《汽车电气设备构造与维修（高职版）》教案 第5课 任务2.2检修交流发电机

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课题任务2.2检修交流发电机课时2课时（90min）教学目标知识目标：了解交流发电机的结构熟悉交流发电机的工作原理掌握交流发电机的检修方法技能目标：能够拆装、分解、组装与检测交流发电机素质目标：树立勤奋踏实、拼搏进取、勇于担当的奋斗精神。教学重难点教学重点：交流发电机的结构，交流发电机的工作原理，交流发电机的检修，拆装、分解、组装与检测交流发电机教学难点：流发电机的工作原理，交流发电机的检修，拆装、分解、组装与检测交流发电机教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法、示范法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：→→→传授新知（38min）第2节课：→实操练习（35min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家提前查找资料，了解检修交流发电机的相关知识，并填写任务单2.2中的引导问题，详情见教材。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生了解所学内容，增加学生的学习兴趣考勤

（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】班干部报请假人员及原因培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况案例导入（5min）【教师】讲述“案例导入”的相关内容小吴买了辆二手车，开了不到两个月他就发现，发动机怠速运转时，前照灯出现闪烁，而且车内的仪表盘、阅读灯等也出现了闪烁。由于小吴从未有过汽车维修经验，因此他将汽车送到4S店进行维修。维修人员检查后，发现该车辆的交流发电机输出电压不稳定，对其进行了维修。【学生】聆听、思考【教师】提问：如何帮助小吴的车排除故障？鼓励学生畅所欲言【学生】思考、举手回答通过案例导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣传授新知

（38min）【教师】总结学生的回答，引入新知讲解2.2.1交流发电机的结构✈【教师】畅所欲言：大家见过发电机吗？其有哪些部分组成？鼓励学生大胆发言✈【学生】思考、积极回答✈【教师】总结学生的回答，讲述相关知识：交流发电机的结构发电机是电源系统的主要设备之一，其作用是将来自发动机的机械能转变成电能，向启动机以外的所有用电设备供电，同时给蓄电池充电。目前，汽车上大多采用交流发电机，它主要由转子、定子、整流器、端盖（已拆下，所以图中未标出）、风扇、电刷组件（在交流发电机内部，所以图中未标出）、传动皮带轮等组成，如图所示。转子转子是交流发电机的运动部分，主要由转子铁芯、磁轭、励磁绕组、集电环（旧称滑环）及转轴等组成。两块转子铁芯被压装在转轴上，内腔装有磁轭，磁轭绕有励磁绕组。励磁绕组两端的引线分别焊在与转轴绝缘的两个集电环上。定子定子是交流发电机产生感应电动势的部分，主要由定子铁芯和定子绕组组成。定子绕组的接法有星形联结和三角形联结两种，现在一般采用星形联结。整流器整流器的作用是利用二极管的单向导电性将定子绕组的三相交流电变为直流电输出，为蓄电池充电，同时为用电设备供电。端盖端盖分为前端盖和后端盖，其作用是支撑转子并封闭内部构件。它由铝合金制成，铝合金为非导磁性材料，可减小漏磁通，并且轻便、散热性好风扇风扇一般由低碳钢板冲压而成，其作用是在交流发电机工作时，对其进行强制通风冷却。电刷组件交流发电机的电刷组件主要由电刷和电刷架组成。电刷装在与端盖绝缘的电刷架内，通过弹簧与集电环保持接触。当交流发电机工作时，电刷与电源连通，可为励磁绕组提供定向电流并使其产生轴向磁通，两块转子铁芯分别被磁化为N极和S极，从而形成磁场，磁场沿圆周方向均匀分布。目前，交流发电机的电刷一般有两种结构：一种是外装式；另一种是内装式。传动皮带轮交流发电机的前端装有传动皮带轮，它连接了交流发电机、空调压缩机、助力泵、惰轮、张紧轮和曲轴皮带轮等，其动力源是曲轴皮带轮。传动皮带轮能够在曲轴皮带轮的作用下带动其他部件一起运转。传动皮带轮通常用铸铁或铝合金制成，也可用薄钢板卷压而成。✈【教师】看图说话：PPT随机放出交流发电机组成部分的图片，请学生抢答出其名称及作用✈【学生】观看、思考、积极抢答✈【教师】给出正确答案2.2.2交流发电机的工作原理根据交流发电机的结构特点，其工作原理可以从发电原理、整流原理、励磁原理三方面进行阐述。✈【教师】利用PPT展示图片，讲解交流发电机的工作原理，根据学生表情适当调整讲解速度发电原理汽车用交流发电机一般为同步交流发电机。当其工作时，发动机带动转子旋转产生旋转磁场。旋转磁场使定子绕组切割磁感线产生感应电动势，这就是交流发电机的发电原理。交流发电机电路如图所示。由运动关系可知，三相对称的定子绕组切割磁感线，并产生频率相同、幅值相等、相位差为120°的感应电动势。每相绕组感应电动势的大小与匝数、感应电动势的频率以及旋转磁场的转速成正比。其有效值可表示为E=CenΦ式中：Ce——交流发电机结构常数；n——旋转磁场的转速；Φ——磁通量整流原理汽车的用电设备在工作时需要直流电，蓄电池充电时也需要直流电。交流发电机发出的三相交流电并不能满足它们的需求，因此需要将交流电变成直流电供汽车的用电设备和蓄电池使用，这个过程称为整流。交流发电机的整流器一般采用由6只二极管组成的三相桥式整流电路，它利用二极管的单向导通性实现整流。如图所示，VD1、VD3、VD5为正二极管，其正极的引出线分别接交流发电机三相绕组的首端，负极连接在一起；VD2、VD4、VD6为负二极管，其负极的引出线分别与交流发电机三相绕组首端相连，正极连接在一起。在交流发电机运行过程中，6只二极管轮流导通，这样往复循环，在负载两端便可得到一个平稳的直流电压。励磁原理一般，交流发电机必须给励磁绕组通电才会有旋转磁场产生，交流发电机才能发电。将电流引入励磁绕组使其产生旋转磁场的过程称为励磁。交流发电机的励磁方式有他励和自励两种。他励交流发电机在转速较低时，自身不能发电。此时需要蓄电池供给交流发电机励磁绕组电流，使励磁绕组产生旋转磁场，这种励磁方式称为他励。自励随着转速的提高，交流发电机定子绕组的感应电动势逐渐升高并能使整流器的二极管导通，这时交流发电机输出电压大于蓄电池的电压，它可以将自身发出的电供给励磁绕组，这种励磁方式称为自励。2.2.3交流发电机的检修✈【教师】畅所欲言：请结合教材，说说交流发电机如何就车检修？如何拆装发电机。鼓励学生说出自己的看法✈【学生】积极讨论、回答✈【教师】总结学生的回答，讲述相关知识：交流发电机的就车检修与拆装1.交流发电机的就车检修交流发电机的就车检修步骤如下。在发动机运转状态下，首先用一个带铁的物体检查交流发电机转轴有无磁性。若有磁性，则说明交流发电机励磁绕组电路良好；若没有磁性，则应检查交流发电机励磁绕组电路有无输入电压。若有输入电压，则说明交流发电机励磁绕组电路正常；若没有输入电压，则应检查电压调节器及励磁绕组是否损坏。若电压调节器及励磁绕组损坏，则进行更换；若电压调节器及励磁绕组未损坏，则检查交流发电机输出电压。在发动机转速为2500r/min时，交流发电机输出电压应为12～14.8V，否则应检查整流器及定子绕组。2.交流发电机的拆装交流发电机的拆装步骤如下。拆下蓄电池负极电缆。拔下交流发电机的线束插接器。拆下传动皮带。拆下交流发电机。安装交流发电机，安装步骤与拆卸步骤相反。3.交流发电机的分解与组装交流发电机的分解与组装一般包括以下几步。拆下后端盖。拆下电压调节器和整流器。拆下传动皮带轮。拆下前端盖。组装交流发电机，组装步骤与分解步骤相反。4.交流发电机的检测✈【教师】课堂讨论：汽车出现了故障，如何进行交流发电机的检测？✈【学生】积极讨论、回答✈【教师】总结学生的回答，讲授并示范相关知识：交交流发电机的检测1）检测转子（1）励磁绕组短路与断路的检测。用数字万用表检测两集电环之间的电阻，即励磁绕组的电阻，如图所示。若阻值为无穷大，则说明励磁绕组断路；若阻值过小，则说明励磁绕组短路。一般12V交流发电机励磁绕组的阻值为3～6Ω，24V交流发电机励磁绕组的阻值为15～21Ω。励磁绕组绝缘故障的检测。用数字万用表检测集电环与转子铁芯（或转轴）之间的绝缘电阻（如图所示），其阻值应为无穷大，否则说明励磁绕组有绝缘故障。集电环的检测。集电环表面应平整光滑，若有划伤或沟槽可用细砂布磨光。用游标卡尺测量集电环的外径，其较标准外径的差值应不超过0.5mm，集电环厚度应不小于1.5mm，否则应更换集电环。转轴的检测。如图所示，用百分表检测转轴的弯曲度，弯曲度应不超过0.05mm，否则应以校正。2）检测定子（1）定子绕组短路与断路的检测。如图所示，用数字万用表检测定子绕组3个接线端，两两检测，测量3次。正常时，阻值均应小于1Ω且相等；断路时，阻值过大；短路时，阻值过小（近似于0）。定子绕组绝缘故障的检测。如图所示，用数字万用表检测定子铁芯与定子绕组各接线端之间的绝缘电阻，其阻值应为无穷大，否则说明定子绕组有绝缘故障。检测整流器拆开定子绕组与整流器二极管的连接线后，用数字万用表逐个检查二极管的性能。检测正极管。元件板上的二极管为正极管，其引线是二极管的正极。检测时，用数字万用表的黑表笔接元件板，红表笔依次接整流器各接线柱，阻值一般为300～600Ω，否则说明该二极管断路；调换两表笔进行测试，此时阻值应为无穷大，否则说明二极管短路。检测负极管。交流发电机后端盖上的二极管为负极管，其引线为二极管的负极。检测时，用数字万用表红表笔接交流发电机后端盖，黑表笔依次接整流器各接线柱，阻值一般为300～600Ω，否则说明该二极管断路；调换两表笔进行测试，此时阻值应为无穷大，否则说明二极管短路。检测电刷电刷表面应无油污、无破损、无变形，且应在电刷架内活动自如；电刷的磨损部分不得超过原高度的1/2；当电刷的外露长度小于7mm时，应更换电刷或电刷弹簧。【学生】聆听、记录、理解学生畅所欲言，可以放松课堂氛围，调动学生学习积极性巩固学生对发电机的结构认知，为实操奠定基础工作原理较难理解，结合视频讲解，有助于学生理解畅所欲言能够活跃课堂气氛，学生可以根据自己的想法，结合教材，说出自己的想法，提高学生的学习主动性启发式教学，提高学生的课堂参与度第二节课任务导入（5min）【教师】以科鲁兹车型为例，展示交流发电机，并布置任务“拆装、分解、组装与检测交流发电机”请同学们运用所学知识，在实训室利用相关设备完成拆装、分解、组装与检测交流发电机任务。【学生】聆听、记录使用任务驱动法教学，通过展示实训平台，让学生对实训设备有所了解实操练习（35min）【教师】介绍交流发电机拆装与检测的具体步骤，安排学生扫描微课二维码观看视频“拆装交流发电机”(详见教材）操作步骤✈【教师】边讲实操步骤，边示范拆装交流发电机拆装交流发电机的步骤如下。进行工作准备与安全防护。将点火开关置于LOCK挡（或OFF挡）。拧下蓄电池负极的紧固螺母，拆下蓄电池负极电缆，并用绝缘胶带包住负极电缆端部。拔下交流发电机的线束插接器。松开传动皮带的张力调节螺栓，取下传动皮带。拆下交流发电机的紧固螺栓，取下交流发电机。安装交流发电机，安装顺序与拆卸顺序相反。就车测试交流发电机：启动发动机，使其怠速运行，将数字万用表置于直流电压挡，用红表笔接蓄电池正极，黑表笔接蓄电池负极，测试结果为14.32V（正常范围为13.7～14.5V），说明交流发电机发电正常。整理现场。分解与组装交流发电机✈【教师】安排学生扫描微课二维码观看视频“分解与组装交流发电机”(详见教材），示范、讲解实操步骤分解与组装交流发电机的步骤如下（1）进行工作准备：准备交流发电机和拆装工具。（2）拆下后端盖：拧下后端盖上的紧固螺母，取下后端盖。（3）拆下电压调节器和整流器。（4）拧下固定螺母，拆下传动皮带轮。（5）用橡胶锤轻轻敲击，使转子与前端盖定子总成分离，拧下前端盖与定子的固定螺母，拆下前端盖。（6）组装交流发电机，组装步骤与分解步骤相反。（7）整理现场。检测交流发电机✈【教师】安排学生扫描微课二维码观看视频“检测交流发电机”(详见教材），示范、讲解实操步骤检测交流发电机的具体步骤如下检测转子。将数字万用表置于欧姆挡，检测两集电环之间的电阻，即励磁绕组的电阻，结果为3.0Ω，说明励磁绕组没有断路和短路。将数字万用表置于欧姆挡，检测集电环与转轴之间的绝缘电阻，结果为无穷大，说明励磁绕组没有绝缘故障。检查集电环表面是否正常，结果显示正常。用游标卡尺测量集电环外径是否符合规定值，结果显示符合。检测定子。总体检查：检查定子绕组表面是否有刮痕、绝缘脱落等现象，确认无以上现象。线路检测：将数字万用表置于欧姆挡，检测每两个定子绕组接线端之间的电阻，结果均为0.5Ω，说明它们之间的线路正常。绝缘检测：用数字万用表依次检测定子铁芯与定子绕组各接线端之间的绝缘电阻，结果为无穷大，说明绝缘正常。检测整流器检测正极管：将数字万用表置于欧姆挡，黑表笔接元件板，红表笔接整流器接线柱，结果为490Ω，说明正常。检测负极管：将数字万用表置于欧姆挡，黑表笔接交流发电机后端盖，红表笔接整流器接线柱，结