汽车维修电工培训二 交流发电机课件

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1、,汽车维修电工中级工培训,主讲：赵艳杰,根据汽车使用中电源系常见故障-充电指示灯常亮（不暗）的故障原因进行分析。主要故障原因有发电机故障和充电电路故障。 要求学生应具有能力目标有： 会就电源系技术问题与客户进行技术指导和交流 会进行发电机的维护，检验、故障判断和修理 会进行电源系电路连接，零部件检验和更换 会进行电源系故障判断与排除,2.1 交流发电机的结构,1.整体式交流发电机的结构 1)转子 2)定子 3)整流器 4)端盖及电刷组件 5)带轮及风扇 6). 电压调节器,2.1.1 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，向所有用电设备（启动机除外）供电，同时给蓄电

2、池充电。 汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，由于交流发电机的性能在许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘汰。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，汽车交流发电机输出的是直流电。 交流发电机必须配装电压调节器，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。,3.1.2 交流发电机的结构,整体式交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、带轮和集成电路电压调节器等组成。,2.1.2 交流发电机的结构,1转子 转子的功用是产生磁场。 转子由爪极、磁轭、励磁绕组、滑环、转子轴等组成 转子轴上压装着两块爪极，爪

3、极被加工成鸟嘴形状，爪极空腔内装有励磁绕组和磁轭。 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。,2定子 定子的功用是产生交流电。 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，定子绕组中就产生交变的感应电动势。 定子由定子铁心和定子绕组（线圈）组成，如图3.5所示。 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 整流器的功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。 整流

4、器由整流板和整流二极管组成，6管交流发电机的整流器是由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。,图3.16 具有中性点二极管的整流电路,整流器的二极管有6个、 8个 整流器和定子绕组的连接如图,4端盖及电刷组件 端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），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。 电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成，如图所示。,图3.9 电刷组件,5带

5、轮及风扇 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）。如丰田轿车的发电机。,2.2 交流发电机工作原理,1发电原理 2整流原理 3交流发电机的励磁,2.2.1交流发电机发电原理,当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为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应电动势。这就是交流发电机的发电原理

6、。,图3.11 交流发电机发电原理示意图 1定子铁心 2定子绕组 3转子 4励磁绕组 5整流二极管 6电刷,2.2.1交流发电机发电原理,1. 交流电动势的变化频率f和转速、磁极对数成正比 式中 磁极对数 发电机转速(r/min) 在交流发电机中，由于转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律，所以交流电动势的波形也近似正弦规律，如果发电机定子的三相绕组是对称绕制的则产生的三相电动势也是对称的。,2.2.2 交流发电机整流原理,交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电，是通过6只二极管组成的三相桥式整流电路整流为直流电的，整流电路如图3.12a所示。,图3.12 交流发电机整流原理a)

7、整流电路图 b) 三相绕组电压波形图 c) 整流后发电机输出波形图,2.2.2 交流发电机整流原理,1整流原理: （1）二极管的导通原则 当3只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；当3只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。 （2）整流过程的分析 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。,图3.13整流二极管导通分析,2.2.2 交流发电机整流原理,2中性点电压 在定子绕组为星形连接时，三相绕组的公共结点称为中性点。从三相绕组的中性点引一根导线到发电机外，标记为“N”。“N”点电压称为中性点电压。 中性点电压的瞬时值是一

8、个三次谐波电压,如图所示，平均值为发电机输出电压（平均值）的一半，即： 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工作。,图3.15 交流发电机中性点电压波形图,2.2.2 交流发电机整流原理,把中性点电压和三相绕组并联输出，实践证明这样可提高发电机功率1015。 由于中性点电压的瞬时值是一个三次谐波，其波峰在有些时候可能大于三相绕组的最高值，此时，中性点正极管VD7导通，其他三个正极管截止，由VD7供给外电路高电压；同理，波谷也能小于三相绕组的最低值，此时，中性点负极管VD8导通，参与对外输出，这样就提高了发电机的对外输出能力，提高了发电机的输出功率。,图3.16 具有中

9、性点二极管的整流电路,2.2.3交流发电机的励磁,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，必须给励磁绕组通电才会有磁场产生而发电，否则发电机将不能发电。 交流发电机励磁方式有自励和他励两种。 1他励 在发电机转速较低时（发动机未达到怠速转速），自身不能发电，需要蓄电池供给发电机励磁绕组电流，使励磁绕组产生磁场来发电。这种由蓄电池供给磁场电流发电的方式称为他励发电。,2.2.3交流发电机的励磁,2自励 交流发电机励磁过程是先他励后自励。当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压12V以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电

10、。 不同汽车的励磁电路各不相同，但有一个共同特点是，励磁电路都必须由点火开关控制。,2.2.3交流发电机的励磁,图3.17 6管内搭铁型交流发电机的励磁,2.2.3交流发电机的励磁,图3.18 11管外搭铁型交流发电机的励磁,2.3.1交流发电机的分类,1.按总体结构分 （1）普通交流发电机。这种发电机即无特殊装置，也无特殊功能特点，使用时需要配装电压调节器。 （2）整体式交流发电机，发电机和调节器制成一个整体的发电机。 （3）带泵的交流发电机。发电机和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机。 （4）无刷交流发电机，不需要电刷的发电机。 （5）永磁交流发电机，转子磁极为永磁铁制成的发电机。

11、,图3.19 交流发电机结构外型 a) JF1522A型交流发电机 b) 捷达JFZ1813型交流发电机 c）JFB1712型交流发电机,2.3.1交流发电机的分类,2.按整流器结构分 （1）6管交流发电机。 （2）8管交流发电机。 （3）9管交流发电机。 （4）11管交流发电机。 3.按励磁绕组搭铁型式分 （1）内搭铁型交流发电机。 （2）外搭铁型交流发电机。,注意：交流发电机搭铁型式不同，所配用的调节器及接线方法不同，充电系故障检查方法也不同，使用时应予注意，否则发电机不发电，调节器不工作。,2.3.1交流发电机的分类,2.3.2常见发电机的结构型式,19管交流发电机 （1）9管交流发电机

12、结构特点： 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管交流发电机的整流器是由6只大功率硅整流二极管和3只小功率励磁二极管组成。,图3.22 LR160-708型9管交流发电机电路图 1点火开关 2主继电器 3熔丝 4充电指示灯,（2）充电指示灯电路： LR160-708型9管交流发电机的励磁电路还有一个功能，就是控制充电指示灯电路，在图3.22所示电路中，有一充电指示灯，其作用是： 指示发电机是否有故障； 警告驾驶员停车后关断点火开关。,211管交流发电机 （1）11管交流发电机整流器的结构特点：,图3.23 桑塔纳轿车用整体式外搭铁型11管发电机电路原理图 1交流发

13、电机 2电压调节器 3调节器的传感器,2.3.3 交流发电机的型号,汽车交流发电机型号由产品代号、电压等级代号、电流等级代号、设计序号、变型代号五部分组成，如图3.26所示。,图3.26 交流发电机型号,2.4交流发电机的故障检测,汽车交流发电机当发现发电机不发电或发电量不足等故障时，应首先判断故障发生在外电路还是发电机内部，若初步确定故障在发电机内部，就应将交流发电机从车上拆下来，对其进行检测、修理。 应先对交流发电机进行整机测试。目的是为了判定交流发电机有无故障和故障发生在哪个部位，以便有的放矢地修理。 整机测试包括：测量各接线柱之间的电阻、在万能试验台上进行空载电压和负载电流的试验、用示

14、波器观察发电机输出波形。,2.4.1 交流发电机的整机测试,1.测量各接线柱之间的电阻 （1）测量发电机的输出端子B+和搭铁端E之间的阻值（壳体或搭铁接线柱）。 通过测量可以判断交流发电机整流器是否有故障，如有故障应将发电机解体进一步检测。 （2）测量发电机正电刷F接线柱和负电刷E之间的阻值 通过测量各接线柱之间的阻值，不能确定交流发电机是否有无故障时，应进行试验台试验。,图3.27各接线柱之间电阻的测量,2.4.1 交流发电机的整机测试,2试验台试验 （1）空载试验 空载试验是在交流发电机不带任何负载（不对外输出电流）情况下的一种试验。空载试验的目的是：初步测定发电机是否有故障。 （2）负载

15、试验 负载试验就是在交流发电机带有负载（对外输出电流）情况下的一种试验。负载试验的目的是：进一步测定发电机是否有故障。 交流发电机的有些故障，在没有电流输出的情况下是表现不出来的，所以如果交流发电机空载试验正常情况下，应再作负载试验。,2.4.1 交流发电机的整机测试,3用示波器观察输出电压波形（有条件的情况下） 当交流发电机有故障时，其输出电压的波形将出现异常，因此，在有条件的情况下，可用示波器观察发电机的输出电压波形，根据输出电压波形可以判断交流发电机内部故障是整流器故障还是定子绕组故障。,1转子的检修 (1) 励磁绕组的检修 用万用表测量励磁绕组的电阻，应符合标准。,2.4.1 交流发电

16、机的整机测试,(2)转子轴和滑环的检修 转子轴的弯曲会造成转子与定子之间间隙过小而摩擦或碰撞，如发现发电机运转时阻力过大或有异响，应检查转子轴是否有弯曲。 滑环应表面光滑，无烧蚀，厚度应大于1.5mm (3)轴承的检修 若发现发电机运转时有异响，应仔细检查是否因轴承的损坏而造成。,图3.32 转子轴径向摆差的检测,2.4.1 交流发电机的整机测试,2定子的检修 （1）定子绕组的断路和搭铁故障检测 （2）定子绕组的短路故障检测,2.4.1 交流发电机的整机测试,3整流器的检修 (1) 普通整流器的检测 将二极管的引线与其他连接分离，用指针万用表的两个表笔分别接到二极管的引线与壳体上，测二极管的正向与反向电阻。二极管的正向电阻应符合标准值，反向电阻应在10k以上。,2.4.1 交流发电机的整机测试,（2）整体结构的整流器检测： 整体结构整流器的整流板、正、负硅二极管全部焊装在一起，不可分解。右图为本田汽车交流发电机的整流器。 检测正极管时，将指针万用表的红表笔接B，黑表笔依次接P1、P2、P3、P4，均应导通；交换两表笔后再测，均应为无穷大，否则有