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1、适应专业 汽车运用技术 汽车电子技术 汽车检测与维修 汽车交流发电机的结构与检修 课时 4节 汽电1101 1102 主讲人 邓家林 学习目标 发电机作用与分类 1 发电机作用 发电机是汽车的主要电源 其功用是在发动机正常运转时 向所有用电设备 启动机除外 供电 同时给蓄电池充电 汽车上所用的发电机大多为三相交流发电机 汽车上采用硅整流交流发电机 它以硅二极管为整流器 将交流电转变成直流电 具有结构简单 体积小 重量轻 功率高 工作可靠 寿命长 维修方便等特点 2 蓄电池类型 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 交流发电机按照不
2、同的分类方法分为以下几类 1 按结构分为 普通式 整体式 真空泵式 2 按工作原理分 固定磁场式 无刷式 旋转磁场式 常用 3 按照调节器是否单独安装分 1 普通硅整流发电机 调节器单独安装 多用于中低档车型 如解放CA1092等 2 整体式硅整流发电机 调节器安装于发电机内部 广泛用于中高档车型 如奥迪轿车 4 按磁场绕组搭铁形式分类 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 发电机结构与工作原理 普通交流发电机一般由转子 定子 整流器 电刷组件 前后端盖 风扇 带轮等组成 丰田汽车发电机
3、的内部结构如图所示 1 发电机结构 1 转子 1 功用 产生磁场 2 组成 爪极 磁轭 励磁绕组 滑环 转子轴等组成 如图所示 滑环爪极磁轭励磁绕组转子轴 3 滑环 由两个彼此绝缘的铜环组成 压装在转子轴上并与轴绝缘 两个滑环分别与励磁绕组的两端相连 4 原理 当给两滑环通入直流电时 励磁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 或八对 相互交错的磁极 当转子转动时 就形成了旋转的磁场 2 定子 1 功用 产生交流电 2 原理 定子安装在转子的外面 和发电机的前后端盖固定在一起 当转子在其内部转动时 引起定子绕组中磁通的变化 定子绕组中就产生
4、交变的感应电动势 3 组成 定子铁心和定子绕组 线圈 组成 如图 定子铁心由内圈带槽 互相绝缘的硅钢片叠成 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 如图所示 都能产生三相交流电 3 整流器 1 功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电 2 整流板和整流二极管组成 一般由6只硅整流二极管分别压装 或焊装 在相互绝缘的两块板上组成的 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组成 正二极管的中心引线为二极管正极 外壳为负极 正二极管的外壳压装或焊装在元件板上 共同组成发电机的
5、正极 由一个与后端盖绝缘的元件板固定螺栓通至机壳外 成为发电机的B 输出 正二极管 负二极管 正极板 负极板 B输出 负极 二极管正极 4 电刷组件 1 电刷组件由电刷 电刷架和电刷弹簧组成 如图 2 电刷的作用是将电源通过滑环引入励磁绕组 两个电刷分别装在电刷架的孔内 借助弹簧压力与滑环保持接触 3 电刷和滑环的接触应良好 否则会因为磁场电流过小 导致发电机发电不足 电刷 电刷架 电刷弹 5 调节器 随着电子技术的发展 目前交流发电机几乎全部采用电子调节器 其优点是 电压调节精度高 且不产生火花 还具有重量轻 体积小 寿命长 可靠性高 电波干扰小等优点 6 前 后端盖 端盖一般分两部分 前端
6、盖和后端盖 起支撑转子 定子 整流器和电刷组件的作用 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 后端盖上装有电刷组件 7 风扇 皮带轮 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 发电机工作时 定子绕组和励磁绕组中都会有热量产生 温度过高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作 所以为发电机散热是必须的 为了提高散热能力 有的发电机装有两个风扇 前后各一个 2 发电机工作原理 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
7、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 3 整流器的工作原理 将定子绕组的三相交流电变为直流电 由于蓄电池具有电容的功能 故输出的直流电压波形较平坦 发电机输出的直流电压平均值为 U 1 35UL 2 34U 式中 UL 线电压 U 相电压 4 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 他励 交流发电机开始发电时 因三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 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 他励的优点 由蓄
8、电池励磁可以较快进入自励状态 汽车用发电机在刚开始发电时 转子绕组由蓄电池供电产生磁场 属于他励 待发电机旋转起来 输出电压高于蓄电池电压时 发电机向磁场绕组供电 励磁方式由他励变为自励 3 电压调节器工作原理 电压调节器是把发电机输出电压控制在规定范围内的装置 其功用是在发电机转速变化时 自动控制发电机电压保持恒定 使其不因发电机转速高时电压过高烧坏用电器和导致蓄电池过充电 也不会因发电机转速低而电压不足导致用电器工作失常 1 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 2 工作原理
9、点火开关SW刚接通时 发动机不转 发电机不发电 蓄电池电压加在分压器R1 R2上 此时因UR1较低不能使稳压管VS的反向击穿 VT1截止 VT1截止使得VT2导通 发电机磁场电路接通 此时由蓄电池供给磁场电流 随着发动机的启动 发电机转速升高 发电机他励发电 电压上升 0 7V 当发电机电压升高到大于蓄电池电压时 发电机自励发电并开始对外蓄电池充电 如果此时发电机输出电压UB 调节器调节上限UB2 VT1继续截止 VT2继续导通 但此时的磁场电流由发电机供给 发电机电压随转速升高迅速升高 升 当发电机电压升高到等于调节上限UB2时 调节器对电压的调节开始 此时VS导通 VT1导通 VT2截止
10、发电机磁场电路被切断 由于磁场被断路 磁通下降 发电机输出电压下降 升 0 7V 0 7V 降 当发电机电压下降到等于调节下限UB1时 VS截止 VT1截止 VT2重新导通 磁场电路重新被接通 发电机电压上升 周而复始 发电机输出电压UB被控制在一定范围内 这就是外搭铁型电子调节器的工作原理 4 发电机型号 1 产品代号 硅整流发电机调节器的产品代号有 FT 和 FTD 两种 分别表示发电机调节器和电子发电机调节器 字母 F T D 分别为 发 调 电 的汉语拼音第一个字母 2 电压等级代号与交流发电机相同 3 电流等级代号 用1位阿拉伯数字表示 见表 4 设计序号 按产品设计先后次序 以1
11、2位阿拉伯数字表示 5 变型代号 以汉语拼音大写字母A B C 顺序表示 不能用O和I 根据汽车行业标准QC T73 1993 汽车电气设备产品型号编制方法 规定 发电机调节器的产品型号编制方法见图 发电机结构与工作原理 发电机的检查与维护发电机常见故障及排除 发电机检测拆装工具 发电机的拆装与检查 电子调节器的检测 本次课主要介绍的内容有 发电机检测拆装工具 螺丝刀 梅花扳手 10mm T 套筒 8mm T 套筒 砂纸 万用表 操作注意事项 拆装零件要摆放整齐 清洁干净 使用万用表检测电阻 电压时 应当注意档位的选择 测前需先校对万用表 发电机的拆装与检查 1 发电机整本检查 1 旋转发电机
12、皮带轮转动灵活 无卡滞现象 则发电机轴承完好 2 检查发电机外壳 无裂纹 破损现象 则发电机外壳正常 3 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 50 以上 说明无故障 若阻值在10 左右 说明有失效的二极管 须拆检 若阻值为0 说明有不同极性的二极管击穿 调换表笔测的电阻值为 1 拆下皮带轮 2 拧下 B 端子上的固定螺母并取下绝缘套管 以丰田系列40A型为例说明 3 拆下后端盖罩 4 拧下电刷架和IC调节器的固定螺丝 取下电刷架和IC调节器 注意 电刷要轻取 5 将与整流器相连接的三相绕组引线及中性点引线的连接螺钉
13、用十字起拧下 取下整流器 6 拆卸整流器端座 7 从驱动端盖里取出转子 用棉纱沾适量清洗剂擦洗转子绕组 定子绕组 弹刷及其他机件 2 交流发电机的拆解及清洗 3 转子的检测 60A 1 滑环的检测 滑环表面应平整光滑 无明显烧损 否则用 00 号纱布打磨 两滑环间隙处应无积物 厚度不小于1 5m 2 转子绕组断路与短路的检查 用万用表200 档 先校对万用表 测量任意两滑环之间电阻 若为 则断路 阻值约为3 5 6 低于此值为短路 3 转子绕组绝缘检查 用万用表200M 档 测量任意滑环与铁心 或转子轴 之间电阻 应为 4 定子的检测 60A 1 定子绕组短路与断路的检查 用万用表200 档
14、先校对万用表 再将一只表笔放在中性接线端上 另一只表笔分别依次放在其它三个接线端上 测的阻值小于1 且相等 若三个阻值不相等 较小阻值的两接线端线圈有短路现象 若阻值为 则为断路 2 定子绕组绝缘检查 用万用表200M 档 测量四个接线端中任意一个接线端与外壳之间的电阻值为 5 整流二极管的检查 1 检测正极管 用万用表的导通档位 黑表笔接整流器端子 B 红表笔分别接整流器各接柱 万用表均应导通 此时完用表均不导通 调换两表笔进行测试 此时完用表均不导通 2 检测负极管 红表笔接整流器的端子 E 黑表笔分别接整流器各接柱 万用表均应导通 调换两表笔进行测试 此时万用表均不导通 6 电刷组件的检
15、查 1 电刷表面不得有油污 且应在电刷架中活动自如 2 电刷架应无烧损 破裂或变形 3 电刷磨损检查 用直尺或游标卡尺测里电刷的长度 不得少于1 2 4 用万用表导通档 测量两个碳刷与外壳连接端应导通 标准长度为10 5mm 7 流交流发电机的装复 按拆解的反顺序装复 注意 装复后 转动发电机皮带轮 转子转动平顺 无摩擦及碰击声 电子调节器的检测 1 晶体管调节器类型的判别 晶体管调节器分为 内搭铁调节器 和 外搭铁调节器 两种 一般均 F 三个接柱 使用前必须确定其搭铁形式 判别方法如下 1 将晶体管调节器的 分别接可调直流电源的 正 负 极将电压预调至12V 2 用试灯代替发电机磁场绕组
16、一端接调节器的 F 接线柱上 另一端先后去碰调节器的 和 接柱 a 当试灯另一端碰接 接柱时灯亮 调节器类型的判别与性能测图 b 而碰接 接柱时灯不亮 则晶体管调节器为 外搭铁调节器 当试灯另一端碰接 接柱时灯亮 而碰接 接柱时灯不亮 则为 内搭铁调节器 C 若试灯另一端在碰接 接柱均不亮 则晶体管调节器内部断路损坏 按 步骤接好线路 逐渐调高直流电压 灯泡亮度会随之增强 当电压升到接近调压值时 灯泡会由亮转灭 再继续升高电压 灯泡也不亮 逐渐降低直流电压 当电压下降0 5V以内时 灯泡又亮起 说明调节器性能良好 若升高电压后指示灯常亮 即使超过调压值 指示灯也不灭 表明调节器内部短路 若升高电压后指示灯始终不亮 表明调节器内部断路 3 晶体管调节器的性能及故障检测 3 IC集成电路电压调节器的性能及故障检测 进行IC集成电路电压调节器的检测时 可按图所示方法连接线路 1 检查时 在调节器B S与E接点间各接一只0 16V的可调直流电源 B与F接点间接一只12V 4W的直流灯泡 代替交流发电机磁场绕组 L与IC间接一只12V4W 代替充电指示灯 的仪表灯泡 并在IC与B间接一只开关K1
