体电池之间的间壁上边留有豁口，连接条通过豁口跨越间壁将两个单体电池的极板组极柱相连接，所有连接条均布置在整体盖的下面。 穿壁式和跨越式连接方式与传统外露式铅连接条连接方式相比，有连接距离短、节约材料、电阻小、起动性能好等优点。

6、二、蓄电池的规格型号 蓄电池的型号按JB25991985起动型铅蓄电池标准规定，其产品型号的编制和含义如 下： 串联的单格电池数 - 蓄电池类型 - 蓄电池特征 - 额定容量 - 特殊性能 例如： 1)3-Q-75：由3个单体电池组成，额定电压为6V，额定容量为75A·h的起动用蓄电池。 2)6-QA-105G：由 6 个单体电池组成，额定电压为 12V，额定容量为 105A·h的起动用干荷电高起动率蓄电池。 3)6-QAW-100：由 6 个单体电池组成，额定电压为 12V·，额定容量为 100A·h 的起动用干荷电免维护蓄电池。 第二节 蓄电池的工作

7、原理及特性 一、蓄电池的工作原理 当蓄电池和负载接通放电时，正负极板间产生电流，正极板上的Pb02和负极板上的Pb都变成PbS04，电解液中的H2S04减少，相对密度下降。 当蓄电池充电时，按相反的方向变化，正负极板上的 PbS04分别恢复成原来的Pb02和Pb， 电解液中的硫酸增加，相对密度变大。 如略去中间的化学反应过程，可用下式表示： Pb02+Pb 十2H2S04=2PbS04+2H20 1电势的建立 当极板浸入电解液时，在负极板处，金属铅受到两方面的作用，一方面它有溶解于电解液 的倾向，因而有少量铅进入溶液，生成Pb2+ ，在极板上留下两个电子2e，使极板带负电；另一方面，由于正、负

8、电荷的吸引，Pb2+有沉附于极板表面的倾向。当两者达到平衡时，溶解便停止，此时极板具有负电位，约为-0.1V。 正极板处，少量Pb02溶入电解液，与水生成Pb(OH)4，再分离成四价铅离子和氢氧根离子。即Pb02+2H20->Pb(OH)4 Pb(OH)4=Pb 4+ +4(OH) - 由于Pb4+沉附于极板的倾向，大于溶解的倾向，因而沉附在正极板上，使极板呈正电位。当 达到平衡时，约为+2.0V。 因此，当外电路未接通，反应达到相对平衡状态时，蓄电池的静止电动势约为： E0=2.0-(-0.1)=2.1V 2铅蓄电池的放电 当蓄电池接上负载后，在电动势的作用下，电流从正极经过负载流往负

9、极(即电子从负极到 正极)，使正极电位降低，负极电位升高，破坏了原有的平衡。 放电时的化学反应过程如图所示： 在正极板处，Pb 4+ 和电子结合，变成二价铅离子 Pb 2+ ，Pb 2+ 与电解液中的 SO4 2- 结合生成 PbS04 沉附于极板上。 即Pb4+ +2e-> Pb2+ Pb2+ + SO42- =PbSO4 在负极板处，Pb2+ 与电解液中的SO42-结合也生成PbS04沉附在负极板上，而极板上的金属铅 继续溶解，生成Pb2+和电子。如果电路不中断，上述化学反应将继续进行，使正极板上的Pb02和负极板上的Pb都逐渐转变为PbS04，电解液中的PbS04逐渐减少而水增多，

10、故电解液相对密度 下降。3铅蓄电池的充电 充电时，应将蓄电池接直流电源。当电源电压高于蓄电池电动势时，在直流电源电压作用 下，电流从蓄电池正极流人，负极流出(即驱使电子从正极经外电路流人负极)。这时正负极板发生的反应正好与放电过程相反，在负极板处有少量的PbS04进入电解液中，离解为Pb 2+ 和SO42- 。Pb2+在电源的作用下获得两个电子变为金属Pb，沉附在极板上。而SO42- 则与电解液中的H+结合，生成硫酸。 即： PbS04->Pb2+ +SO42- Pb2+ +2e->Pb SO42- +2H+-> H2S04 负极板上总的反应式为： PbS04+2e+2H+

11、->Pb+H2SO4 正极板处，也有少量PbS04进入电解液中，离解为Pb2+和SO42-，Pb2+在电源作用下失去两个电子变为Pb 4+，它又和电解液中水离解出来OH-结合，生成Pb(OH)4，Pb(OH)4又分解为 Pb02和H20，而SO42-又与电解液中的H +结合生成硫酸。 其反应式如下： PbS04-> Pb2+ + SO42- Pb2+ -2e-> Pb4+4H20->4H + +4OH Pb4+ +4OH ->Pb(OH)4 Pb(OH)4-> Pb02+2H20 2SO4 2- +4H + -> 2H2S04 正极板上的总反应为： P

12、bS042e +2H20+ SO42- ->Pb02+2H2S04 可见，在充电过程中，正负极板上的PbS04将逐渐恢复为Pb02和Pb，电解液中硫酸成分逐 渐增多，水逐渐减少。 充电终期，密度将升到最大值，且会引起水的分解，水分解的化学反应式如下： 2H2S04 ->4H+ + SO42- 负极上：4H + +4e->2H2 正极上：2SO42- -4e+2H20->2H2S04+O2 总反应为：2H2S04+2H20->2H2S04 十2H2+O2 由上式可见，整个过程中和效果实际上分解的是水：2H20->2H2+02 二、蓄电池的工作特性 蓄电池的工作

13、特性主要包括蓄电池的电动势、内电阻以及充、放电特性。 1静止电动势 静止电动势是指蓄电池在静止状态(不充电也不放电)下正负极板之间的电位差(即开路电 压)，用正。表示。它的大小与电解液的相对密度和温度有关，当相对密度1.0501.30的范 围内时，可由下述经验公式计算其近似值： E0=0.85十25摄氏度的电解液相对密度 汽车用蓄电池的电解液相对密度在充电时增高， 放电时下降， 一般1.121.30之间波动， 因此，蓄电池的静止电动势也相应地变化在1.972.15V之间。 2内电阻 蓄电池的内电阻大小反映了蓄电池带负载的能力。 在相同的条件下，内电阻越小，输出电流越大，带负载能力越强。 蓄电池

14、的内电阻为极板电阻、电解液电阻、隔板电阻、连条和极柱电阻的总和，用R0表示。 隔板电阻因所用的材料而异。 下图所示为电解液内阻随相对密度变化的关系曲线。相对密度为1.2 时(15摄氏度)，硫酸 的离解度最好，粘度较小，电阻也最小。 第三节 蓄电池容量及其影响因素 一、蓄电池容量 指在规定的放电条件下，完全充足电的蓄电池所能放出的电量，用“C”表示。是标志蓄电池对外放电能力、衡量蓄电池质量的优劣以及选用蓄电池的最重要指标A·h(安 时)来计量。即容量等于放电电流与持续放电时间的乘积，用下式表示： C=If*tf 式中，C是蓄电池容量(A·h)；If是放电电流(A)；tf放电持

15、续时间(h)。 蓄电池的容量与放电电流、放电持续时间及电解液温度有关 1.额定容量 额定容量：指完全充电的蓄电池，在电解液温度为25±5摄氏度，密度为1.28±0.01gml 时，以 20h放电率的放电流连续放电到12V蓄电池端电压降到10.50±0.05V、6V 蓄电池端电压降到5.25±0.02V时所输出的电量。用C20表示，单位是A·h。 2储备容量 蓄电池的额定储备容量：指完全充足电的蓄电池，在电解液温度为25±2摄氏度时，以25A 电流放电至 12V 蓄电池端电压达 10.50V±0.05V、6V 蓄电池端电压达

16、5.25V±0.02V时，放电所持续的时间，用Cr,n表示，单位为min。 它说明当汽车充电系统失效时，汽车尚能持续提供25A电流的能力。 二、影响蓄电池容量的主要因素 影响蓄电池的容量的因素归纳起来可分为两类： 一类是与生产工艺及产品结构有关的因素，如活性物质的数量、极板的厚薄、活性物质的 孔率等；另一类是使用条件，如放电电流、电解液温度和电解液相对密度等。 (一)产品结构因素 1极板上活性物质的数量 极板面积越大，片数越多，则同时和硫酸起化学反应的活性物质就越多，容量就越大。 2极板的厚度 减小极板厚度可以提高活性物质的利用率。 3.活性物质的孔率 孔率即活性物质的孔隙多少，孔率

17、越大，硫酸溶液扩散渗透越容易，则容量可相应提高。 但如果孔率过大，则单位面积活性物质的数量要减少，容量却反而会下降。4活性物质的真实表面积 活性物质的真实表面积包括活性物质与电解液直接接触的表面积和细孔内的表面积。极板的真实表面积要比极板的几何尺寸计算面积大得多(几百倍)，真实表面积大，容量可相应提高。 5极板中心距 在保证有足够的硫酸量的前提下，缩小极板中心距可以提高蓄电池的容量。 (二)使用条件对蓄电池容量的影响 1放电电流的影响 放电电流越大，则电压下降越快，至终止电压的时间越短，因而容量越小。 下图所示是6-Q-135型蓄电池在不同放电电流情况下的放电特性。 因为大电流放电时，极板表面

18、活性物质的孔隙会很快被生成的硫酸铅所堵塞，使极板内层的活性物质不能参加化学反应，因此，放电电流增大，蓄电池的容量减小。2电解液温度的影响 温度降低，容量减小。（这是由于温度降低时，电解液的粘度增加，渗入极板内部困难；同时电解液电阻也增大，使蓄电池内阻增加，电动势消耗在内阻上的压降增大，蓄电池端电压降低，容量因此减小。） 下图为蓄电池在不同温度下所输出的容量： 在寒冷地区应特别注意蓄电池的保温。3电解液密度的影响 电解液相对密度和容量的关系如下图所示： 结论：适当增加电解液的相对密度，可以提高电解液的渗透速度和蓄电池的电动势，并减小内阻，使蓄电池的容量增大；但相对密度超过某一数值时，由于电解液粘

19、度增大使渗透速度减低，内阻和极板硫化增加，又会使蓄电池的容量减小。 连接条电阻与单体电池的连接形式有关。传统外露式铅连接条电阻比内部穿壁式、跨越式连接的电阻要大。3充电特性 蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中，蓄电池的端电压U，和电解液密度等参数随充电 时间变化的规律。 充电时电源电压必须克服蓄电池的电动势正和蓄电池内阻产生的电压ICR0，因此，充电过程中蓄电池的端电压总是大于蓄电池的电动势正，即： UC=E+ ICR0 蓄电池充电终了的特征是： 1)蓄电池内产生大量气泡，呈“沸腾”状。 2)端电压和电解液相对密度均上升至最大值，且23h内不再增加。 4放电特性 蓄电池的放电特性是指在恒流放

20、电过程中，蓄电池的端电压Uf和电解液相对密度p等参数 随时间而变化的规律。第一章 蓄电池 第二次课：使用、维护、故障及排除、免维护蓄电池 教学目的要求： 通过教学掌握蓄电池的使用与维护，充电设备及方法、充电工艺、注意事项等知识点， 掌握蓄电池的故障及检测方法，学会对蓄电池的维护及储存方法，介绍免维护蓄电池。 教学重点、难点： 蓄电池的充电方法，蓄电池充放电方法 蓄电池常见的故障 蓄电常见的内部故障，蓄电 池的维护。 作业： 1、 怎样正确检查蓄电池的技术状态？ 2、 如何进行蓄电池的初充电和补充充电？ 3、 简述蓄电池的常见故障及其原因？ 4、 如何正确使用保养蓄电池？ 教案正文： 第四节 蓄

21、电池的使用与维护 一、蓄电池的维护 为了使蓄电池经常处于完好状态，延长其使用寿命，对使用中的蓄电池需进行下列维护工 作： 1)观察蓄电池外壳表面有无电解液漏出； 2)检查蓄电池在车上安装是否牢靠，导线接头与极柱的连接是否紧固； 3)经常清除蓄电池盖上的灰尘泥土，擦去电池顶上的电液，通透加液孔盖上的气孔，清除 极柱和导线接头上的氧化物； 4)定期检查和调整电解液的相对密度及液面高度； 5)经常检查蓄电池放电程度，超过规定时立即充电。 二、蓄电池使用中技术状况的检查 为了及时发现蓄电池使用中的各种内在故障，汽车每行驶1000km，或冬季行驶1015天， 夏天行驶56天，需对蓄电池进行下列检查：1电

22、解液液面高度的检查 液面高度可用玻璃管测量， 电解液液面应高出极板1015mm，电解液不足时应加注蒸馏水。 注意：除非确知液面降低是由于电解液溅出所致，否则一般不允许加入硫酸溶液。 2蓄电池放电程度的检查 (1)用吸式密度计测量电解液相对密度 电解液的相对密度用吸式密度计测定，先吸入电解液，使密度计浮子浮起，电解液液面所在的刻度即为相对密度值。(2)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。 三、电解液相对密度的选择 1电解液相对密度的选择 电解液的相对密度对蓄电的工作有很大的影响，

23、相对密度增大，电解液冰点降低，冰冻的危险减小，并可提高蓄电池的容量。 但相对密度过大时，由于电解液粘度增大，渗透困难，蓄电池容量反而降低，并且相对密度过大又会使木隔板加速炭化，极板也易于硫化，从而使蓄电池寿命大为缩短。 因此，应根据不同的使用条件，选择不同的电解液相对密度。 2冬季使用 冬季使用蓄电池，应特别注意经常保持蓄电池处于充足状态，以防电解液相对密度降低而结冰，甚至容器破裂、极板弯曲和活性物质脱落等故障。 四、蓄电池的储存 湿储法和干储法 暂不使用的蓄电池进行湿储存，湿储存的方法是先将电池充足电，液面至正常高度，密封加液塞通气孔后，放置室内暗处。 储存的时间不宜超过6个月，其间应定期检

24、查电解液相对密度，并用高率放电计检查容量， 如低于25应立即充电。 交付使用前也要先充足电。 存放期长的蓄电池，最好以干储法储存。 五、蓄电池的充电 放电后的蓄电池必须通过充电才能重新投入使用；新蓄电池和修复后的蓄电池在首次使用前必须进行初充电； 蓄电池在正常使用过程中为了保持一定容量，延长其使用寿命，还要进行一些必要的补充充电、均衡充电等维护性充电作业。 因此，充电作业是保证蓄电池在整个使用过程中技术性能良好、延长其使用寿命的一个重要环节。 根据充电目的的不同，蓄电池的充电作业可分为初充电、补充充电、去硫充电等。 1初充电 新蓄电池或修复后的蓄电池在使用之前的首次充电称为初充电； 目的：恢复

25、蓄电池在存放期间，极板上部分活性物质缓慢硫化和自放电而失去的电量。 初充电恰当与否，对蓄电池的使用性能极为重要。 初充电的特点：充电电流小、充电时间长，电化学反应充分。 初充电的程序（参见教材23页）。 2补充充电 蓄电池在车辆上使用时，常有充电不足的现象，尤其是短途运输车辆，应根据需要进行补充充电。 一般每月一次，如有下列现象发生，必须随时进行补充充电： 1)电解液相对密度下降到1.15以下； 2)冬季放电超过25，夏季放电超过50； 3)灯光暗淡、起动机运转无力，表明电力不足时。 另外，蓄电池放置时间超过一个月时，也应进行补充充电；在大量补充蒸馏水后也应进行补充充电。 3循环锻炼充电 蓄电

26、池在使用中常处于部分放电的情况，参加化学反应的活性物质有限，为迫使相当于额定 容量的活性物质都能参加工作，以避免活性物质长期不工作而收缩，可每隔3个月进行一次循环 锻炼充电。 即在电池正常充足电后，用20h放电率放完电，再正常充电后送出使用。 4去硫充电 当极板硫化较严重时，可进行“去硫充电”。 方法：（参见教材24页） 5均衡充电蓄电池在使用过程中，由于制造、使用等因素，会出现各单体电池的端电压、电解液密度、 容量等的差异，采用均衡充电的方法可消除这种差异。 6充电方法 蓄电池充电，必须根据不同情况选择适当的方法，并且正确地使用充电设备。这样才能提高 工作效率，并延长蓄电池和充电设备的使用期

27、限。 通常蓄电池的充电方法有定流充电和定压充电两种，近年来快速充电(脉冲充电)也逐步推 广。 (1)定流充电 在充电过程中，充电电流保持一定的充电方法，称为定流充电，如图所示。 定流充电有较大的适应性，可以任意选择和调整充电电流，因此可对各种不同情况的蓄电池 充电。如新蓄电池的初充电，补充充电，以及去硫充电均可采用这种方法。 但它的缺点是充电时间长，并且需要经常调节充电电流。 (2)定压充电 充电过程中，电源电压U始终保持不变的充电方法称为定压充电，如图所示。采用定压充电时，要选择好充电电压：若电压过高，不但充电初期充电电流过大，且会发生 过充电现象，以致引起极板弯曲、活性物质大量脱落，蓄电池

28、温升过高；若充电电压过低，则会使蓄电池不能充电。 定压充电还要求被充电的蓄电池必须并联在充电电源之间， 由于在汽车上蓄电池是和发电机并联的，所以蓄电池始终是在发电机的恒定电压(通过调节器调整)下进行充电的。 上述的充电方法统称为“常规充电”，要完成一次初充电需60h一70h，补充充电也要20h 左右。由于充电的时间太长，给使用带来很大不便。 (3)脉冲快速充电 脉冲快速充电，可极大地克服充电过程中所产生的极化现象，有效地提高充电效率。 其充电电流波形如图所示： 脉冲快速充电的优点是： 充电时间大为缩短，一般初充电不多于5h，补充充电不多于1h。 可以增加蓄电池的容量。由于脉冲快速充电能够消除极

29、化。因此，充电时化学反应充分， 加深了反应深度，使蓄电池容量有所增加，故新蓄电池初充电后不必放电不必放电即可使用，这样不仅节约了电能，又给使用带来了方便。 具有显著的去硫化作用。由于脉冲快速充电具有上述优点，因此在电池集中、充电频繁或 应急使用部门，其优点更为突出。但脉冲充电机控制电路复杂，价格高于普通充电机，使用中还不够理想，有待进一步改进。 (4)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对应地和充电机的正负极相连。因此，需要正确判断蓄电池的极 性。蓄电池的极柱上一般都标有“十”、 “”记号；或正极柱上涂红色。如果标计模糊不清， 可用下述方法进行识别： 观察极柱的颜色，使用过的蓄

30、电池正极柱呈深棕色，负极柱呈淡灰色。 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。 利用电解液进行识别， 将蓄电池的两极接上导线， 分别插入电解液中(不要使两导线相碰)， 导线周围产生气泡多的为负极。 第五节 蓄电池的故障及其排除 蓄电池在使用中所出现的故障，除材料和制造工艺方面的原因之外，在很多情况下是由于维 护和使用不当而造成的。 蓄电池的内部故障有极板硫化、活性物质脱落、内部短路和自放电等。 一、极板硫化 定义：蓄电池长期充电不足或放电后长时间未充电，极板上会逐渐生成一层白色粗晶粒的硫 酸铅在正常充电时不能转化为二氧化铅和海绵状铅， 这种现象称为“硫酸铅硬化”，简称“硫化”

31、。 危害：这种粗而坚硬的硫酸铅晶体导电性差、体积大，会堵塞活性物质的细孔，阻碍电解液 的渗透和扩散，使蓄电池的内阻增加，起动时不能供给大的起动电流，以致不能起动发动机。硫化的极板表面上有较厚的白霜，充、放电时会有异常现象，放电时蓄电池容量明显下降，用高率放电计检查时，单格电压急剧降低；充电时单格电压上升快，电解液温度迅速升鬲，但密度却增加很慢，且过早出现“沸腾”现象。 产生疏化的主要原因： 1)蓄电池长期充电不足，或放电后未及时充电，当温度变化时，硫酸铅发生再结晶的结果。 2)电池内液面太低，使极板上部与空气接触而强烈氧化(主要是负极板)。 3)电解液相对密度过高，电解液不纯、外部气温剧烈变化

32、时也将促进硫化。 对策： 为了避免极板硫化， 蓄电池应经常处于充足电状态， 放完电的蓄电池应及时送去充电，电解液相对密度要恰当，液面高度应符合规定。对于已硫化的蓄电池，较轻者可按过充电方法进行处理，较严重者可用小电流充电法或去硫化充电法消除硫化。 二、自行放电 定义：充足电的蓄电池，放置不用会逐渐失去电量，这种现象称为蓄电池的“自行放电”。 类型：正常自行放电、故障性自行放电 若一昼夜自行放电量超过了23时，则属于故障性自行放电，这主要是由于使用维护 不当所造成的。 造成故障性自行放电的原因很多，主要有以下几个方面： 1)电解液杂质含量过多，这些杂质在极板周围形成局部电池而产生自行放电。 2)

33、蓄电池内部短路引起的自行放电。3)蓄电池盖上洒有电解液时，会造成自行放电，（同时，还会使极柱或连接条腐蚀）。 对策：电解液的配制应符合要求，并使液面不致过高，使用中还应经常保持蓄电池表面的清 洁。自行放电严重的蓄电池，可将它完全放电或过度放电，使极板上的杂质进入电解液，然后将电解液倾出，用蒸馏水将电池仔细清洗干净，最后灌人新电解液重新充电。 三、极板短路 故障现象：开路电压较低，大电流放电时端电压迅速下降，甚至到零；充电过程中，电压与 电解液相对密度上升缓慢，甚至保持很低的数值就不再上升了，充电末期气泡很少，但电解液温度却迅速升高。 原因：隔板质量不高或损坏使正负极板相接触而短路；活性物质在蓄

34、电池底部沉积过多、金 属导电物落人正负极板之间也将造成蓄电池内部极板短路。 对策：对于短路的蓄电池必须拆开，查明原因而排除之。 四、极板活性物质大量脱落 活性物质脱落一般多发生在正极板上 特征：电解液中有沉淀物，充电时电解液有褐色物质自底部上升；电压上升快，电解液沸腾 现象比正常蓄电池出现的早；充电时间大大缩短，放电容量却明显下降。 原因：极板本身质量太差，充、放电时活性物质的体积总在不断地膨胀和收缩，充足电后极 板孔隙中逸出大量气泡，在极板内部造成压力，从而使活性物质容易脱落。 注意：使用不当（如充、放电电流过大使电解液温度太高，或经常过充电等）将导致极板过 早损坏。另外，蓄电池受剧烈震动时

35、，也会引起活性物质脱落。 五、极板拱曲 极板拱曲也多发生于正极板 危害：极板拱曲后将会造成内部短路等故障。 原因： 1)极板在制造过程中铅膏涂填不匀，使充放电时极板各部分所引起的电化学反应强弱不匀， 致使极板膨胀和收缩不一样。 2)经常大电流放电，使极板表面各部分电流密度不同而造成弯曲。 3)蓄电池过量放电时，使极板内层深处生成硫酸铅，充电时得不到恢复造成内部膨胀而导致 极板拱曲。 4)电解液中含有杂质，在引起局部电化学作用时，仅有小部分活性物质转变为硫酸铅，致使 整个极板的活性物质体积变化不一致也会造成极板拱曲。 对策：极板轻度拱曲时，可用木夹板夹紧校正，如极板拱曲严重，则应更换新极板。第六

36、节 免维护蓄电池 普通铅蓄电池的特点：具备内阻小、起动输出电流大、电压稳定、工艺简单、造价低廉等优 点；具备自行放电严重，失水量大，极柱腐蚀严重，使用寿命较短等先天性不足。 免维护蓄电池，也叫MF蓄电池(即英文MaintenaceFree的缩写)，其含义是在合理的使用 期限内不需添加蒸馏水；极柱腐蚀较轻或没有腐蚀；自行放电少，在车上或储存时不需进行补充充电。总之，在其使用过程中不需作任何维护或只需较少的维护工作，即能保证蓄电池的技术状况 良好和一定的使用寿命。 一、免维护蓄电池的结构特点 图示为免维护蓄电池结构： 与普通铅蓄电池相比，免维护蓄电池主要是在极板栅架的材料上做了重大的改进。 免维护

37、蓄电池有以下结构特点： 1)隔板采用袋式微孔聚氯乙烯隔板将正极板包住； 2)通气孔采用新型安全的通气装置和气体收集器； 3)单体电池间的连接采用穿壁式贯通连接，同时采用聚丙烯塑料热压外壳和整体式电池盖； 4)免维护蓄电池顶上一般常装有一只小型密度计。 5）在其顶端检视窗口观察看到绿点，表示蓄电池工作情况良好；如果看不到绿点而显示为 淡绿色，说明电解液相对密度降低，蓄电池充电不足，应及时充电；如果检视窗显示浅黄色 (或无色)，说明蓄电池已无法正常工作，必须更换。二、免维护蓄电池的优缺点 与普通蓄电池相比有如下一些优点： 1)使用中不需加注蒸馏水或很少加注蒸馏水。 2)自行放电少，容量保持时间长。

38、 3)使用寿命长。 4)接线极柱腐蚀小。 5)内阻小、起动性能好。 免维护蓄电池的主要缺点是极板制造工艺复杂，价格高。第二章 交流发电机及调节器 第一次课：发电机的构造、工作原理和工作特性 教学目的要求： 掌握发电机的构造、工作原理及工作特性，线圈搭铁、断路、短路等故障的测量 主要教学内容： 发电机的构造、整流器工作原理、分类及工作特性 中性点 8管、9管、11管交流发电机简介 线圈搭铁、断路、短路等故障的测量 教学重点、难点： 发电机的构造、工作原理 8 管交流发电机，11 管交流发电机线圈搭铁、断路、短路等 故障的测量 作业： 1、 交流发电机工作原理？有何特点？ 2、 交流发电机主要组成

39、部件有哪些？其作用如何？ 3、 怎样检修交流发电机？ 4、 简述交流发电机的输出特性、空载特性的外特性？ 教案正文： 引言： 蓄电池只能作为备用电源。 二极管具有单项导电性。 电磁互生的概念 第一节 概述 发电机是汽车电器的主要电源，由汽车发动机驱动，在发动机正常工作时，发电机对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。汽车用交流发电机有不同的分类方法： 一、按结构分类 1普通交流发电机(外装电压调节器式)：在载货汽车和大型客车上应用较普遍。 2整体式交流发电机(内装电压调节器式)：多用于轿车。 3带泵交流发电机：多用于柴油车，在发电机后端带有真空制动助力

40、泵。 4无刷交流发电机：即无电刷、滑环结构的交流发电机。 5永磁交流发电机：即转子磁极采用永磁材料的交流发电机。 二、按磁场绕组搭铁方式分类 1内搭铁式交流发电机：即磁场绕组的一端引出来形成磁场接柱，而另一端与发电机 壳相连接。 2外搭铁式交流发电机：即磁场绕组的两个端子都和发电机外壳绝缘，引出来形成两 个磁场接柱，磁场绕组是通过调节器搭铁的。 三、按装用的二极管数量分类 1、6 管交流发电机：其整流器由6 只硅二极管组成（这种型式应用最为广泛）。2、8 管交流发电机：其整流器总成共有 8只二极管，具有两个中性点二极管。 3、9 管交流发电机：其整流器总成共有 9只二极管，具有三个磁场二极管。

41、 4、11 管交流发电机：其整流器总成共有 11 只二极管，具有中性点二极管和磁场二极 管。 第二节 交流发电机构造及型号 一、交流发电机的构造 普通交流发电机从整体上看，由一台三相同步交流发电机和 6 只硅二极管构成的三相桥式全波整流器所组成。 它主要由转子、定子、电刷、整流器、前后端盖、风扇、皮带轮等组成。 (一)转子 功用：产生磁场 组成：转子由铁心、励磁绕组(又称磁场绕组)爪极和滑环等，如图所示： 爪极有两块，每块上有 6 个鸟嘴型磁极，两块爪极通过细花键压装在转子轴上，爪极间 的空腔内装有磁轭。磁轭有励磁绕组。 (二)定子功用：产生感应电动势 组成：定子铁心和定子绕组等，结构如图所示

42、： 定子铁心一般由相互绝缘且内圆带槽的环状硅钢片叠成，定子绕组为三相对称绕组，安 装在定子铁心的槽内。 三相绕组的连接方法一般采用星形联结，绕组引线端子共有 4 个，三相绕组各引一个， 中性点引出一个。 为了保证三相定子绕组能够产生频率和幅值相同、相位相差 120 度电位角的三相交流 电，定子绕组线圈的绕制和在定子铁心槽中的嵌入应符合一定规律。 (三)整流器 作用：将发电机定子绕组产生的三相交流电变换为直流电。一般由6 只硅整流二极管散 热板所组成。整流二极管的工作电流大、反向耐压值高。交流发电机整流二极管有正极管和负极管之 分，引出线为正极的二极管称为正极管，引出线为负极的二极管称为负极管。

43、如图所示。 三个正极管的外壳压装在散热板的三个孔中， 这三只正极管的壳体和散热板一起成为发 电机的正极， 由固定散热板的螺栓(此螺栓与后端盖绝缘)通至外壳外，作为发电机的火线接线柱“B”(“S”、“十”、“A”或“电枢)，三个负极管的外壳压装在后端盖的三个孔中，有些发电机装在另外一块散热板上，它们的外壳与发电机外壳一起成为发电机的负极。硅二极管的安装示意图。 (四)端盖和电刷总成 交流发电机的前后端盖均由铝合金压铸或用砂模铸造而成， 这是因为铝合金为非导磁性 材料，可减少漏磁并具有轻便、散热性能良好的优点。为提高轴承孔的机械强度，增加其耐 磨性，在发电机端盖的轴承孔内镶有钢套。 电刷总成由两只

44、电刷、电刷弹簧和电刷架组成，两只电刷装在电刷架的孔内，借电刷弹簧的压力与滑环保持接触，用于给发电机转子绕组提供磁场电流。 电刷架由酚醛玻璃纤维塑料模压而成或用玻璃纤维增强尼龙制成， 安装在发电机的后端 盖上。 交流发电机的电刷架有两种结构，一种是外装式（可直接从发电机的外部拆装，因此拆装维修方便）；另一种是内装式（不能直接从发电机外部进行拆装，如需更换电刷，需将发电机拆开）。 交流发电机有内搭铁式和外搭铁式之分，相应的两只电刷引线的接法也不同。 对于内搭铁式交流发电机，其磁场绕组直接在发电机内部搭铁，两只电刷的引线中一根 与后盖上的磁场接线柱“F”(或“磁场“)相连接，另一根则直接与发电机外壳

45、上的接线柱 “”(或“搭铁”)连接。 对于外搭铁式交流发电机，由于其磁场绕组是通过所配的调节器搭铁，因此两只电刷接 线柱均与发电机外壳绝缘，分别用“F+”和“F”表示(有的用“DF+”、“DF-”表示)。 为了保证交流发电机在工作时不致因温升过高而损坏， 在交流发电机转子轴上装有风扇 (用钢板冲制而成或铝合金压铸而成)，后端盖上有进风口，前端盖上有出风口。当转子轴旋 转时，风扇也一起旋转，使空气高速流过发电机内部，对发电机进行强制冷却。 二、交流发电机的型号 国产汽车交流发电机型号主要由下列五大部分组成，即： 产品名称代号 - 分类代号 - 电流等级代号 - 设计序号 - 变型代号第三节 交流

46、发电机的工作原理 一、交流发电机的发电原理 如图所示是交流发电机的工作原理图： 发电机的三相定子绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中，互相差 120°电角度。 交流发电机的磁路是：转子爪极的磁力线从转子的 N 极出发，穿过转子与定子之间很 小的气隙进入定子铁心，最后又经过空气隙回到相邻的 S 极，并通过磁轭构成了磁回路。转子磁极呈鸟嘴形，可使定子绕组感应的交流电动势近似于正弦曲线的波形。 当转子旋转时，由于定子绕组与磁力线有相对的切割运动，所以在三相绕组中产生频率相同，幅值相等，相位互差 120°电角度的正弦电动势为 eA、eB 和 eC。 硅整流发电机每相绕组中产生的电动

47、势的有效值与发电机的转速和磁场的磁通量成正比。 二、整流原理和过程 在交流发电机中，整流器是利用硅二极管的单向导电性能进行整流的。在三相桥式全波整流电路中，三个正二极管的正极引出线分别同三相绕组的首端相连。 在某一瞬间，只有与电位最高的一相绕组相连的正二极管导通。同样，三个负二极管的引出 线也同三相绕组的首端相连。 在同一瞬间， 只有与电位最低的一相绕组相联的负二极管导通。 这样反复循环、6 只二极管轮流导通，在负载两端便得到一个较平稳的脉动的直流电压。 中性点电压一般用来控制各种用途的继电器，如磁场继电器、充电继电器等。 三、交流发电机的励磁方式 交流发电机开始发电时，需由蓄电池供给励磁电流

48、，此时为它励。 当发电机达到蓄电池电压时，即由发电机自己供给励磁电流，也就是由它励转变为自励 。 四、不同形式交流发电机的电路连接方式及原理 1、9 管交流发电机 9 管交流发电机的特点是除了常用的 6个二极管外，又增加了 3个小功率二极管，专门用来供给磁场电流，又称为磁场二极管。采用磁场二极管后，可以省去充电指示灯继电器。2、8 管交流发电机 8 管交流发电机除了三相桥式整流电路的 6 个二极管外，还具有 2 个中性点二极管，利用中性点二极管的输出可以提高发电机的输出功率。 发电机高速运转时： 1）当中性点电压的瞬时值高于输出电压(14V)时，从中性点输出电流。 其输出电路为：定子绕组中性点

49、二极管 VD7负载和蓄电池负极管定子绕组。 2）当中性点电压瞬时值低于负极电位时，流过中性点二极管 VD8。 其输出电路为：定子绕组正极管B 接线柱负载和蓄电池中性点二极管 VD8定 子绕组。 当交流发电机输出电流时，中性点的电压含有交流成分，即中性点三次谐波电压，且幅 值随发电机的转速而变化。3、11 管交流发电机 11管交流发电机由6个三相桥式整流二极管， 3个磁场二极管和2个中性点二极管组成。11管交流发电机兼有8管与9管交流发电机的特点和作用。第二章 交流发电机及调节器 第二次课：调节器 教学目的要求： 通过教学掌握调节器的功用、工作原理、分类、及工作原理。 主要教学内容： 1、概述

50、2、电压调节器的分类 3、电子调节器结构与工作原理 4、调节器示例、常见调节器的简易检测方法 5、常见交流发电机电路 教学重点、难点： 1、电子调节器结构与工作原理 常见交流发电机电路 2、讲晶体管调节器之前，首先明确一个概念：稳压管、三极管导通的条件， 3、集成电路调节器 发电机电压检测法优点和缺点 蓄电池电压检测法 作业： 1、 简述交流发电机双级式电压调节器是如何工作的？ 2、 简述JFT106电子调节器的工作过程？ 3、 如何正确使用交流发电机及调节器？ 4、 如何识别调节器搭铁形式及好坏？ 5、 什么是不充电？如何诊断与排除？ 6、JFZ813Z交流发电机由哪几部分组成？各起什么作用

51、？ 7、如何用万用表检查发电机故障？ 教案正文： 引言：前面我们讲述了发电机的原理，知道了发电机是由于也就是（转子线圈）旋转的磁场切割定子线圈，从而引起电动势的变化，产生了三相交流电，对于（利用中性点电压的瞬时高压增加输出功率的，实验证明，加装中性点二极管后，2000 转/分以上时，输出功率可以提高 20%）八个整流二极管的，11只管（9 管、11只管增加的3支磁场二极管，给磁场直接供电，省去了充电指示灯继电器）的，可以认为是四相交流电，我们同时也知道了，发电机电压U=Cn，即与发电机转速n和磁场磁通量成正比。调节磁场电流的大小和转速，可以改变定子绕组电动势，也即是改变输出电压。对汽车上的用电

52、设备来说，需要一个相对恒定的电压，而汽车发动机变化范围非常大，因此，要求磁通作相反的变化。也就是说，在发动机转速变化时，只要自动调节磁场电流，就能使电压保持恒定。电压调节器就是根据这一原理进行电压调节交流发电机的硅二极管具有单向导电特性，有阻止反向电流作用， 它决定了蓄电池不可能向发电机放电而出现逆电流， 所以无需设置逆电流截断器；又因为交流发电机具有自身限制输出电流不超过最大值的能力，故也不必配用电流限制器，仅需要一个电压调节器。 第五节 触点式电压调节器 电压调节器调压的基本原理 在发电机转速变化时，要使电压保持一定，只有相应地改变磁极的磁通，即当 n 增高时 减少声使电压保持一定。而磁通

53、声的大小取决于磁场电流，所以在转速变化时只要自动调节 磁场电流就能使电压保持一定。电压调节器就是根据这一原理进行电压调节。 三、FT61 型双触点式电压调节器 四、 FT111 型单触点式电压调节器 FT111 型电压调节器是由上海实业交通电器有限公司 生产的一种具有灭弧系统的单级触点式电压调节器，它可有效地克服普通单级触点式电压调节器触点易产生火花迅速烧蚀的缺点，适用于任何12V、300W500W 内搭铁交流发电机。其结构及线路如图218 所示。 FT111型电压调节器是在传统单级触点式电压调节器的基础上增加了一个由二极管VD、扼流线圈L2 和电容 C 组成的 VDL、C 触点灭弧系统。其灭

54、弧原理可用图 219说明。 当发电机电压达到规定值时，磁化线圈 L1 使触点打开，于是调节电阻 R2 和加速电阻R1 串入磁场电路，使磁场电流急剧减小，结果在磁场绕组中产生了很高的自感电动势，其感应电流可通过二极管VD、扼流线圈 L：构成回路，起到续流作用，保护了触点。另外，在触点两端通过L2 并联一电容器，用来吸收自感电动势也减小了触点火花。 上述具有灭弧系统的单级触点式电压调节器的优点是：只有一对触点，调节容易；不仅减小 T触点火花，使触点寿命延长且又减弱了无线电干扰；此外，当触点打开时，由于自感电流通过L2时退磁作用，因此，又加速了触点的闭合，使触点的振动频率提高。 第六节 晶体管电压调

55、节器和集成电路电压调节器 一、概述 晶体管电压调节器是利用晶体管的开关作用，控制发电机励磁电路的通、断，在发电机 转速发生变化时，调节励磁电路的电流，使发电机电压保持稳定。这种调节器没有触点，使 用过程中无需保养和维护，结构简单，体积小，重量轻，目前已经逐步取代触点式调节器。 由 12 个稳压管、13 个二极管、23 个晶体管、若干个电阻、电容等元件组成。由 印制电路板连成电路，外壳由薄而轻的铝合金制成，表面有散热片，外有三个接线柱，分别 为“+“(或火线、电枢)接线柱，“-”(或搭铁)接线柱，“F”(或磁场)接线柱，分别与发电机的三个接线柱对应连接。 二、JFTl06型晶体管电压调节器这种调

56、节器为 14V 负极外搭铁，可以配用14V、750W的 9 管交流发电机，也适用于 14V、 功率小于1000W 的 6管发电机。调节电压为 138146V。 1结构 电阻 R1、R2、R3 构成分压器，R4 和稳压管 VS2 构成电压敏感电路，晶体管 VTl 与复合连接的晶体管 VT2、VT3 构成两个开关电路，开关控制由 VTl 承担。R4、R5、R6、R7是晶体管的偏置电阻，保证晶体管正常工作。 二极管VD3构成的自感电流闭合回路，保护了VT3 管。 VD2 为温度补偿二极管，用来减少温度对调节器调压值的影响。 二极管VD1接在稳压管 VS2 之前，当交流发电机端电压过高时，能限制稳压管电流不致过大而被烧坏。当发电机端电压