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1、任务三 交流发电机及调节器 制作：索文义 * 兰州石化职业技术学院 汽车电器设备 （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; （五）掌握充电系的组成及电路; （六）常见故障及诊断、排除。 一、 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 。 汽车用发电机可分为： 直流发电机和交流发电机 目前汽车采用三相交流发电机，内部 带有二极管整流电路，将交流电整流为 直流电，所以，汽车交流发
2、电机输出的 是直流电。 交流发电机必须配装电压调节器才能工作，电 压调节器对发电机的输出电压进行控制，使其 保持基本恒定，以满足汽车用电器的需求。 1)由发动机带动发电机转子旋转 2)由电刷给转子通电（励磁）产生磁场（有刷 交流发电机，无刷直接通电） 3)由定子产生交变感应电动势 4)由整流器整流为直流电输出 当外电路通过电刷使磁场绕组通电时， 便产生磁场，使磁极磁化为N极和S极。当转 子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化， 根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中 便产生交变的感生电动势。这就是交流发电 机的发电原理。 交流电动势的变化频率f与发电机的转 速n 、磁极对数p成正比： 1）交流电
3、动势的波形近似正弦波（因 转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布 近似正弦规律） 2）三相电动势对称（因三相绕组对称 安置） 式中 Em每相电动势的最大值 E每相电动势的有效值 w电角速度（ w 2f） 式中：K-绕组系数(和发电机定子绕组 的绕线方式有关的系数 ) N-每项匝数（匝） f频率（Hz） -每极磁通（Wb） Ce-电机常数（Ce4.44KNp/60） 称E为相电动势。 由此可见，当交流发电机 结构一定时（结构常数Ce不变 ），相电动势E和发电机转速 、磁通成正比。 交流发电机三相交流电经6只硅整流 二极管组成的全波桥式整流电路整流后 ，变为直流电输出 0t1瞬时 t1t2瞬时 t2t3瞬
4、时 三只正二极管负极端连接在一起时，正 极端电位最高者导通； 三只负二极管正极端连接在一起时， 负极端电位最低者导通。 每一瞬时都有一个正极和一个管导通 ，使电路形成回路。这样，通过用电器的 就是直流电。 理论上中性点电压 : 实际上中性点电压 为： 1、可以用来控制 各种用途的用 电器 2、还可以对其整 流，协同发电 机输出。（8管 或11管交流发 电机） 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。 1、定义：将电源引入到磁场绕组，使之 产生磁场称为励磁。 2、交流发电机励磁两种方式： 1）自
5、励 2）他励 1）他励 在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电 机磁场电流生磁使发电机发电。这种供给磁场 电流的方式称为他励发电。 2）自励 当发电机有能力对外供电时，就可以把自 身发的电供给磁场绕组生磁发电，这种供给磁 场电流的方式称为自励。 图2-16的电路有一个缺点： 发动机熄火后，如果司机忘记关断点火开 关，蓄电池会经调节器一直给磁场绕组供电。 1）时间过长会烧坏磁场绕组 2）会造成蓄电池过度放电 发电机电压小于蓄电池时 充电指示灯发亮 1、提示驾驶员在发动机熄火后关掉点火开 关。 2、可以指示发电机是否有故障 交流发电机的结构分以下几部分: 转子 定子 端盖 整流器电刷组件 带轮风扇
6、1 功用：产生 旋转磁场 2 组成： 1）转子轴 2）集电环 3）爪极 4）磁轭 5）磁场绕组 当励磁绕组有电流通过时，便产生磁 场，转子轴上的两个爪极分别被磁 化为N极和S极。如下页图所示 当转子旋转时，磁极交替地在定子铁 心中穿过，形成一个旋转的磁场， 磁力线和定子绕组之间产生相对运 动，在三相绕组中产生交流感应电 动势。 1 功用：产生交流 （交变）电动势 2 组成： 1）定子铁心 2）定子绕组 v 定子铁心由内圈带槽、互相绝缘 的硅钢片叠成。 v 定子绕组有三组线圈，对称的嵌 放在定子铁心的槽中。三相绕组的 连接有星形接法和三角形接法两种 ，如图35a、b所示，都能产生三 相交流电。
7、v 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。发 电机定子绕组由专门人员绕制。 1）星形接法 2)三角形接法 图35 当发电机的转子转动时（由发动机带动 ），定子中就有感生电动势产生，如果定子与 外电路形成回路，就可以对外输出交流电流。 但汽车上需要输出的是直流电，所 以还必须对交流电进行整流。 整流任务由整流器完成 整流器由整流板和硅二极管组成 1 功用：将三相交流电变为直流电 2 组成：六只或八只硅二极管分别焊装在 两块极板（整流板）上而组成 整流板由互相绝缘的两块板组成，其中一 块为正极板（带有输出端螺栓），另一块为负 极板，负极板和发电
8、机外壳直接相连（搭铁） ，也可以将发电机的后盖直接作为负极板。 引出电极为正极的为正极管，安装 在正极板上； 引出电极为负极，称为负极管，安 装在负极板上。 1） 汽车用整流二极管特点： 工作电流大，正向平均电流50A，浪 涌电流600A 反向电压高，反向重复峰值电压270V ，反向不重复峰值电压300V 有正极管和负极管之分（画图说明） 只有一个引线端（画图说明） 星形连接 三角形连接 一、 端盖 1 端盖一般用铝合金铸造 2端盖上装有电刷组件，普通发电机中一般 有两只电刷 3. 无刷发电机中没有电刷。 电刷将电源引入到转子的线圈（磁场绕组）中 ，使内部的电磁铁（磁轭和爪极）产生较强的 磁场
9、。 交流发电机的内搭铁和 外搭铁和电刷的接线方法有 关 交流发电机分为内搭 铁和外搭铁两种 内搭铁型发电机 有一只电刷（负电刷） 和壳体直接搭铁的发电 机 外搭铁型发电机 两只电刷（负电刷） 和壳体绝缘的发电机 交流发电机的前端装有带轮和风扇 ，由发动机通过传动带驱动发电机的转 子轴和风扇一起旋转 。 （1） 转子的转动使发电机发电； （2）风扇的转动为发电机散热。 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由五部 分组成： JF表示普通交流发电机；JFZ表示整体 式（调节器内置）交流发电机； JFB表示带泵的交流发电机；JF
10、W表示 无刷交流发电机。 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。 电流等级代号也用一位阿拉伯数字表示。 见表21 电流等级代号1234 发电机额定电流 19A29A39A49A 设计序号用12位阿拉伯数字表示 ，表示产品设计的先后顺序。 交流发电机以调整臂位置作为变形 代号。Z左调整臂 Y 右调整臂 例：JFZ1913Z发电机 本次课的主要内容： 1、概述：交流发电机的功用 2、普通交流发电机的结构分为:转子、定子、整流器 、电刷组件、风扇外壳等 3、汽车用硅整流二极管有何特点 4、整流器和定子如何连接 5、发电机的搭铁类型 6、交流发电机
11、的型号 1、交流发电机的功用是什么？ 2、普通交流发电机的结构分哪几部分？ 3、转子的功用是什么？磁场如何产生？ 4、定子的功用是什么？ 5、整流器的功用是什么？两块整流板有何不 同？ 6、汽车用硅整流二极管有何特点？ 7、整流器和定子如何连接？ 8、电刷的作用是什么？ 9、发电机的内搭铁、外搭铁如何区分？10、 交流发电机的型号 交流发电机按总体结构分五类 1、普通交流发电机 例依维柯发电机 交流发电机按总体结构分五类 2、 整体式交 发电机 例JFZ1913Z （奥迪、 桑塔纳汽车用） 交流发电机按总体结构分五类 3） 带泵 交流发电机 例JFB1712 交流发电机按总体结构分 由于没有电
12、刷和集电环，所以不会因为电 刷和集电环的磨损和接触不良造成激磁不稳定 或发电机不发电等故障；同时工作时无火花， 也减小了无线电干扰。无刷交流发电机分为爪 极式、激磁机式和永磁式三种。 交流发电机按总体结构分五类 5） 永磁交流 发电机 交流发电机按结总体结构分五类 1）普通交流发电 机 例JF132 （EQ140用） 5） 永磁交流 发电机 2） 整体式交流发电机 例JFZ1913Z （奥迪、桑塔纳汽车用） 4）无刷交流发电机 3） 带泵交流发电 机 例JFB1712 和6管交流发电机的基本机构是相同的， 所不同的是整流器有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只是 中性
13、点二极管，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之间。对 中性点电压进行全波整流。（见图2-15） （日车应用较多） 9管交流发电机的基本结构和6管交 流发电机相同，所不同的是整流器。9管 交流发电机电路见图2-17 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的交 流发电机。 其中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 3只小功率管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。 交流发电机的性能指标包括： 一、额定电压 二、空载转速 三、额定电流 四、额定转速 在发动机正常转速下发电机应达到的输 出电压称为发电机的额定电压 （对12V系统：额定电压为14V, 对24V系统：额定电压28V)，
