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1、,项目三 交流发电机的结构与维修,活动一 汽车发电机的结构与原理,汽车电源系统主要由蓄电池、发电机、电压调节器和充电状态指示装置组成，如图3-1所示。当发动机运行时，发电机为汽车上的点火、燃油喷射系统、照明、ECU等用电设备提供电能。 交流发电机具有体积小，重量轻，结构简单，维护方便，使用寿命长和低速充电性能好等优点。因而被现代汽车广泛使用。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动一 汽车发电机的结构与原理,一、汽车发电机的功用与要求 （一）发电机的功用 交流发电机的功用是当发动机所需电压高于蓄电池电压时，能及时向蓄电池充电，并向全车除起动机外的所有用电设备直接供电。 （二）汽车对发电机的要求
2、1、所有连接的负载要用直流电； 2、即使全部的负载都接通，也需要有足够电力为蓄电池快速充电，并维持充电状态； 3、要尽量在发电机的某个转速范围内保持输出电压恒定； 4、质量要轻、结构紧凑、噪声低、效率高、寿命长； 5、发电机要保持牢固，能承受外来的如振动、高温、剧烈温度变化、污垢、潮湿等的各种变化。 二、普通交流发电机的结构与工作原理 普通硅整流发电机主要由三相同步交流发电机和6只二极管组成的的三相桥式全波整流器两大部分组成；主要有转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、皮带轮等部件，如图3-所示。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动一 汽车发电机的结构与原理,（一）主要组成部件结构 1、转子总
3、成 功用：产生磁场 结构：由转子轴、激磁绕阻、爪形磁极和滑环等组成，如图3-3所示。 转子轴上压装着两块爪极，爪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。 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。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动一 汽车发电机的结构与原理,2、定子总成定子也叫电枢，它的功用是产生感应电动势。主要由定子铁心和定子绕组组成，如图3所示。,项目
4、三 交流发电机的结构与维修,活动一 汽车发电机的结构与原理,、风扇 一般用1.5mm厚的钢板冲压而成或用铝合金铸造制成，利用半圆键装在前端盖外侧的转子轴上，紧压在皮带轮与前端盖之间。见图3-a所示。 、皮带轮 通常由铸铁或铝合金制成，分单槽和双槽两种，利用半圆键装在前端盖外侧的转子轴上，用弹簧垫片和螺母紧固。如图3-b所示。 、前、后端盖 前、后端盖用非导磁性的材料铝合金制成，它具有轻便、散热性好等优点。在后端盖上装有电刷总成。在前、后端盖上均有通风口，当它旋转后风扇能使空气高速流经发电机内部进行冷却。见图3-cd所示。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动一 汽车发电机的结构与原理,、电刷总
5、成两只电刷装在电刷架的方孔内，并在其弹簧的压力推动下与转子滑环保持良好的接触。电刷的结构有外装式和内装式两种。如图3-所示。,、整流器 交流发电机整流器的作用是将定子绕组的产生的三相交流电整流成为直流电。整流器由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路，6只整流管分别压装（或焊装）在两块整流板上，如图3-所示。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动一 汽车发电机的结构与原理,（二）交流发电机工作原理交流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磁场绕组。当外电路通过电刷使磁场绕组通电时，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
6、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，而后经整流器整流为直流电输出，这就是交流发电机的工作原理，如图3-所示。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动一 汽车发电机的结构与原理,（三）整流原理发电机定子绕组中感应产生的是交流电,是靠6只二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的，如图3-9a所示。二极管具有单项导电性，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3-9b、c所示，这就是发电机的整流原理。 1、二极管的导通原则 当给二
7、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，当三只二极管负极端相连时，正极端电位最高者导通；当三只二极管正极端相连时，负极端电位最低者导通，如图3-10所示。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动一 汽车发电机的结构与原理,2、整流过程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。 对于三个正极管子（如图所示，D1、D3、D5正极和定子绕组始端相联），在某瞬时，电压最高一相的正极管导通。 对于三个负极管子（如图所示，D2、D4、D6负极和定子绕组始端相联），在某瞬时，电压最低一相的负极管导通。但同时导通的管子总是两个，正、
8、负管子各一个。 3、中性点电压 有的发电机具有中性点接线柱，如图3-11所示，它是从三相绕组的中性点引出来的，标记为“N”。输出电压为UN，称为中性点电压。 中性点电压的瞬时值是一个三次谐波电压，理论上中性点电压的平均值为发电机输出电压（平均值）的一半，即：UN=UB/2,项目三 交流发电机的结构与维修,活动一 汽车发电机的结构与原理,4、励磁方式 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。所谓励磁，即将电源引入到磁场绕组，使之产生磁场。交流发电机励磁两种方式：自励和他励。 （）他励,在发电机转速较低
9、时（发动机未达到怠速转速），自身不能发电。单靠微弱的剩磁产生的很小的电动势，很难克服二极管的正向电阻，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。如图3-13所示。 （）自励随着转速的提高（一般在发动机达到怠速时），发电机定子绕组的电动势逐渐升高并能使整流器二极管导通，当发电机的输出电压UB大于蓄电池电压时，发电机就能对外供电了。当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给励磁绕组，这种自身供给磁场电流发电的方式称为自励发电。 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
10、便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。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。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动一 汽车发电机的结构与原理,（）交流发电机励磁电路励磁绕组通过两只电刷(F和E)和外电路相连，根据电刷和外电路的连接型式不同，发电机分为内搭铁型和外搭铁型两种，如图3-14所示。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动一 汽车发电机的结构与原理,三、交流发电机的种类 1、按交流发电机的总体结构分 （1）普通交流发电机。 （2）整体式交流发电机。 （3）带泵交流发电机。 （4）无刷交流发电机。 （5）永磁交流发电机。 2、按整流器结构分四类 （
11、1）六管发电机。 （2）八管发电机。 （3）九管发电机。 （4）十一管交流发电机。 3、按磁场绕组的搭铁形式分为两类 按磁场绕组（两只电刷引线）和发电机的联接不同，把发电机分为内搭铁型和外搭铁型两种，如图3-14所示。 （1）内搭铁型发电机。 （2）外搭铁型发电机。 4、按冷却方式分为两类 （1）风冷式交流发电机。 （2）水冷式交流发电机。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动一 汽车发电机的结构与原理,四、交流发电机的型号根据行业标准QC/T73-93汽车电器设备产品型号编制方法的规定，发电机的型号由五部分组成：,1、产品代号 主要有四种：JF，交流发电机；JFZ，整体式交流发电机；JFB，
12、带泵型交流发电机；JFW，无刷交流发电机。 2、分类代号 是电压等级代号，“1”发电机标称电压为12V；“2” 发电机标称电压为24V。 3、分组代号 是功率等级代号，用一位阿拉伯数字表示，见表3-1。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动二 电压调节器,一、调节器的作用电压调节器的作用是使交流发电机输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。 二、调节器的基本工作原理由交流发电机的工作原理我们知道，交流发电机的输出电压正比于交流发电机的感应电动势，即UECenCenIf，当转速升高时，E增大，输出端电压U升高，当转速升高到一定值时（空载转速以上），输出端电压达到极限，要想使发电机的输出电压U不再
13、随转速的升高而上升，只能通过减小磁通来实现。又磁极磁通与励磁电流If成正比，减小磁通也就是减小励磁电流If。 所以，交流发电机调节器的工作原理是：当交流发电机的转速升高时，调节器通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通，使发电机的输出电压U保持不变。 电压调节器通过触点开闭，接通和断开磁场电路，或利用大功率三极管的导通和截止，接通和断开磁场电路，来改变磁场电流If大小。 三、调节器的种类汽车发电机用的调节器种类繁多，型号各异，一般采用整体封装型式，不可拆卸，不能维修，只能整体更换。按其结构特点和工作原理可分为触点式（电磁振动式）电压调节器和电子式调节器，常见调节器外形如图3-16所示。 1、触点
14、式调节器2、电子式调节器,项目三 交流发电机的结构与维修,活动二 电压调节器,四、电子调节器工作原理1、外搭铁式晶体管调节器工作原理 图3-17所示为外搭铁型电子调节器的基本电路：它由三只电阻R1、R2 、R3，两只三极管VT1、VT2，一只稳压二极管VS和一只二极管VD组成。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动二 电压调节器,2、内搭铁式晶体管调节器工作原理 内搭铁式电子调节器基本电路如图3-18所示。原理与外搭铁式类似，所不同的是晶体管采用PNP型，磁场绕组的连接和外搭铁式不一样。,3、集成电路调节器集成电路调节器也叫IC调节器，是根据使用要求，将电路中的若干元件集成在同一基片上，制成一
15、个独立的电子芯片。 集成电路调节器装于发电机内部，构成整体式交流发电机。发电机外部有2个或3个接线柱。集成电路调节器可以分为全集成电路和混合集成电路两类。前者是将二极管、三极管、电阻、电容等电子元件同时制在一块基片上；后者则由厚膜或薄膜电阻与集成的单片芯片或分立元件组装而成。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动二 电压调节器,4、数字式电压调节器电脑控制调节器是现在轿车采用的一种新型调节器，由负载检测仪测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，然后由发动机电脑控制发电机电压调节器，适时地接通和断开磁场电路，即能可靠地保证电器系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性，如
16、上海别克、广州本田等轿车发电机上使用了这种调节器。,项目三 交流发电机的结构与维修,活动二 电压调节器,五、调节器的型号 根据汽车电器设备产品型编制方法（QC/T73-93）规定，发电机调节器的产品型号编制如下：,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，即发电机调节器和电子发电机调节器。 2、电压等级代号：与发电机相同。1表示12V系统；2表示24V系统； 6表示6V系统。 3、结构形式代号：用1位阿拉伯数字表示，见表3-2。,4、设计序号：按产品设计先后次序，用12位阿拉伯数字表示 5、变形代号：用汉语拼音大写字母A、B、C顺序表示注意不能用O和I 例如，FT126A表示12V的双联触点式调节器，第6次设计，第一次变形；FTD152表示12V的集成电路调节器，第2次设计。,
