汽车电气系统检修第学习情境二02交流发电机

本节的任务：（一）了解交流发电机的结构、工作原理和特性;（二）掌握交流发电机的检测和试验方法（三）了解交流发电机输出电压是如何控制的;（四）掌握电子调节器的工作原理和检测方法;一、交流发电机的构造二、交流发电机的工作原理三、交流发电机的工作特性四、交流发电机的调节器五、晶体管调节器交流发电机一般由转子、定子、皮带轮、风扇、整流器、前后端盖和电刷组件等部分组成。JF132型交流发电机组件图见图一、交流发电机的构造

一、转子1.功用：转子的功用是产生旋转磁场。一、交流发电机的构造

2.组成：转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成。2.组成（1）转子轴上压装着两块低碳钢制成的爪极，两块爪极各有四至八个鸟嘴形磁极（国产多为六个）,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和导磁用的铁芯(磁轭)。一、交流发电机的构造

2.组成（2）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，并与装在后端盖内的两个电刷相接触。一、交流发电机的构造

3.磁路磁轭→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。一、交流发电机的构造

4.旋转磁场的产生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。一、交流发电机的构造

二、定子（电枢）1.功用：定子是用来产生交流电的。2.组成：定子由定子铁芯和定子绕组组成。一、交流发电机的构造

一、交流发电机的构造

（1）定子铁芯由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁芯的槽中。（2）定子绕组1）三相绕组采用星形接法或三角形接法，都能产生三相交流电。2）三相绕组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。3）定子三相绕组的不同接法特点①星形接法—发电机低速充电性能好；桑塔纳、奥迪等大多数轿车发电机采用。③三角形接法—适于大功率发电机采用。神龙富康、北京切诺基等车发电机采用。一、交流发电机的构造

一、交流发电机的构造

三、整流器1.作用：将定子绕组的三相交流电变为直流电。2.组成：6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路。3.结构：6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。整流管的安装将二极管负极安装在一块铝制散热板上，称为正整流板；将二极管正极安装另一块铝制散热板上，称为负整流板，也可用发电机后盖代替负整流板。一、交流发电机的构造

正整流板与外壳绝缘，在正整流板上有一个输出接线柱B作为发电机的输出端。负整流板直接搭铁。负整流板一定和壳体相连接。整流板的形状各异，有马蹄形、长方形、半圆形等见图整流管的安装一、交流发电机的构造

1.分类：前端盖和后端盖.2.作用：固定转子、定子、整流器和电刷组件。3.材料：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。4.电刷组件：装在后端盖上，有电刷、电刷架和电刷弹簧组成。四、端盖一、交流发电机的构造

(2)电刷架材料：酚醛玻璃纤维塑料(模压)。(3)装配关系：两只电刷装在电刷架方孔内，有弹簧保持其与集电环接触良好。(4)分类：外装式和内装式两种。电刷与电刷架(1)电刷1)作用：电刷与集电环接触，将直流电引入励磁绕组。2)材料：铜粉和石墨粉(模压)。一、交流发电机的构造

一、交流发电机的构造

②外搭铁型发电机：磁场绕组的两只电刷都和壳体绝缘的发电机。③外搭铁型发电机的磁场绕组负极（负电刷）接调节器后再搭铁。（5）磁场绕组的搭铁型式①内搭铁型发电机：磁场绕组负电刷直接搭铁的发电机（和壳体直接相连）。(2)风扇：1)作用：在发电机工作时强制进行抽风冷却。2)材料：一般用1.5mm钢板冲制或用铝合金压铸。一、交流发电机的构造

五、带轮与风扇(1)带轮：1)作用：通过皮带将发动机的动力传给发电机。2)材料、类型与定位方法：由铸铁或铝合金制成，分单槽和双槽两种，与风扇共用一个半圆键和转子轴连接，用弹簧垫片和螺母紧固。六、交流发电机的型号根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-1993《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：一、交流发电机的构造

1.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JFB——带泵的交流发电机JFW——无刷交流发电机一、交流发电机的构造

2.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系统一、交流发电机的构造

3.电流等级代号电流等级代号用一位阿拉伯数字表示，1表示电流≤19A6表示≥60—69A2表示电流≥20—29A7表示≥70—79A3表示电流≥30—39A8表示≥80—89A4表示电流≥40—49A9表示≥90A5表示电流≥50—59A一、交流发电机的构造

4.设计序号按产品的先后顺序，用阿拉伯数字表示。5.变形代号交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。从驱动端看，Y表示调整臂位于右边；Z表示调整臂位于左边；调整臂在中间时不加标记。6.举例：桑塔纳、奥迪100型轿车所用的交流发电机代号为JFZ1913Z型，其含义为：电压等级为12V，输出电流大于90A，十三代设计，调整臂位于左边的整体式交流发电机。一、交流发电机的构造

一、发电机原理二、整流原理三、励磁方法二、交流发电机的工作原理

右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁感线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流（感生电动势）的方向。二、交流发电机的工作原理

一、发电原理交流发电机产生交流电的基本原理是电磁感应原理，即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，在定子绕组内产生感应电动势。二、交流发电机的工作原理

一、发电原理1.发电原理（1）发动机带动发电机内部转子旋转，产生旋转磁场。（2）磁场外发电机壳体（铁芯）上固定有3组线圈(3相定子绕组)，3相绕组彼此相隔120°。（3）当转子旋转时，旋转的磁场使固定的电枢绕组中通过的磁通量发生变化，而在定子电枢绕组中产生三相感应电动势。二、交流发电机的工作原理

二、整流原理1.交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电，靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。2.二极管具有单向导电性,当给二极管加上正向电压时,二极管导通,当给二极管加上反向电压时,二极管截止。二、交流发电机的工作原理

3.二极管的导通原则如下:（1）正极二极管因三只二极管负极端相连，故正极端电位最高者导通；（2）负极二极管因三只二极管正极端相连，故负极端电位最低者导通。（3）但一般地，同时导通的管子总是两个，正、负管子各一个。4.整流过程二、交流发电机的工作原理

5.整流结果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式中：UL—线电压；UΦ—相电压。二、交流发电机的工作原理

6.中性点（1）概念：三相绕组的末端接到一起形成中性点，用N表示。（2）中性点电压UN是通过三个搭铁的负极管整流后得到的直流电压（即三相半波整流），故UN＝U/2（3）中性点电压用途：一般用来控制各种用途的继电器。如磁场继电器、充电指示灯继电器等。（4）中性点输出：在三相绕组中性点处接上两只中性点二极管（功率管），通过两只中性点二极管与桥式整流器正负极相连，可提高发电机功率输出10%-15%。二、交流发电机的工作原理

7.八管交流发电机（如桑塔纳、奥迪、夏利车用）（1）结构：与6管交流发电机的区别是整流器有8只硅整流二极管。其中6只组成三相全波桥式整流电路，还有2只与上述6只同型号的二极管是中性点二极管，其1只正极管接在中性点和正极之间，1只负极管接在中性点和负极，对中性点电压进行全波整流。二、交流发电机的工作原理

中性点二极管提高发电机功率的原理①当中性点电压瞬时值高于三相绕组的最高值时，中性点正极管导通对外输出电流；电流回路为：中性点→中性点正极管→负载→某一负极管→定子绕组→中性点。②当中性点电压瞬时值低于三相绕组的最低值时，中性点负极管导通对外输出电流；电流回路：中性点→定子绕组→某一正极管→负载→中性点负极管→中性点。二、交流发电机的工作原理

三、发电机的励磁方式1.励磁：将电源引入到磁场绕组使之产生磁场的过程称为励磁。2.方式：交流发电机励磁方式有自励和他励两种。（1）他励：交流发电机开始发电时，因二极管死区电压的存在，需先由蓄电池供给励磁电流(他励阶段)。（2）自励：当发电机电压达到蓄电池电压时，即由发电机自己供给励磁电流，即由他励转为自励。（3）他励的优点：由蓄电池励磁可以较快进入自励状态。二、交流发电机的工作原理

3.内搭铁交流发电机励磁电路二、交流发电机的工作原理

4.外搭铁交流发电机励磁电路二、交流发电机的工作原理

5.九管交流发电机（1）组成：9管交流发电机的整流器是由6只大功率整流二极管和3只小功率励磁二极管组成。（2）作用1）6只大功率整流二极管组成三相全波桥式整流电路，对外负载供电。2）3只小功率二极管与三只大功率负极管也组成三相全波桥式整流电路专门为发电机磁场供电。所以称3只小功率管为励磁二极管。二、交流发电机的工作原理

（3）工作过程发动机起动时，发电机电压(为0)＜蓄电池电压，整流二极管截止，发电机不输出电流，由蓄电池供给磁场电流（他励）。路径：蓄电池+→点火开关→充电指示灯→调节器→磁场绕组→搭铁→蓄电池-。充电指示灯亮。当发动机转速升高到怠速及以上时，发电机应正常发电，发电机电压＞蓄电池电压，发电机自励。UB=UD+，充电指示灯两端压降为零，灯熄灭,若没有熄灭,说明发电机有故障或充电指示灯电路有搭铁。二、交流发电机的工作原理

交流发电机的工作特点：转速变化范围大，对于一般汽油发动机来说，其转速变化比约为1：8，柴油机约为1：5，因此分析汽车用交流发电机的特性必须以转速的变化为基础。交流发电机的特性有：A.输出特性B.空载特性C.外特性其中以输出特性最为重要。三、交流发电机的工作特性

一、输出特性1.概念：在发电机端电压U不变（对12V系列的交流发电机规定为14V，对24V系列的定为28V）时，输出电流与转速之间的关系，即U=常数时，I＝f（n）

的函数关系。三、交流发电机的工作特性

2.空载转速n1（1）发电机转速小于一定值n1时，对外输出电流为零。（2）当发电机达到额定电压并能对外输出电流时的最小转速n1，称为空载转速。（3）空载转速常用来作为测试发电机性能的参数之一。三、交流发电机的工作特性

3.最大电流Imax发电机输出电流能力随转速的升高而增大，但曲线越来越平坦，当转速达到一定值时，无论转速增加多少电流都不再增加，即一定结构的发电机输出最大电流Imax有一定限制。由此可见，交流发电机自身具有限制输出电流防止过载的能力，又称为自我保护能力。三、交流发电机的工作特性

结论交流发电机电压（输出）一定时，发电机电流存在最大值。（无论转速多高）即发电机功率存在最大值。只要限制发电机输出电压即可限制发电机输出功率。限制输出电压后，发电机转速增加，不会出现由于电流过高，烧坏发电机的情况。如果发电机电压过高通常损坏用电设备。三、交流发电机的工作特性

4.额定转速n2与额定电流IA（1）额定转速：发电机达到额定电流时的转速称为额定转速（满载转速）。（2）额定电流：发电机额定电流一般为最大电流的70%--75%。（3）意义：发电机出厂时，通过试验，规定了空载转速与额定转速。在使用过程中，可通过检测这两个数据来判断发电机性能的好坏。三、交流发电机的工作特性

二、空载特性是研究发电机在空载运行时，其端电压随转速变化的关系，即I＝0时，U=f（n）的曲线，如图。空载特性可判断发电机低速充电性能好坏，也可看出发电机输出电压是随发电机转速升高而增加。三、交流发电机的工作特性

三、外特性是研究当发电机转速一定时，其端电压与输出电流的关系，即n=常数时，U=f（I）的曲线。三、交流发电机的工作特性

从外特性曲线可以看出发电机电压受负载影响的程度：如果发电机在高速运转时，突然失去负载，发电机电压会突然升高，致使发电机及调节器等内部电子元件有被击穿的危险。也可以看出：发电机输出电压随转速变化情况。三、交流发电机的工作特性

一、电压调节器的工作原理1.电压调节器的功用在发电机转速变化时，自动控制发电机电压，使其保持恒定，防止发电机电压过高而烧坏用电设备和导致蓄电池过量充电，同时也防止发电机电压过低而导致用电设备工作失常和蓄电池充电不足。2.电压调节器的工作原理由交流发电机的工作原理可知：交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值为Eφ==CeФn（V）Eφ—感应电动势（V）；Ce—电机结构常数；Ф—每极磁通（Wb）；n—转速（r/min）四、交流发电机的调节器

这里Ce为发电机的结构常数，n为转子转速，Ф为转子的磁极磁通，也就是说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。当转速升高时，Eφ增大，输出端电压UB升高，当转速升高到一定值时（空载转速以上），输出端电压达到极限，要想使发电机的输出电压UB不再随转速的升高而上升，只能通过减小磁通Ф来实现。又磁极磁通Ф与励磁电流If成正比，减小磁通Ф也就是减小励磁电流If。交流发电机调节器的工作原理是：当交流发电机的转速升高时，调节器通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通Ф，使发电机的输出电压UB保持不变。四、交流发电机的调节器

二、电压调节器的分类分类：A.按工作原理可分为：触点式电压调节器晶体管调节器集成电路调节器电脑控制调节器B.按搭铁极性可分为：内搭铁、外搭铁，分别配内搭铁发电机和外搭铁发电机。原理：以转速为基础，通过改变励磁电流，来维持发电机的输出电压保持恒定。四、交流发电机的调节器

1.触点式电压调节器（1）特点：触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯性，电压调节精度低，触点易产生火花，对无线电干扰大，可靠性差，寿命短。（2）分类：触点式电压调节器按触点数(按级)和功能分类：1）按级分：单级触点式、双级触点式2）按功能分：单联触点式、双联触点式（3）调节电压方法：通过触点开闭，使磁场电路的电阻值改变从而调节磁场电流大小改变发电机输出电压。四、交流发电机的调节器

2.晶体管调节器（1）优点：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）调节电压方法：利用功率管的开关特性，使磁场电流接通与切断来调节磁场电流大小进而改变发电机输出电压。四、交流发电机的调节器

3.集成电路调节器特点：除具有晶体管调节器的优点外，还具有超小型，安装于发电机的内部（又称内装式调节器），减少了外接线，并且冷却效果得到了改善，现广泛应用于桑塔纳、奥迪等中高档轿车车型上。三、选用1.晶体管调节器：最好使用汽车说明书中指定的调节器，若采用其他型号的调节器代替，除标称电压等规定参数与原调节器相同外，搭铁形式也应相同，否则发电机可能由于励磁电路不同而不能正常工作。2.集成电路调节器：必须是专用的，不能被替代。四、交流发电机的调节器

4.电脑控制调节器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。四、交流发电机的调节器

电子式电压调节器包括晶体管(分立元件)电压调节器、集成电路电压调节器等两种。晶体管调节器有多种型式，其电路各不相同，但一般采用整体封装型式，不可拆卸，不能维修，只能整体更换。这里向大家介绍电子调节器的基本电路，实际电路要复杂的多，但工作原理可用基本电路工作原理去理解。一、晶体管调节器为了更好地学习晶体管调节器原理，我们首先复习一下晶体管知识。五、晶体管调节器

一、晶体管调节器内搭铁式电子调节器基本电路1.组成：VT2—大功率晶体管；VT1—小功率晶体管；VS—稳压管；R1、R2—分压器；R3为VT1的负载电阻。五、晶体管调节器

一、晶体管调节器2.工作过程：（1）他励：点火开关S闭合后，蓄电池的电压就加到分压器的A、C两端，其电压小于发电机输出电压调整值，故UAB小于VS的反向击穿电压，VS截止，VT1的基极电流Ib1等于零，VT1截止，而VT2导通饱和，产生励磁电流(他励)。五、晶体管调节器

一、晶体管调节器（2）自励：发动机起动后，发电机的输出电压将高于蓄电池的电压，发电机的励磁电流由他励转变为自励。励磁电路为：发电机正极+点火开关S+调节器“+”接线柱+VT：+调节器“F”接线柱+发电机“F”接线柱+励磁绕组+蓄电池负极(搭铁)。五、晶体管调节器

一、晶体管调节器（3）节压：随着转速变化，当发电机输出电压高于调整值时，UAB升至VS反向击穿电压，VS导通，VT1导通，VT2截止，切断