项目3汽车交流发电机的认知与检修

任务3.1汽车交流发电机的结构造与原理认知任务3.2电压调节器任务3.3充电系故障检修项目3、汽车交流发电机的认知与检修随时间按正弦规律变化的电压、电流称为正弦电压和正弦电流。表达式为：概念任务3.1：交流发电机的结构与原理认知式中,小写字母e、u、

i是这些量的瞬时值。

以正弦电流为例振幅角频率振幅Im、角频率ω和初相φ0称为正弦量的的三要素。相位初相角:简称初相波形瞬时值正弦交流电周期T：正弦量完整变化一周所需要的时间周期与频率的关系：正弦量的三要素幅值：瞬时值中的最大值，又称最大值或峰值。正弦交流电频率f：正弦量在单位时间内变化的周数

我国电能规定：频率f＝50Hz角频率ω：正弦量单位时间内变化的弧度数角频率与周期及频率的关系：正弦交流电正弦交流电振幅：正弦量的最大值周期电流有效值：让周期电流i和直流电流I分别通过两个阻值相等的电阻R，如果在相同的时间T内，两个电阻消耗的能量相等，则称该直流电流I的值为周期电流i的有效值。根据有效值的定义有：

周期电流的有效值为：正弦交流电对于正弦电流:所以正弦电流的有效值为：同理：正弦电压的有效值：所有交流用电设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是有效值、交流电表和电压表的刻度也是有效值正弦交流电三相交流电源由3个频率相同、振幅相同、相位互差120°的正弦电压源所构成的电源称为三相电源。由三相电源供电的电路称为三相电路。三相电源由三相交流发电机产生的。在三相交流发电机中有3个相同的绕组。正弦交流电

定义：1.端线2.中性线3.星形联接三相四线制：由三根端线和一根中性线组成的供电方式。三相三线制：只用三根端线制组成的供电方式正弦交流电三个电压同幅值同频率相位互差120三个电压达最大值的先后次序叫相序，图示相序为UVW正弦交流电三相电源的星形连接星形连接：3个末端连接在一起引出中线，由3个首端引出3条火线。每个电源的电压称为相电压火线间电压称为线电压。正弦交流电可见，三个线电压幅值相同，频率相同，相位相120三相电源的三角形连接

此种接法如一相接反，将造成严重后果。三角形连接：将三相绕组的首、末端依次相连，从3个点引出3条火线。正弦交流电对称三相电源的产生通常由三相同步发电机产生，三相绕组在空间互差120°，当转子以均匀角速度转动时，在三相绕组中产生感应电压，从而形成对称三相电源。NSººIwAZBXCY三相同步发电机示意图正弦交流电正序(顺序)：A—B—C—A负序(逆序)：A—C—B—AABC相序的实际意义：对三相电动机，如果相序反了，就会反转。以后如果不加说明，一般都认为是正相序。DABC123DACB123正转反转对称三相电源的相序ABC三相电源中各相电源经过同一值(如最大值)的先后顺序正弦交流电把三个绕组的末端X,Y,Z

接在一起，把始端A,B,C

引出来+–ANX+–BY+–CZA+–X+–+–BCYZABCN

X,Y,Z接在一起的点称为Y联接对称三相电源的中性点，用N表示。星形联接(Y联接)正弦交流电三角形联接(联接)+–AXBYCZ+–+–A+–X+–+–BCYZABC三角形联接的对称三相电源没有中点。三个绕组始末端顺序相接。正弦交流电名词介绍：(1)端线(火线)：始端A,B,C

三端引出线。(2)中线：中性点N引出线，接无中线。(3)三相三线制与三相四线制。(5)相电压：每相电源的电压。(4)线电压：端线与端线之间的电压。A+–X+–+–BCYZABCA+–X+–+–BCYZABCN正弦交流电

三相电路的负载由三部分组成，其中每一部分叫做一相负载，三相负载也有星型和三角形二种联接方式。A'B'C'N'ZAZCZBA'B'C'ZBCZCAZAB星形联接三角形联接称三相对称负载正弦交流电负载的相电压：每相负载上的电压。线电流：流过端线的电流。相电流：流过每相负载的电流。A'B'C'N'ZAZCZBA'B'C'ZBCZCAZAB负载的线电压：负载端线间的电压。正弦交流电三相电路

三相电路就是由对称三相电源和三相负载联接起来所组成的系统。工程上根据实际需要可以组成：电源YY△负载电源△Y△负载当组成三相电路的电源和负载都对称时，称对称三相电路正弦交流电1.Y联接11.2对称三相电源线电压（电流）与相电压（电流）的关系A+–X+–+–BCYZABCN利用相量图得到相电压和线电压之间的关系：线电压对称(大小相等，相位互差120o)一般表示为：30o30o30o对Y接法的对称三相电源

所谓的“对应”：对应相电压用线电压的第一个下标字母标出。(1)

相电压对称，则线电压也对称。(3)线电压相位领先对应相电压30o。结论2.联接即线电压等于对应的相电压。A+–X+–+–BCYZABC

以上关于线电压和相电压的关系也适用于对称星型负载和三角型负载。当将一组三相电源连成三角形时，应先不完全闭合，留下一个开口，在开口处接上一个交流电压表，测量回路中总的电压是否为零。如果电压为零，说明连接正确，然后再把开口处接在一起。VV型接法的电源：若将接的三相电源去掉一相，则线电压仍为对称三相电源。+–+–ABCABC+–+–相电流和线电流的关系A+–+–+–BCABCNA'B'C'N'ZZZ星型联接时，线电流等于相电流。结论A'B'C'ZZZA'B'C'Z/3Z/3Z/3N’结论(2)线电流相位滞后对应相电流30o。△联接的对称电路：关于零线的结论

负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。

中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。

三相电路是由三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差1200的正弦电动势作为供电电源的电路。

三相电路的优点：

（1）发电方面：比单项电源可提高功率50％；

（2）输电方面：比单项输电节省钢材25％；

（3）配电方面：三相变压器比单项变压器经济且便于接入负载；

（4）运电设备：具有结构简单、成本低、运行可靠、维护方便等优点。

以上优点使三相电路在动力方面获得了广泛应用。在汽车电源系统也有广泛应用新课导入

汽车蓄电池的容量是有限的，不能满足汽车长途行驶的需要，所以，在汽车上除装有蓄电外，还另装有发电机。它的主要作用是：当发动机电压高于蓄电池电压时，能及时向蓄电池充电，并向全车用电设备（除起动机外）直接供电。汽车交流发电机具有体积小，重量轻，结构简单，维护方便，使用寿命长和低速充电性能好等显著特点，故广泛应用在汽车上而取代直流发电机。1、交流发电机的功用

发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。二、交流发电机的分类汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，由于交流发电机在许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘汰，目前所有汽车均采用交流发电机，交流发电机按照不同的分类方法分为以下几类：

1、按结总体结构分五类（1）普通交流发电机(使用时需要配装电压调节器的发电机)例JF132（EQ140用）

（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)

例别克轿车的发动机上装配的是CS型发电机（包括CS—121、CS—130和CS—144三种不同的型号）如图：

（3）带泵交流发电机(和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机)例JFZB292发电机。

（4）无刷交流发电机(不需要电刷的发电机)例JFW1913

（5）永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机)2.按整流器结构分四类

（1）六管交流发电机例JF1522（东风汽车用）

（2）八管交流发电机例JFZ1542（天津夏利汽车用）

（3）九管交流发电机例（日本日立、三凌、马自达汽车用）

（4）十一管交流发电机例JFZ1913Z（奥迪、桑塔纳汽车用）3.按磁场绕组搭铁形式两分类

（1）内搭铁型交流发电机磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相联）

（2）外搭铁型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。

交流发电机主要由定子、转子、整流装置和传动散热装置等部分组成，如图1发电机的外部结构、图2发电机的内部结构所示。图1发电机的外部结构图2发电机的内部结构JF132型交流发电机组件图见图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（散热板）7.转子总成

8.定子总成

9.前端盖

10.风扇

11.V带轮转子转子的功用是产生旋转磁场。转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图。转子转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。交流发电机磁路交流发电机的磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S极→磁轭。转子产生旋转磁场当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场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，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。定子定子的功用是产生交流电。定子由定子铁心和定子绕组成。见图定子定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。定子绕组1.每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。

2.每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。

3.三相绕组的始边应相互间隔2π+120o电角度（一对磁极占有的空间为360o电角度）JF13交流发电机三相绕组绕制结构参数如下：磁极对数p6对；定子槽数z36槽定子绕组相数3相；每个线圈匝数N13匝绕组联结方法Y型联结交流发电机控制电路1、交流发电机的外部控制电路2、交流发电机内部控制电路三相桥式整流电路及电压波形3、交流发电机发电原理图

教学目的要求：

通过教学掌握交流发电机电子电压调节器的结构，以及控制电路。主要教学内容：

1、交流发电机电子电压调节器的结构

2、交流发电机电子电压调节器的控制电路教学重点、难点：掌握交流发电机电子电压调节器的结构，以及控制电路。任务3.2：汽车电子电压调节器检测与试验导入新课

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1．7～3，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，使其输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。（1）晶体管调节器随着半导体技术的发展，采用了晶体管调节器。其优点是：三极管的开关频率高，且不产生火花，调节精度高，还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点，现广泛应用于东风、解放及多种中低档车型。

（2）集成电路调节器（3）电脑控制调节器

电脑控制调节器是现在轿车采用的一种新型调节器，由电负载检测仪测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，然后由发动机电脑控制发电机电压调节器，适时地接通和断开磁场电路，即能可靠地保证电器系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性。如上海别克、广州本田等轿车发电机上使用了这种调节器。电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式可分为：（1）内搭铁型调节器（2）外搭铁型调节器电子电压调节器的控制电路（1）内搭铁式晶体管调节器基本电路（2）内搭铁式晶体管调节器基本电路（3）外搭铁式晶体管调节器基本电路任务3.3汽车充电系统的常见故障与排除1.不充电

（1）故障现象

发动机以中速以上速度运转时，电流表指示不充电．或充电指示灯不熄灭，或发电机端电压在12V以下。

（2）原因分析

①发电机传动带太松或沾油打滑。

②发电机励磁电路或充电线路断路。

③发电机有故障

a二极管击穿、短路、断路；

b定子绕组断路或搭铁；

c电刷与滑环接触不良；

d转子绕组断路。

④调节器有故障

a触点烧蚀、脏污、弹簧弹力过软、气隙过小；

b晶体管调节器的稳压管及小功率三极管短路，大功率三极管断路；

c调节器的搭铁方式与发电机不配套。2.充电电流过小

（1）故障现象

在蓄电池亏电情况下，发动机中高速运转时的充电电流很小。

（2）原因分析

①充电线路接触不良。

②传动带打滑．使发电机转速过低。

③发电机有故障。如个别二极管损坏；滑环脏污，电刷与滑环接触不良，导致励磁电流过小；定于绕组连接不良，有短路或断路故障；转子绕组局部短路，转子与定子刮碰或气隙不当。

④节器调节电压值过低或有故障。

（3）故障诊断

①检查发电机传动带松紧度．清除油污，检查紧固导线。

②拆下发电机“B”和“F”接线住上导线．用试灯的两根导线分别连接发电机“B”和”F”接线柱，起动发动机，逐步提高转速，查看试灯亮度。若试灯发红，且不随转速升高而增加亮度或亮度增加不明显，则为发电机内部有故障，应拆检发电机；若试灯亮度能随转速增加而增强较大，则说明发电机良好，故障在调节器。调节器的检查方法可按发电机不充电故障所述方法检查。

3.充电电流过大

（1）故障现象

在蓄电池不亏电的情况下，电流表指示充电仍在10A以上。

（2）原因分析

①调节器调节电压值高或有其他故障，如双级电磁振动式调节器高速触点脏污、接触不良，搭铁电阻增加，使励磁绕组不能及时短路；磁化线圈或温度补偿电阻烧断；晶体管调节器的大功率三极管集电极和发射极不能有效截止等。

②发电机有故障，如绝缘电刷与散热板短接时，造成调节器不起作用。

（3）故障诊断

以双级电磁振动式调节器为例加以说明：

①拆下调节器磁场接线柱接线，逐步提高发电机转速并观察电流表。如仍指示充电，即为发电机有故障，若不充电，则为调节器故障。

②拆下调节器盖，用纸片插在第二级触点（高速触点）之间，以防短路，然后按压活动触点，如按不下，则为第一级触点（低速触点）烧结；能按下，并且在压下后充电电流有所下降，则为调节器弹簧拉力过大或气隙过