电器设备构造与维修_发电机

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1、课题：汽车电气设备构造与维修 制作人：1 / 10 授课日期 系主任签字 班级组别 课题： 电源系硅交流发电机 目 的 要 求 1、掌握硅交流发电机的原理； 2、掌握硅交流发电机的结构与型号； 3、掌握硅交流发电机的拆卸与安装； 教 学 重 点 1、硅交流发电机的原理； 2、硅交流发电机的结构与型号； 3、硅交流发电机的拆卸与安装； 教 学 难 点 1、硅交流发电机的原理； 2、硅交流发电机的拆卸与安装； 教 学 方 法 1、理论讲解，在讲解过程中对照实物进行教学； 2、示范操作，学生实习。 教 学 准 备 1、教案 2、教学课件 3、教学参考资料 组 织 课 堂 1） 、学生按时进入教室，师

2、生互致问候； 2） 、检查学生出勤、上课期间维持教学纪律、检查学生工作服穿着情况； 3） 、讲解学习本课的重要性； 复 习 旧 课 1） 、蓄电池的功用及要求； 2） 、蓄电池的结构组成； 3） 、蓄电池的充放电及正常维护方法 导 入 新 课1、电源系的基本组成？ 蓄电池、发电机、调节器和充电指示装置四部分组成。2、蓄电池的电是从哪里来的呢？ 除了充电机充电之外，就是发动机附件里的发电机！课题：汽车电气设备构造与维修 制作人：2 / 10 电源系硅交流发电机 新 课 讲 解 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，向所有用电设 备（启动机除外）供电，同时给蓄电池充

3、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。 二、普通交流发电机的结构 普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、带轮等组 成。图JF132型6管普通交流发电机解体图。 1后端盖 2电刷架 3电刷 4电刷弹簧压盖5硅二极管 6元件板 7转子 8定子 9前端盖 10风扇 11带轮 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，如图所示。转子轴上压装着两块爪极，爪极被加工

4、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。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 定子的功用是产生交流电。课题：汽车电气设备构造与维修 制作人：3 / 10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2.5所示。定子铁

5、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2.5a、b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。6只整流二极管分为正极管和负极管两种。引出电极为正极的称为正极管， 3只正极管装在同一块板上，称为正极板；引出电极为负

6、极的称为负极管，3只 负极管安装在负极板上，也可直接安装在后盖上。如图2.6所示。 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2.9所示。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。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。课题：汽车电气设备构造与维修 制作人：4 / 10 5带轮及风扇交流发电机的前端装有带轮和风扇，由发动机

7、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。 6、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2.26所示。 三、交流发电机工作原理如图2.11所示，发电机定子的三相绕组按一定规律分布在发电机的定子槽 中，内部有一个转子，转子上安装着爪极和励磁绕组。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

8、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。1、交流电动势的变化频率f和转速、磁极对数成正比 课题：汽车电气设备构造与维修 制作人：5 / 10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、 三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式： ) 3 4 t sin( 2 ) 3 4 t sin( ) 3 2 t sin( 2 ) 3 2 t sin( t sin 2 t sin E E

9、e E E e E E e m W m V m U 式中 每相电动势的最大值每相电动势的有效值电角速度 3、 定子每相电动势的有效值的表示 n C KfN E e 44 . 4 式中 -绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关 )-每相绕组的匝数（单位：匝）频率（单位：Hz）-每极磁通（单位：Wb）-电机结构常数（ ） 60 / 44 . 4 KNp C e -称为相电动势。由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数 不变） ，相电动势 和 发电机转速、磁通成正比。 4、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，

10、整流电路如图2.12a所示。二极管具有单向导通性,当给二极管加上正向电压时二极管导通, 当给二极 管加上反向电压时二极管截止。将定子的三相绕组和6只整流二极管按图 2.12a的电路连接，发电机的输出端B、E上就输出一个脉动直流电压，如图 2.12c所示，这就是发电机的整流原理。 1整流原理:课题：汽车电气设备构造与维修 制作人：6 / 10 （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）整流过程的分析同时导通的二极管管子总是两个，正、负管子各一个。三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通,使得负载RL

11、两端得到一个 比较平稳的脉动直流电压,如图2.12(c)所示。 四、交流发电机的工作特性 交流发电机的工作特点是转速变化范围大，对于一般汽油发动机来说， 其转速变化约为1：8，柴油机约为1：5，因此分析汽车用交流发电机的 特性必须以转速的变化为基础。 交流发电机的特性有输出特性、空载特性和外特性，其中以输出特性最 为重要。 1、输出特性 输出特性是指在发电机端电压U不变，输出电流与转速之间的关系，即 U=常数时，If（n） 的函数关系。 空载特性是研究发电机在空载运行时，其端电压随转速变化的关系，即 I0时， U=f（n）的曲线，如图 外特性是研究当发电机转速一定时，其端电压与输出电流的关系，

12、即 n- =常数时，U=f（I）的曲线，如图所示。 从外特性曲线可以看出发电机电压受负载影响的程度： 如果发电机在高速运转时，突然失去负载，发电机电压会突然升高，致 使发电机及调节器等内部电子元件有被击穿的危险。 一、调节器的作用：课题：汽车电气设备构造与维修 制作人：7 / 10 在发电机转速变化时将发电机输出电压限制在某一限定值内，使发电机输出电压与蓄 电池及用电设备相适应，以保证用电设备不被损坏，蓄电池不至于过充电。 二、分类： 1、按结构特点和工 作原理 触点式调节器 电子式调节器 集成电路式调节器 晶体管式调节器 电脑控制集成电路式调节 器 2、按安装方式 外装式调节器 内装式调节器

13、 3、按搭铁形式 外搭铁式调节器 内搭铁式调节器 三、型号： F T D 1 5 2 A 四、调节器的结构及工作原理： 1、基本原理： 由于发电机的输出直流电压 U 与发电机转速 n 及磁极磁通成正比，而磁通的大小取 决于发电机的磁场电流，因此，当发电机转速变化时，只要自动调节发电机磁场的电 流的大小，便可以使发电机的输出电压保持恒定。 2、双级电磁振动式触点式调节器： 1）结构： 1、低速触点支架 2、活动触点 3、电磁线圈 4、拉力弹簧 5、磁轭 3、晶体管调节器： 1）结构课题：汽车电气设备构造与维修 制作人：8 / 10 3、集成电路调节器 1）组成： 可分为全集成电路调节器和混合集成

14、电路调节器两种。 前者是把二极管、三极管、电阻、电容等元件同时制在一块硅基片上；后者是指厚膜 或薄膜电阻与集成的单芯片或分立元件组装而成。 目前广泛应用混合集成电路调节器。 一、硅整流发电机的检修： 1、检测方法： 外观检查法、万用表检测法、试灯检测法、就车性能试验法、试验台性能试验法和汽 车发动机综合性能分析仪检测法等。 2、整体检测： 1）外观检测： 手持皮带轮检查轴向和径向间隙，间隙值应符合规定值。 转动皮带轮，应灵活无噪音。 转动转子轴，不应有“摆头”现象 外壳、支脚、皮带轮有无裂纹及损坏。 2）万用表检测： “F”与“”：励磁绕组、电刷与滑环 “+”与“”：整流器、定子绕组、调节器 “N”与“+”：正二极管定子绕组 “N”与“”：负二极管定子绕组 测量部位 测量结果 判断 偏大 电刷与滑环接触不良或滑环脏污；励磁绕组断路 相符 励磁绕组正常，电刷与滑环之间接触良好 “F”与“”之间 偏小或等于 0 励磁绕组有匝间短路或搭铁；“F”接柱搭铁；滑环短路； 电刷套绝缘不良。 “+”与“”之间 偏小 约 10左右有某个二极管被击穿；若接近 0 或等于 0，正负二极管同时至少各有一个或一个以上被击穿； 定子绕组与壳体短路