第2章交流发电机与调节器

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1、第 2章交流发电机与调节器 本章教学提要 1. 熟悉交流发电机和各型调节器的结构和工作原理 。 2. 掌握交流发电机的正确拆装步骤与技能 。 3. 掌握交流发电机与调节器所组成的工作系统 。 4. 掌握充电系统的故障检查与检修 。 教学难点： 交流发电机和各型调节器的结构和工作原理 、 交流发电机的正确拆装步骤与技能 。流发电机 1. 交流发电机与调节器的概念及分类 汽车充电系由蓄电池 、 发电机 、 调节器及充电状态指示装置组成 ， 如图 2 发电机作为汽车运行中的主电源 ，担负着向起动系之外所有用电设备供电和向蓄电池充电的任务 。 由于发电机是由发动机经传动带驱动旋转的 ， 当发动机转速变

2、化时 ， 发电机输出电压是变化的 。 为满足汽车用电设备用电及向蓄电池充电的恒定电压要求 ， 充电系设有电压调节器 ， 电压调节通过调节发电机的励磁电流 ， 保持发电机在转速和负荷变化时输出电压稳定 。 充电状态指示装置用于指示充电系统的工作情况 ， 指示蓄电池是处于充电还是处于放电状态 。图 1）发电机汽车用发电机也称硅整流发电机 ， 其结构形式多种多样 。 柴油机配用的发电机常有真空泵 ， 称带泵型发电机；若调节器置于发电机内 ， 则称整体式发电机；按整流二极管的多少来分 ， 则有六管 、 八管 、 九管 、 十一管发电机；按励磁绕组搭铁方式不同 ， 又分内搭铁式和外搭铁式两种 。（ 2）

3、 调节器调节器在结构上分触点振动式和电子式两种 ， 电子式调节器包括晶体管式和集成电路式两种 。 当调节器置于发电机内部时 ， 常称内装式调节器 。 若调节器除控制发电机电压外 ， 兼备控制充电指示灯 、 过电压保护 、 充电系统故障指示灯等功能 ， 则称为多功能调节器 。（ 3） 充电状态指示装置汽车充电系统充电状态指示装置 ， 如图 2 常用的是充电指示灯 ， 个别车型采用电流表 （ 如 或电压表 （ 如切诺基汽车 ） ， 有的是电流表和指示灯共用 （ 如 。2. 发电机的基本原理与特性 （ 1） 发电原理 图 2 三相同步交流发电机的工作原理图中 ， 当发电机转子总成由发动机通过传动带驱

4、动旋转时 ， 由于磁场绕组中有电流通过 ， 产生了磁场 ， 使转子轴上的两块爪形磁极磁化 ， 一块为 一块为 当转子旋转时 ， 磁极交替地在定子铁心间穿过 ， 形成一个旋转的磁场 ， 它与固定不动的三相定子绕组之间产生相对运动 ， 三相定子绕组中产生了三相交流电动势 ， 各相电动势的频率相同 、 幅值相等 、 相位互差 120 （ 电角度 ） 。 转子磁极呈鸟嘴形 ， 可使三相定子绕组感应的电动势近似于正弦曲线的波形 ， 如图 2b） 所示 。 交流发电机每相绕组的电动势有效值 、 转子转速 成正比 。 即： E （ 2） 励磁方式 硅整流发电机在不接外电源时 ， 本身也能自励 （ 即磁场电流

5、由发电机自己供给 ） 发电 ， 由于硅整流发电机磁极尺寸小 ， 保留的剩磁很弱 ， 因此在低速时 ，仅靠剩磁产生的电动势 （ 小于 并不能使二极管导通 ， 发电机也就不能自励发电 。 硅整流发电机低速不能自励发电 ， 也就不能及时给蓄电池充电 。 为了克服这一缺点 ， 在发电机低速运转 、 发电机电压低于蓄电池电压时 ， 采用他励方式 ，使发电机具有较强的磁场 ， 从而使发电机电压迅速升高 。 从此实现低速向蓄电池充电的目的 。 图 2 为硅整流发电机的励磁电路 ， 当点火开关 蓄电池通过调节器向发电机励磁绕组提供励磁电流 ， 发电机他励发电 ， 输出电压随发电机转速升高而升高 。 当发电机输

6、出电压略高于蓄电池电压时 ， 发电机向蓄电池充电 ， 同时励磁电流便由发电机自己提供 ， 发电机由他励发电转为自励发电 。 见图 2整流发电机的励磁电路图 3） 整流源三相桥式整流器工作原理在图 2a） 所示 ， 三相桥式全波整流电路中 ， 三个二极管 外壳 ） 通过元件板连接在一起 ， 它们的正极则分别与三相绕组的首端相连 。 这三只管的导通条件是：在某一瞬间 ， 哪一相的电压最高 （ 相对其他两相而言 ） ， 则该相的二极管导通 。 三个负极二极管 其正极 （ 外壳 ） 通过元件板或端盖连接在一起 。 这三支管的导通条件是：在某一瞬间 ， 哪一相的电位最低 （ 相对其他两相而言 ） ， 则

7、该相的二极管导通 。在硅整流发电机运转过程中的每一个时间区间 ， 总是一相电压最高一相电位最低 ，整流器的六只整流二极管中 ， 始终保持有两个管子导通 （ 一个正极管 、 一个负极管 ） ， 负载 依次类推 ， 循环反复 ， 六只二极管中两只两只轮流导通 ， 在 每个周期内有六个波形 ， 如图 2b） 所示 。图 （ 4） 输出特性 由发电机的输出特性曲线可见：当发电机转速低 ， 其端电压低于蓄电池电压时 ， 发电机不能向外供电 ， 只能他励发电 ，当转速达到空载转速 （ 充电指示灯指示充电开始时的发电机转速 ） 时 ， 发电机开始自励发电 。当发电机转速大于零电流转速 n。 （ 发电机电压达

8、到规定的试验电压 时 ， 发电机才有能力在试验电压下向外供电 ， 输出电流 的减少而增大；当转速等于额定转速 发电机输出额定电流 额定电流值是由发电机制造厂规定的 ， 并标示在发电机铭牌上和使用说明书中 。额定转速是反映发电机性能好坏的重要指标 ， 在使用过程中 ， 应定期对发电机进行检测 ， 若发电机在试验电压 其输出电流达不到额定电流值 ， 则说明发电机有故障 。发电机在试验电压 标记为 硅整流发电机的输出电流达到最大电流后 ， 便不再随转速的升高和负载电阻的减小而增大 ， 这说明硅整流发电机具有自身最大输出电流的能力 。流发电机的结构 1. 硅整流发电机的整体结构 要了解发电机的整体结构

9、 ， 首先要对照发电机的整体结构图与发电机的教学实物对照实施 ， 具体的方法是 。 硅整流发电机由一台三相同步交流发电机及一套硅二极管整流器两大部分组成 ， 如图 2 见图 2型硅整流发电机的整体结构 硅整流发电机的主要部件有转子 、 定子 、 整流器 、 前后端盖 、 风扇 、 皮带轮等 。 带泵型发电机还有真空泵 ， 整体式发电机还有内装式集成电路调节器 。图 1）普通硅整流发电机的解体步骤 如图 2 其解体顺序如下 。 见图 4拆下电刷架紧固镙钉 ， 取出电刷架组件 。 拆下接线柱螺母和防护罩固定螺钉 ， 取下防护罩 。 做好前后端盖对位记号 ， 拆下前后端盖连接螺栓 ， 使装有转子的前

10、端盖与装有定子的后端盖分离 。 将转子夹持在台虎钳 （ 钳口应垫软金属板 ） 上 ， 拆下皮带轮紧固螺母 ， 取下皮带轮 、 风扇 、 隔圈 、 半圆键 ， 使转子与前端盖分离 。 拆下前轴承盖 ， 取出前轴承 。 拆下整流器组件上的定子绕组线端的连接螺母及中性抽头线端的连接螺母 ，使定子与整流器组件分离 ， 取出定子总成 。 拆下后端盖上紧固整流器组件的螺栓及电枢接线柱的紧固螺母 ， 取下整流器组件 。图 2）整体式发电机 上海桑塔纳 如图 2 其解体顺序如下 。 见图 2拆下接线柱固定螺母 ， 拆下防护罩防护螺钉 ， 取下防护罩 。 拆下电刷架固定螺钉 ， 拔出电刷架接线端子 ， 取下电刷

11、架 。 拔下电容器引线 ， 拆下电容器固定螺钉 ， 取下电容器 。 用电烙铁熔开定子线头与元件板的四个焊接点 。 拆下整流器组件固定螺钉 ，取下整流器组件 ， 取下整流器组件与后端盖之间的绝缘垫片 。 做好前后端盖对位记号 ， 拆下前后端盖的连接螺栓 ， 使装有转子的前端盖与定子及后端盖分离 。 将转子夹持在台虎钳 （ 钳口应垫软金属板 ） 上 ， 拆下皮带轮固定螺母 ， 取下皮带轮 、 风扇 、 前端盖及转子 。图 3）小型高速硅整流发电机 天津夏利轿车用 如图 2 见图 2拆下 拆下防护盖螺钉 ， 取下防护罩 。 拆下电刷架总成上的两个螺钉及电压调节器总成上的三个螺钉 。 取下电刷架调节器

12、总成 。 取下皮带轮固定螺母 ， 取下皮带轮 。 做好前后端盖对位记号 ， 旋出前后端盖连接螺栓上的螺母 ， 将前后端盖及定子分离 。 从前端盖上取下转子 。图 硅整流发电机主要部件结构 （ 1） 转子 普通硅整流发电机转子由转子轴 、 励磁绕组 、 铁心 、 爪形磁极 、 集电环等组成 。 有刷式发电机转子如图 2 其结构是由低碳钢制成的两块六爪磁极压装在转子轴上 ， 腔内装有导磁用的铁心 （ 也称磁轭 ） 。 铁心上绕有励磁绕组 ，励磁绕组的两根引线分别焊在两个压装在轴上与轴绝缘的集电环上 。 集电环与装在后端盖内的两个电刷相接触 ， 两个电刷通过引线分别接在两个螺钉接线柱上 。 这两个接

13、线柱即为发电机的 “ F”（ 磁场 ） 接线柱和 “ ” （ 搭铁 ）接线柱 。 当这两个接线柱与直流电源相接时 ， 便有电流流过励磁绕组 ， 从而产生了十二极磁场 。 无刷式硅整流发电机转子的励磁绕组是静止的 ， 因此励磁绕组的两端可直接引到发电机端盖的接线端子上 ， 从而省去集电环和电刷 。 无刷式发电机转子如图 2图 （ 2） 定子 定子也电 ， 由定子铁心和定子绕组组成 。 定子铁心由相互绝缘的内圆带嵌线槽的圆环状硅钢片叠成 。 嵌线槽内嵌入三相对称的定子绕组 。 绕组的接法有星形 、 三角形两种方式如图 2图 （ 3） 整流器 整流器的作用是把三相同步交流发电机产生的三相交流电转换成

14、直流电输出 ， 它一般用六个硅二极管接成三相桥式全波整流电路 。 有些硅整流发电机还有小功率励磁二极管和中性点二极管 。 硅整流发电机用用整流二极管分正极二极管和负极二极管两种 。 正极二极管的中心引线为二极管的正极 ， 外壳为负极 ， 管壳底部一般标有红色标记 。 正极二极管的外壳压装或焊装在元件板上 ， 共同组成发电机的正极 ， 由一个与后端盖绝缘的元件板固定螺栓通至机壳外 ，成为发电机电接线柱 B（ 或 “ ” ） 。 负极二极管的中心引线为二极管的负极 ， 外壳为正极 ， 管壳底部一般有黑色标记 。 三个负极管的外壳压装或焊接在另一元件板上 （ 有些压装在后端盖的三个孔内 ） ， 和发电机外壳一起成为发电机的负极 ， 如图 2