第三章充电装置

制作人：覃维献人民邮电出版社配套多媒体课件第三章

汽车充电装置学习目标能正确描述交流发电机类型与基本结构。能正确描述交流发电机的工作原理。能正确描述交流发电机的工作特性。能正确描述电压调节器的作用。掌握交流发电机的维护、拆装与检修。掌握电压调节器的检测方法。掌握充电系统故障诊断与排查方法。情境案例发电机充电指示灯常亮充电指示灯章节导航3.1充电装置的功用

3.2交流发电机的类型与型号

3.3交流发电机的结构

3.4交流发电机的工作原理

3.5交流发电机的工作特性3.6电压调节器3.7典型汽车电源系电路3.8交流发电机与电压调节器的检测与实验

3.9充电系统故障诊断章节导航3.1充电装置的功用

蓄电池?发电机图3-1充电装置及标准形发电机（内置电压调节器）3.2发电机类型与型号

3.2.1交流发电机的分类（1）按总体结构分为6类。①普通交流发电机，使用时需要配装电压调节器的发电机，如JF132。②整体式交流发机，电压调节器内置于发电机并与发电机构成一体，如JFZ1913。③带泵交流发电机，发电机上安装有制动系统用的真空助力泵，如JFZB292。④无刷交流发电机，不需要电刷的发电机，如JFW1913。⑤永磁交流发电机，磁极为永磁铁制成的发电机，如JFW1712。⑥水冷交流发电机，采用水冷系统，多为赛车采用。

3.2发电机类型与型号

3.2.1交流发电机的分类（2）按整流器结构分为4类。①6管交流发电机，如东风EQ1090车用的JF132型发电机。②8管交流发电机，如夏利TJ7100轿车用JFZ1542型。③9管交流发电机，如北京BJ1022轻型货车用JFZ141型。④11管交流发电机，如桑塔纳轿车用JFZ1913Z型发电机。3.2发电机类型与型号

3.2.1交流发电机的分类（3）按磁场绕组搭铁方式分为2类。①内搭铁式交流发电机。磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（与壳体相联），目前较少采用。②外搭铁式交流发电机。磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁。目前广泛应用的整体式发电机都采用外搭铁形式。3.2.2国产汽车用交流发电机的规格型号第一部分为产品代号：JF、JFZ、JFB、JFW等四种；第二部分为电压代号：1－12V、2－24V、6－6V；第三部分为电流等级：1-≤19A、2-20A～29A，3～30-39A第四部分为设计序号：按产品的先后顺序；第五部分为变型代号：以调整臂的位置作为变型代号，Y－右边；Z－左边；无代号为－中间；例：JFZ1913Z；JF152；JF150B3.3交流发电机的结构转子定子整流器风扇皮带轮前后端盖电刷及电刷架发电机组成动画转子是三相同步交流发电机的旋转磁场部分。由集电环、转子轴、爪极、磁轭、磁场绕组等部件组成。★转子的作用:产生磁场1．转子图3-3交流发电机的转子及磁场电路1—集电环；2—转子轴；3—爪极；4—磁轭；5—磁场绕组；6—电刷；7—开关；8—蓄电池2．定子定子：由铁心和定子绕组线圈组成。图3-4定子及定子绕组的连接方式①、每相绕组的线圈个数及每个线圈的匝数应相等。②、每个线圈的节距相等。③、三相绕组的首端A、B、C在定子槽内的排列须间隔120°电角度。线圈的节距；磁场的极距；电角度；机械角度；三相交流发电机绕组的基本概念1.定子绕组展开举例线圈的节距：磁极的磁距：定子铁心每槽机械角度：定子铁心每槽的电角度：以3相12极36槽发电机举例2、绕制定子线圈的原则每个线圈的节距相等3．整流器整流器的作用：1、将发电机定子绕组输出的三相交流电转换为直流电。2、可防止蓄电池电流向发电机倒流。★“B或“+”“电枢”4．端盖及电刷组电刷组件包括电刷、电刷架和电刷弹簧。外装式，从发电机的外部拆下电刷弹簧盖板即可拆下电刷，维护方便，应用广。图3-8发电机电刷架的形式内搭铁和外搭铁区别图3-9发电机搭铁方式3.3.2无刷交流发电机的结构1．爪极式无刷交流发电机的结构励磁绕组装在发电机中部的磁轭托架上，磁轭托架用螺栓固定在端盖上。爪极用非导磁材料固定成整体，再固定在转子轴上，并随转子轴一起旋转。1．爪极式无刷交流发电机的结构当励磁绕组通过电流时，其主要磁通路由转子磁轭出发，经附加间隙g1→磁轭托架→附加间隙g1→左边爪极→主气隙g2→定子铁心→主气隙g→右边爪极→转子磁轭，形成闭合回路。当转子旋转时，磁力线切割定子绕组，在三相绕组中产生三相交变电动势。2．感应式无刷交流发电机转子凸齿正对定子凸齿时气隙最小而磁通量最大，转子凹槽对着定子凸齿时气隙大而磁通量减小。因此，随着转子的转动，定子内的磁场呈脉动变化，电枢绕组便产生交变的感应电动势。感应式无刷交流发电机的缺点是比功率较低。3.4交流发电机的工作原理3.4.1电磁感应原理

电磁感应是指闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动导体中就会产生电流的现象，所产生的电流叫做感应电流。交流发电机就是基于电磁感应原理，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，从而在定子绕组内产生交流感应电动势。发电原理动画3.4.2交流电动势的产生3.4.3整流原理熟记二极管的导通原则，任何时候只有两个二极管导通！按照各时间段来分析电压整流动画利用发电机高速旋转时产生的三次谐波；对三次谐波进行整流后,可使输出电流增加10～15％。具有中性点二极管的整流电路东风EQ1090电路图3.4.4交流发电机的励磁方式交流发电机的励磁方式：先他励→后自激。分析他励与自励电路他励电路原理动画自励电路原理动画3.5交流发电机的工作特性1、空载特性2、输出特性3、外特性发电机的工作特性是指输出直流电压U、电流I、转速n

三者之间的关系。3.5.1空载特性空载特性是判断硅整流发电机充电性能是否良好的重要依据。也是确定发电机与发动机转速比的依据。3.5.2输出特性U=常数1、交流发电机的输出特性曲线U=常数n1－空载转速；n2－满载转速；自限制电流！发电机型号额定电压/V额定电流/A空载转速额定转速使用车型JF1314B14251

0003

500EQ1090-1JFZ191314901

0506

000桑塔纳r·min−12、发电机的自限制电流保护功能分析①定子绕组阻抗的作用②电枢反应作用的影响定子绕组产生自感电动势。自限制电流的大小与定子绕组的电感量有关；也就是与定子绕组的匝数有关。交流发电机的最大电流约为额定电流的1.5倍。结论3.5.3外特性n=常数交流发电机具有自身限制电流的功能电压调节器当发电机在高速运转时，如果突然失去负载，其发电机输出的端电压会如何变化？会造成什么后果？当发电机输出端短路时，其短路电流是大于发电机输出的最大电流，还是小于发电机输出的最大电流？由于交流发电机具有自身限制电流的功能，因此在发电机与负载之间就不需要安装保险丝等保护装置，这种说法对吗？为什么？随常问？3.6电压调节器1、为什么发电机需要安装电压调节器？2、发电机的输出电压与哪些因素有关？3.6.1交流发电机调节器的工作原理调节器的基本工作原理3.6.2交流发电机调节器的类型与型号（1）按结构形式分为两类。①触点式。也称电磁振动式，现已被淘汰。②电子式。又可分为晶体管式和集成电路式两种后者精度高应用广泛。（2）按安装方式分为两类。①外置式。②内置式。安置在发电机内部，此类型应用广泛。（3）按搭铁形式分为两类。①内搭铁式。与内搭铁式交流发电机配套使用②外搭铁式。目前采用较多的是外搭铁式。1．调节器的类型2．调节器的型号Ⅰ—产品代号，电压调节器的产品代号用字母表示，如FT、FID、JFT分别为机械电磁振动式、电子式和晶体管式。Ⅱ—电压等级代号，用1位阿拉伯数字表示，其中1为12V、2为24V、6为6V。Ⅲ—结构形式代号，1为单联、2为双联、4为三极管式、5为集成电路式。Ⅳ—设计序号，按设计次序，用阿拉伯数字表示。Ⅴ—变形代号，变形代号，用字母A、B、C……顺序表示。例如：FT126C表示12V的双联机械电磁振动式调节器，第6次设计、第3次变形。3.6.3触点式电压调节器简化通过电磁铁控制触点开闭来控制磁场绕组的励磁电流，实现对发电机电压的调节。分析五个电路工作过程可分为五个阶段分析：

1）他励；

2）n↑，自励至第一级调节电压（K1闭合）；

3）n↑，励磁线圈起作用K1开闭（调压）；

4）n↑，K1K2断开，励磁恒小电流电压缓慢增加（失控区）

5）二级调压，K2时开时闭，闭合时间随n↑逐渐加长。双级电磁振动式电压调节器工作原理JFT106型晶体管电压调节器电路原理简图3.6.4晶体管电压调节器利用三极管的开关特性，通过三极管导通和截止相对时间的变化来调节发电机的励磁电流。电压调整工作原理动画2．JFT106型调节器分析调节原理。辅助元件的作用。3.6.5集成电路电压调节器相比于分立元件的晶体管电压调节器，集成电路电压调节器具有结构紧凑、体积小、电压调节精度高、故障率低等优点，因此广泛应用于汽车电子工业中。集成电路电压调节器多装于发电机的内部，这种发电机也被称为整体式发电机。集成电路电压调节器的基本工作原理与晶体管电压调节器相同

1．集成电路电压调节器电压检测方法（a）发电机电压检测法（b）蓄电池电压检测法

2、国产JTF152型集成电路调节器电路特点：电压调节、充电状态指示、发电机故障检测。3、夏利轿车集成电路调节器输出端B、F、P、E四个端子与发电机连接，L、IG端为输出插座。夏利调节器外形结构图3.7典型汽车电源系电路3.7.1解放CA1092型汽车电源电路3.7.2桑塔纳系列轿车电源系3.7.3丰田威驰汽车电源系统3.8交流发电机与电压调节器的检测与实验3.8.1交流发电机与电压调节器的使用注意事项（1）蓄电池为负极搭铁，不能接反。（2）严禁采用在发电机输出端搭铁试火的方法检查发电机是否有电。（3）发电机正常运行时，不可任意拆动各电器的连接线。（4）发电机与蓄电池之间的连接线务必牢固可靠。（5）不允许用220V交流电压或兆欧表检查发电机的绝缘性能。（6）发动机熄火后，应及时关闭点火开关。（7）调节器的调节电压不能过高或过低，以免损坏用电设备或造成蓄电池充电不足。（8）传动带的张紧度应符合规定，否则会损坏发电机轴承或引起发电机发电不足。3.8.1交流发电机与电压调节器的使用注意事项3.8.1交流发电机与电压调节器的使用注意事项3.8.1交流发电机与电压调节器的使用注意事项3.8.1交流发电机与电压调节器的使用注意事项

3.8.2交流发电机与电压调节器的维护注意事项（1）检查发电机驱动带。①检查驱动带的外观。用肉眼观看有无裂纹或磨损现象，如有此现象应更换。②检查驱动带的挠度。用100N的力压在带的两个传动轮之间，新带挠度为5～10mm，旧带为7～14mm。（2）检查导线的连接。①接线是否正确，是否牢靠。②发电机输出端接线螺丝必须加弹簧垫。（3）检查运转时有无噪声。（4）检查是否发电。3.8.3交流发电机整机检测与实验

1．整机检测

交流发电机型号F与E之间/ΩB与E之间/ΩN与E之间/Ω正向反向正向反向有刷JF13JF15JF215～640～50＞10kΩ10＞10kΩJF22JF23JF2519.5～21无刷JFW143.5～3.8JFW2815～162．整机性能实验（1）空载转速的测试（2）额定转速的测试3．输出电压波形检测对比正常波形与不同故障波形！3.8.4交流发电机的拆解与检测

1．发电机的就车拆卸

（1）断开蓄电池负极端子电缆断开蓄电池负极电缆之前，对ECU等元件内保存的信息作一个记录，如DTC等。（2）断开发电机电源线及连接器。（3）拆卸发电机。2．发电机的分解（1）拆卸发电机皮带轮。（2）拆卸整流器端盖。（3）拆卸发电机转子。

3．发电机的拆卸后的检查（1）转子的检测

检查励磁绕组是否短路、断路

检查励磁绕组是否搭铁⑵转子的检测技术要求：励磁绕组的正常阻值约为2～20Ω。励磁绕组与铁心之间的绝缘电阻≥500KΩ以上，越大越好；励磁滑环表面应光滑，与铁心之间的绝缘电阻应为无穷大。3．发电机的拆卸后的检查（2）定子的检测

检查定子绕组是否断路

检查定子绕组是否搭铁（3）整流器的检测正极管检测负极管检测整流二极管的检测2.6.3电子调节器的检测内、外搭铁式电子调节器的检测方法不同。外搭铁式外3．发电机的拆卸后的检查（4）电刷的检测

当电刷的长度短于规定值时，接触会恶化，影响电流的流动，发电机的发电性能下降。如果测量值小于标准值，将电刷和电刷座一起更换。3.8.5电压调节器的检测与实验

内搭铁式测试外搭铁式测试晶体管电压调节器的测试内搭铁式测试视频3.8.5电压调节器的检测与实验

（a）3引线（b）4引线集成电路电压调节器的检测3.9充电系统故障诊断常见故障有不充电、充电电流过小、充电电流过大、充电不稳定等。故障原因可能是发电机皮带打滑、发电机故障、调节器故障、磁场继电器故障及充电电路故障，以及蓄电池、充电指示灯、点火开关等故障。1．不充电故障部位故障原因排除方法风扇皮带过松或断裂更换电流表或指示灯损坏更换发电机定子绕组断路或搭铁建议更换发电机总成励磁绕组断路或搭铁建议更换发电机总成滑环或碳刷滑环严重烧蚀、脏污或裂纹、碳刷过度磨损、卡滞可通过焊接、机加工修复、更换碳刷整流器二极管脱焊脱焊的故障可以通过补焊修复、或更换整流器总成调节器晶体管调节器损坏更换调节器外部线路断路或接柱松脱接通电路、拧紧接柱2．充电电流过小故障部位故障原因排除方法风扇皮带张紧度不够按要求张紧发电机定子绕组匝间短路建议更换发电机总成励磁绕组匝间短路建议更换发电机总成滑环或碳刷滑环轻度烧蚀、脏污或裂纹、碳刷磨损不均、接触不良可用细砂纸打磨滑环、更换碳刷及碳刷弹簧整流器个别二极管损坏对于压装的二极管可以个别更换，否则更换整流器总成调节器晶体管调节器损坏更换调节器外部线路接柱松动或接触不良拧紧接柱3．充电电流过大故障部位及原因如下。①调节器调节电压过高或失控，机械式调节器低速触点烧蚀。②发电机“+”接柱和磁场接柱短路。③蓄电池亏电不多，蓄电池内部短路。4．充电不稳故障部位及原因如下。①发电机皮带过松、跳动或皮带轮失圆。②发电机内部接线松动、接触不良。③发电机电刷磨损过度，电刷弹簧弹力减退或折断，滑环脏污或失圆。④调节器触点接触不良，磁场线接触不良。3.9.2充电系统的故障诊断流程情境案例发电机充电指示灯常亮充电指示灯分析电路：

起动时及着车后，充电指示灯的点亮规律。他励时，充电指示灯亮励磁方式——他励着车后电路分析。自励时，充电指示灯灭励磁方式——自励BUBUD+=灯灭分析原因建立诊断流程图外围电路内部电路充电指示灯线路外：电源线电路内：定子绕组整流器励磁绕组电刷/电刷架电压调节器皮带故障故障原则序化充电指示灯点亮故障诊断流程图拆卸发电机充电指示灯线路外电路故障：电源线电路内部故障：定子绕组整流器励磁绕组电刷/电刷架电压调节器机械故障：皮带故障检测蓄电池开路电压U1YN检测发电机输出电压U3修理充电指示灯线路U3-U2>0.5YN修理电源电路皮带情况YN更换皮带或调整张紧度开始故障诊断检测怠速下蓄电池电源电压U2

此部分解决了机械故障（皮带）与外围电路故障的判断。U2-U1>0.5充电指示灯点亮故障诊断流程图OKOKOKOK拆卸发电机检测电刷及电刷架用可调直流稳压器检测电压调节器检测转子励磁绕组电阻及绝缘性检测定子三相绕组电阻及绝缘性OKNG更换电刷电刷架更换电压调节器NG更换或修理转子N