项目二交流发电机的拆装与检修

项目二交流发电机的拆装与检修【基本知识】

一、交流发电机的构造

交流发电机主要由转子、定子、整流器和端盖四部分组成。（一）转子转子轴风扇爪极集电环磁场绕组磁轭1、作用：建立磁场2、组成：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。3、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。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。4、旋转磁场的产生（二）定子（电枢）1、作用：

定子的功用是产生交流电。

2、组成：

定子由定子铁心和定子绕组成。见图定子绕组有三相，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3、定子三相绕组的接法定子三相绕组的接法有两种星形接法三角形接法（三）整流器1、作用：将定子绕组产生的三相交流电变为直流电。2、组成：由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路（3只正二极管，3只负二极管）。3、汽车用硅整流二极管的特点只有一根引线。有的二极管引线是正极，叫正极管；有的二极管引线是负极，叫负极管，所以说整流二极管有正二极管和负二极管之分。在正整流板上有一个输出接线柱B（发电机的输出端）。负整流板和壳体相联接，直接搭铁。（四）端盖1.作用：

端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起固定转子、定子、整流器和电刷组件的作用。2.构造：

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。3.电刷组件：

后端盖上装有电刷组件，有电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。（五）交流发电机的型号根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-93《汽车电器设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流发电机型号组成如下：产品代号电压等级代号电流等级代号设计序号变形序号54312（一）产品代号

产品代号用中文字母表示，例：JF——普通交流发电机JFZ——整体式（调节器内置）交流发电机JFW——无刷交流发电机JFB——带泵的交流发电机（二）电压等级代号

电压等级代号用一位阿拉伯数字表示：1表示12V系统2表示24V系统6表示6V系统（三）电流等级代号电流等级123456789A19≥20～29≥30～39≥40～49≥50～59≥60～69≥70～79≥80～89≥90例：JFZ18含义：电压等级为12V，输出电流为80～89A的整体式交流发电机二、交流发电机的工作原理（一）发电原理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，彼此相差120°。当励磁绕组接通直流电时，便产生磁场，一块爪极形成N极，另一块爪极形成S极，两块爪极相互交错形成磁极。转子旋转时，励磁绕组所产生的磁场也随之旋转，形成旋转磁场，磁力线和定子绕组之间产生相对运动，在定子绕组中产生交流感应电动势。由于转子磁极呈鸟嘴形，可使定子绕组感应的交流电动势近似于正弦曲线的波形。定子三相绕组感应电动势的大小为：其中：Em-每相电动势的最大值ω-电角速度Eφ-每相电动势的有效值定子每相电动势的有效值K-绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方法有关)N-每项匝数（匝）φ-每极磁通（Wb）Ce-电机结构常数交流电动势波形交流电动势的幅值是发电机转速的函数。因此，当转速n变化时，三相电动势的波形为变频率、变幅值的交流波形。（二）交流发电机的整流原理·知识回顾：

二极管具有单向导电性：（1）当给二极管加上正向电压时,二极管导通；（2）当给二极管加上反向电压时,二极管截止。+-导通截止×·整流器的基本组成：由六只二极管组成其中：三只正二极管三只负二极管◎形成三相桥式整流电路。三只负极端相连的二极管（正二极管），正极端电位最高者导通；三只正极端相连的二极管（负二极管），负极端电位最低者导通。正二极管负二极管对于三个正极管子，在某瞬时，电压最高一相的正极管导通。对于三个负极管子，在某瞬时，电压最低一相的负极管导通。但同时导通的管子总是两个，正、负管子各一个。（二）交流发电机的整流原理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。发电机输出的直流电压平均值为：

U=1.35UL=2.34UΦ

其中：

UL——线电压

UΦ——相电压有的发电机具有中性点接线柱，是从三相绕组的中性点引出来的，标记为“N”。输出电压为UN，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，中性点电压的平均值为发电机输出电压（平均值）的一半中性点电压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。试验表明：加装中性点二极管的交流发电机在结构不变的情况下可以提高发电机的功率10%～15%。之间。中性点电压的作用（三）励磁方式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，也就是说必须给磁场绕组通电才会有磁场产生。定义：将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁。交流发电机励磁方式为：先他励后自励励磁基本电路1、九管交流发电机增加了三个磁场二极管（VD7～9），用于磁场电流和充电指示灯控制，省去了充电指示灯继电器。图2-17九管交流发电机系统电路图1－励磁二极；2－点火开关；3－充电指示灯；4－调节器；5－负载2、八管交流发电机利用高速运转时，中性点瞬时电压（三次谐波电压）的绝对值高于发电机输出电压的特性，可提高发电机输出功率。8管交流发电机原理电路图3、十一管交流发电机集合了八管和九管交流发电机的特点和作用（四）交流发电机的工作特性交流发电机的工作特点是转速变化范围大。通常，对于汽油机，转速变化约为1:8，对于柴油机，转速变化约为1:5，所以，汽车交流发电机的工作特性以转速变化为基础。其工作特性包括：

1、输出特性（※最重要）

2、空载特性

3、外特性1、输出特性（1）定义：又称负载特性或输出电流特性。它是指发电机向负载供电时，在保持发电机输出电压恒定（对12V发电机规定为14V，对24V的发电机规定为28V）的情况下，发电机的输出电流与转速之间的关系，即：

I=f(n)

的函数关系。（2）特性分析（1）交流发电机只需在较低的空载转速n1时，就能达到额定电压值，具有低速充电性能好的优点。（2）当转速达到n2时，就达到了额定功率值，因此其具有发电性能优良的特点。（3）当发电机转速达到一定值后，发电机的输出电流几乎不再继续增加，具有自身限制输出电流的能力，这是由于硅整流发电机的定子绕组具有一定的阻抗，当转速升高时，尽管定子绕组中的感应电动势增加，但此时定子绕组的阻抗也随转速的升高而增加，同时，定子绕组中电流增加时，由于电枢反应的增强会使感应电动势下降，所以当发电机转速达到一定值时，发电机的输出电流几乎不变。使用这样的发电机除特殊情况外，一般不需限流器。2、空载特性（1）定义：指发电机空载时，发电机端电压与转速的关系，称为空载特性。即：I=0时，

U=f(n)

的函数关系。（2）特性分析随转速的升高，端电压上升较快，由他励转入自励时，即能向蓄电池进行补充充电，这证实了交流发电机低速充电性能好的优点。3、外特性（1）定义：指转速一定时，发电机的端电压与输出电流的关系。即：n=常数时，

U=f(I)

的曲线。（2）特性分析1、发电机的转速越高，输出电压也越高，转速对输出电压的影响越大。在汽车上，发电机是由发动机驱动旋转的，由于发动机工作时转速在很宽的范围内变化，使发电机的转速也随之在较大范围内变化，因汽车用电设备的工作电压基本是恒定的，所以要求发电机工作时，输出电压应保持恒定，以保证用电设备能正常工作。所以，汽车上使用的交流发电机必须配用电压调节器，在发电机转速变化时，能保持发电机输出电压恒定。2、随着输出电流的增加，发电机的端电压下降。因此，当发电机在高速运转时，如果突然失去负载，端电压会急剧升高，致使发电机及调节器中的电子元件将有被击穿的危险。（一）电压调节器的基本原理交流发电机每相绕组电动势的有效值Eφ为：

Eφ

=CnφC——电机常数n——发电机转速

φ——磁极的磁通量由于φ又与励磁电流Ij成正比，所以只要调整Ij就可以改变Eφ

，从而使发电机的输出电压保持不变。工作原理：以转速为基础，通过改变励磁电流使磁通发生相应变化，从而维持发电机的输出电压保持恒定。三、电压调节器触点式电压调节器晶体管式电压调节器集成电路调节器已经淘汰用于中低档车辆，通常外置应用广泛，通常内置（二）晶体管式电压调节器1、工作原理晶体管电压调节器是利用晶体管的开关作用（取代机械触点式电压调节器的触点），控制发电机励磁电路的通、断，在发电机转速变化时，调节励磁电路的电流，使发电机电压保持稳定。五、晶体管式电压调节器2、工作过程通过发电机的输出电压在分压器上的分压能否使稳压二极管被反向击穿，从而使用于励磁绕组电路通断控制的开关三极管截止或导通。1、工作原理与晶体管电压调节器工作原理相同，都是利用晶体管的开关特性控制发电机的励磁电流，使发电机的输出电压保持稳定。（三）集成电路电压调节器1、JFT151型集成电路调节器

2、与九管交流发电机配套的集成电路调节器集成电路电压调节器由于内置，其连线方式不同，所以电压检测方式也不同。分为两类：（1）发电机电压检测法（2）蓄电池电压检测法（1）发电机电压检测法检测点P的电压Vp（用于控制稳压管反向击穿）与发电机输出电压UBE=ULE成正比。发电机电压检测法的优点：可以省去一根信号输入线S。发电机电压检测法的缺点：无法检测蓄电池是否充电正常（当发电机至蓄电池的电路压降较大时，会导致蓄电池充电不足）。（2）蓄电池电压检测法检测点P的电压Vp（用于控制稳压管反向击穿）与蓄电池电压USE成正比。蓄电池电压检测法的优点：可以保证蓄电池可靠充电，一般用于大功率发电机。蓄电池电压检测法的缺点：当发电机的电压输出线或信号输入线断路时，由于无法检测发电机的工作情况，会造成发电机失控。（3）电路实例3、集成电路调节器实例九管交流发电机（3个磁场二极管）四、充电指示灯控制电路

（一）利用磁场二极管控制充电指示灯（二）利用二极管控制充电指示灯（三）利用中性点电压控制充电指示灯（四）利用集成电压调节器控制充电指示灯一、项目目的1．掌握交流发电机的拆解及装复。2．掌握交流发电机各部零件及总成的检查。3．正确进行交流发电机的检测与试验。二、项目器材1．硅整流交流发电机一台，台钳及平台、蓄电池各一；一字、十字起子大小各一，开口、梅花扳手各一套；2．万用表、弹簧秤、游标卡尺或钢板尺、拉器、百分表各一；V形铁一对；3．油盆、毛刷各一，适量清洗剂、润滑脂、“00”号纱布及棉纱。【项目内容】三、操作步骤及工作要点（一）硅整流交流发电机的不解体检测

使用万用表对发电机外接线柱进行测量，可以初步判定发电机的状态。性能良好的发电机，检测各接线端子间的电阻，应与规定相符。表2-3列出了几种国产发动机接线柱间的电阻正常值，我们可以用万用表测量后进行对比分析。最好用指针式万用表检测。测量“F”和“－”端间的电阻值，若电阻值过大，表明电刷与滑环之间的接触不良或励磁绕组断路，若电阻值过小，则表明励磁绕组匝间有短路。若“＋”与“－”、“＋”与“F”之间的正向电阻小于表中的标准值，则可能有二极管被击穿短路，若接近正常而运行时又只能输出很小电流，则可能有二极管断路。若反向电阻大大小于正常值，则表明至少有两个二极管被短路。(二)硅整流交流发电机的拆解及清洗1．拧下电刷组件的两个固定螺钉，取下电刷组件；2．拧下后轴承盖的三个固定螺钉，取下后轴承防尘盖，再拧下后轴承处的紧固螺母；3．拧下前后端盖的连接螺栓，轻敲前后端盖，使前后端盖分离；4．从后端盖上拆下定子绕组端头，使定子总成与后端盖分离；5．拆下整流器总成；6．拆下皮带轮固定螺母，从转子上取下皮带轮、半圆键、风扇和前端盖；7．用布或棉纱蘸适量清洗剂擦洗转子绕组、定子绕组、电刷及其它机件。(三)硅整流交流发电机的检修1、转子检修（1）转子绕组检修1）励磁绕组短路、断路的检查。用万用表R×1档（数字表最小电阻档）检测两集电环之间电阻，应与标准相符。若阻值为“∞”，说明断路；若阻值过小，说明短路。2）励磁绕组搭铁的检查。用万用表电阻最大档检测集电环与铁心（或转子轴）之间的电阻，应为“∞”，否则为搭铁。断路应焊修或更换转子总成，短路和搭铁应更换转子总成。

（2）集电环检修1）集电环表面应平整光滑，集电环间隙处应无积物，若有轻微烧蚀，用“00”号砂布打磨；烧蚀严重，应在车床上精车加工。2）用直尺测量集电环厚度，厚度不小于1.5mm，否则应更换。3）用千分尺测量集电环圆柱度，误差不超过0.025mm，否则应精车加工。（3）转子轴检修

用百分表检查轴的弯曲，弯曲度不超过0.05mm（径向圆跳动公差不超过0.1mm），否则应予以校正。爪形磁极在转子轴上应固定牢靠，间距相等。2、定子检修（1）定子绕组短路、短路检修

先进行目视检查，当线圈漆包线变成焦糊色或有严重脱漆皮现象时，说明绕组已有短路故障。然后用万用表可以检测定子绕组是否短路。检测时，每次任取两个端子进行测量，若阻值都小于0.5Ω，说明线圈良好，若测量某两相之间时，数值过小（近似等于0），说明该两相间短路。如果电阻值为无穷大，说明励磁绕组断路，应用35W220V的电烙铁焊接修复，若不能修复，应更换定子绕组或定子总成。（2）定子绕组搭铁的检查。用万用表可以检测定子绕组是否搭铁。检测时，每次任取一个定子线圈的引线端子和定子铁心进行测量，分别测量三次，阻值都应为无穷大，如果不是，说明定子绕组搭铁，需要更换定子总成。3、检查整流器（1）正极管检测

（2）负极管检测（3)在不分解发电机的情况下二极管检测

用万用表的导通档位，黑表笔接发电机电枢“B”接柱，红表笔接发电机端盖。若阻值在40～50Ω以上，说明无故障；若阻值在10Ω左右，说明有失效的二极管，须拆检；若阻值为0Ω，说明有不同极性的二极管击穿。（4）整体式整流器的检查以桑塔纳轿车JFZ1913型整体式交流发电机整流器检测为例说明。当检测负极管时，先将与万用表（R×1档）电源正极相连的表笔接“E”端（图中有三个部位），与电源负极相连的表笔分别接P1