《汽检毕业的论》word版.doc

目录目录 摘要摘要I ABSTRACTABSTRACT.II 第第 1 1 章章 绪论绪论1 1.1 汽车发电机简介1 1.1.1 基本构造1 1.1.2 发电机的功用3 1.1.3 发电机的分类3 第第 2 2 章章 汽车发电机工作原理及基本故障汽车发电机工作原理及基本故障8 2.1 汽车发电机工作原理 8 2.1.1 相复励励磁原理8 2.1.2 三次谐波原理8 2.1.3 可控硅直接励磁原理8 2.1.4 无刷励磁原理.8 2.2 发电机基本故障8 2.2.1 定子绕组的相间短路.8 2.2.2 定子绕组匝间短路9 2.2.3 定子单相接地9 2.2.4 失磁9 2.2.5 转子一点、两点接地故障9 第第 3 3 章章 汽车发电机维修及保养汽车发电机维修及保养10 3.1 发电机维修10 3.1.1 发电机故障原因10 3.1.2 发电机维修注意事项11 3.2 发电机保养12 结结 论论13 致谢致谢14 参考文献参考文献14 摘要 汽车发电机是汽车装配的必需品，是汽车电系的主要电源，更是汽车不可分 割的重要组成部分，它在正常工作时，对除起动机以外的所有的用电设备供电， 并向蓄电池充电，以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。汽车发电机又集高技术、 高难度于一身，是保证汽车迅速可靠起动和正常运行的至关重要的产品，可以满 足现代汽车在多种情况下对发动机的高标准要求，并减少电瓶的充、放电频率， 延长电瓶的使用寿命，在电瓶完全无电或脱离电瓶的特殊情况下，汽车仍可启动 行驶，而且功率大。受到广大城市用户的广泛认可与应用，是体现汽车的重要标 志之一。 关键词关键词: : 发电机；故障；保养；维修 I Abstract Automotive generator is a necessity for car assembly is the main vehicle electrical power line. It is an integral and important automobile parts. Which in the normal working hours.In addition to starter on the outside of all the electrical equipment supply.And rechargeablebatteriestosupplement the battery in use and the amount of energy. Automotive generator sets and high-tech.High degree of difficulty in one.Is to ensure fast and reliable car start-up and normal operation of the essential products to meet a wide range of Hyundai Motor in the case of a high standard of engine requirements.And reduce the batterys charge discharge frequency.Extended battery life in battery no battery power or from the special circumstances.The car can start moving.And great power. By the majority of city users and application of widely accepted is the embodiment of one of the important symbols of motor vehicles. KeyKey words:words: Generators；Fault；Maintenance；Maintenance 0 第 1 章 绪论（整个格式参照标准的自己好好改改。 另外没有文献的标注） 随着汽车技术的进步，汽车的用电量越来越高。20 年前，中级轿车的发电机 输出功率一般只有 500 瓦左右，现在一般中级轿车发电机都在 1000 瓦左右。发电 机功率的增加是随着车上用电设备增加而增加的。现在汽车上的发电机都是风冷 式发电机，由皮带轮后的风扇吹风进入机壳进行冷却。在现有风冷式发电机构造 的限制下，功率的增加必然会导致发电机体积的加大。 发电机首次在本田 Insight 和丰田 Prius 等混合动力车上使用的整体式启动 机一发电机是一种节油无污染装置，在这个装置里启动机和发电机合为一体。当 汽车停车灯亮时，发动机关闭，施加的制动力使装置转入发电机工作状态，电流 输入蓄电池；当驾驶员踏下加速踏板时，该装置在几秒钟之内重新启动发动机。 据有关方面预测，美国的所有汽油电力混合动力汽车最终都要装上这种整体式启 动机一发电机装置。据估计，通用计划将于 2004 年在其全尺寸的皮卡上装备这种 启动机一发电机整体装置可使其燃油经济性提高 15。 从 50 年代中期起，电子技术在汽车上的应用量越来越多。这些新技术包括整 体式启动机一发电机装置，在线技术和现在仍旧使用的 12V 系统等。然而，这种 12V 系统到 2004 年就将完成其历史使命，42V 的蓄电池和交流发电机将代替它为 汽车提供动能。因为蓄电池的电压较高，所以在这种新的系统里发电机的功率要 求较高，线路及连接器应该经久耐用。 1.1 汽车发电机简介 1.1.1 基本构造 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包 绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕 组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定 子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产 生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 1 （换图，第一章的图标怎么能图 2-5？） 2 1.1.2 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（怠速以上） ，向所 有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。 1.1.3 发电机的分类 汽车发电机实际上是三相同步交流发电机，广泛与柴油机和汽油机配套，使 汽车在行驶中不仅能保证汽车电器用电，同时能不断给蓄电池充电，保证汽车随 时都能顺利起动和行驶。 1.第一代单一外风扇的车用发电机 目前运用最广的第一代硅整流汽车用交流发电机， 它主要由定子、转子及三 相全波硅整流桥组成，发电机在原动机带动后，由转子磁场对定子绕组作用，在 定子绕组中形成三相交流电，经三相整流桥整流后对外提供所需的电压和电流。 发电机前端盖与皮带轮之间有一个风扇，叫体外风扇，前端盖有 2 个安装孔， 上方孔通常为 M8 螺纹孔，以便在配套的油机上能调整传动皮带的松紧程度，下 方为一个直径为 10.2mm 孔，与后端盖一起把发电机定、转子等构件组成一体，由 于后端盖安装孔带有调节套，可与各种不同的规格油机配套，前后端盖不仅起保 护盖的作用，同时也是安装固定的机座，是极为重要的构件，需要足够的机械强 度、刚度、精密的尺寸公差和形位公差。 发电机风扇一般有两种结构，为铸铝的径向风扇，结构简单，能适用于各种 旋转方向，缺点是通风效果差，所示为后倾式风扇，通常用 1mm 或 1.2mm 厚钢板 冲制而成，通风效果较好，缺点是只能以单一种方向旋转。 定子由铁心冲片和三相对称的绕组构成，冲片通常用 0.35mm 或 0.5mm 硅钢板 按电磁设计要求冲制，冲片内周均匀分布着 36 槽或 24 槽，根据电磁设计要求 ， 可做成各种规格的定子，从而决定了发电机的容量。如下图： 3 转子由磁场绕组、爪极及转轴组成，当发电机为有刷时，轴端有导电环，爪 极分前爪极和后爪极，通常前后爪极均布 6 个爪组成 6 对 N、S 极，也有均布 4 个 爪组成 4 对 N、S 极，用钢 10 材料制成，这种爪极可使定子绕组获得接近正弦波 电压波形，其制作工艺复杂，成本较高。 三相全波整流桥式发电机的重要构件，第一代汽车发电机采用单个硅元件依 极性不同分别安装在两个带散热片的元件支架上，而后组装，这种结构的优点是 硅元件损坏后可以单个更换以降低维修成本，但有不少缺点： （1）支架结构复杂，制作难度大、成本高。 （2）元件与支架安装孔的配合松紧程度难于控制，配合过紧装配困难，易损 坏硅元件， 配合过松接触电阻大，影响输出功率。造成这种状况主要是，一方面 支架孔加工因铝质易变形而超差，另一方面硅元件的外形尺公差不统一，往往后 者是主要的。 发电机体内结构紧凑，制作方便，缺点是，体外风扇通风冷却效果差，限制 了单机容量，运行也不够安全；电刷和三相整流桥在电机内部，电刷炭粉易污染 定子绕组及整流桥和磁场绕组，影响使用寿命，同时维修也不方便；前后端盖没 有把定子铁心包住，大部分铁心露在空气中，既不利于防尘防水，电磁噪声也较 大；前后端盖风道结构不合理，不利于通风冷却，限制了单机容量的发挥；电机 冷却风路设计不合理，通风冷却效果差。 2.第二代车用无刷发电机 目前市场上广泛地与 4 缸机及 6 缸机配套使用的无刷汽车用硅整流交流电机 JFW 型结构示意图，它是在原有刷的基础上把励磁磁场绕组通过磁极线圈固定在后 4 端盖上，此时转子实际上有爪极、转子磁轮组成， 因此这种无刷结构有两个辅助 气隙，增加了磁压降，在进行电机电磁设计时，应给了充分地考虑。 汽车用硅整流无刷交流发电机的最大特点是变第一代有刷为无刷，从而减少 了由于电刷、导电环带来的诸多缺陷，同时增加了励磁损耗，影响了发电机的输 出功率，其它方面改进不大。 为了提高发电机单机容量，确保运行的安全可靠性，把风扇由机外移入机内， 电机导电环、电刷、整流桥也移到机外，安装在后端盖外腔，这种单一内风扇结 构发电机为第二代汽车用交流发电机。 3.第三代车用发电机双风扇发电机 随着汽车工业迅速发展，特别是高级超豪华轿车的发展，汽车电器用电量迅 速增加，要求发电机不仅要功率大体积小，同时对噪声(包括电磁噪声)及安全可 靠性提出了更高要求，此时就出现了双内风扇(DIF)型结构的发电机，人们称它为 第三代汽车用交流发电机。 其结构和第一代第二代发电机相比有显著的差别，整体结构紧凑，整性好， 除皮带轮外，整个发电机没有外露部分，定子铁心完全被前后端盖所覆盖，前端 盖相当于单支点电动机机座，通过端盖止口与后端盖配合，把发电机定子、转子 固定在一起成为一个整体，后端盖不仅起防护、支承作用，外腔还装有电刷及三 相整流桥，以端罩保护。 前端盖有铸铝件，其结构不仅充分地考虑了机械强度、刚度，同时也较好地 设计了通风通道，前端盖除了与定子外圆配合段外，开有 26 条通风风道，筋条采 用流线性截面，以减少风阻， 降低风压损耗，端部也开有类似风道，端盖与定子 采用无间隙配合，两安装支承孔分布在同一直径上但不在同一切面内，在轴向错 开一段距离，这样使电机受力合理，更平稳，在端盖外侧和端部布有条形风道， 端盖和风道设计采用大圆弧过渡，流线型设计，减少了风阻，降低了风压损耗， 提高了冷却效果，降低了温升，提高了电机容量。 转子爪极形状为等腰梯形截面，用含硅量较高的钢村 08F 制成，这样的爪形 和材料有利于充分利用励磁场能量，提高励磁效果，同时也简化了模具，方便加 工，励磁磁场绕组采用无骨架绕制。 为了提高通风冷却效果，后端盖设计型式也采用了条形风道，流线性设计， 用止口与前端盖配合，结构设计思想和前端盖基本相同，具体结构分两半部，前 半部通过止口与前端盖配合把发电机组成一个整体，内腔有后风扇，侧面有条形 通风道，使冷却风能从这些风道把电机的热量带出机外，端盖中间以 6 条幅射状 筋条适当位置有安装三相硅整流桥和调节器的螺孔，同时还有固定电机引出线支 5 架，电机后端罩通过螺孔固定在后端盖上。 后端盖保护装在后端盖外腔的整流桥和调节器，端部开有许多风道，让冷却 空气进入电机内部 ，冷却相关部位，后端罩可以用铝合金板材拉伸成形，也可以 用注塑件。 第三代发电机前后风扇采用了不同结构型式的后倾式风扇，前风扇由于风路 短，风阻小，采用小风叶大叶形等参数设计后倾风扇。 后风扇要冷却整流桥、调节器，还要冷却电机定子绕组，风路长风压损耗大， 因此采用了变参数多风叶后倾式风扇。10 片风扇叶片最小宽度为 11.2mm，最大的 宽度为 16mm，依特定的方法排列，倾角等参数也相应改变，这样的风扇不同结构 设计，不仅提高了通风冷却效果，而且降低了噪声，这对高档桥车尤为重要。 第三代双内风扇汽车用硅整流交流电机通风冷却风路由两部分组成：第一部 分为前端，为了让冷却风量能通畅地进入机内，采用了小直径皮带轮，由于风路 短，风阻小风压损耗不多，采用大叶片大风量等参数后倾式风扇，冷却空气从端 部进入，冷却电机定子绕组端部后，从侧面排出。 第二部分为后端，冷却风量从后端罩进入后，首先冷却三相整流桥、电压调 节器，然后进入电机内部，冷却定子绕组端部，风路长风阻大风压损耗大，变参 数多风叶后 倾式风扇能产生足够的风压风速和风量，达到满意的冷却效果，后端 罩端部进风，避免了热风循环，提高了冷却效果。 DIF 型汽车用发电机机导电环和电刷采用特殊材料制成，导电环、电刷和刷架 二者一体，采用了特殊的胶套半封闭保护，防止了导电环的污染和腐蚀，提高了 可靠性，导电环直径小减少了电刷压降，提高励磁效果。 我们对几种不同结构的汽车用硅整流交流发电机单位电流用铜量、用硅钢片 量进行比较，双内风扇发电机用铜量、硅钢片量均少于其它机型，各项电气指标 均优于其它结构，经济指标优于其它机型。 4.永磁体转子车用发电机 稀土永磁工业的不断发展为汽车用发电机采用永磁结构提供了广泛的天地， 具体结构有以下两大类： (1)全永磁结构：转子磁极为瓦形永磁体，通常使用烧结型钕铁硼永磁体，转 子磁轮用钢 10# 或钢 08F 制成，磁极之间留有齿，以增加磁场效果，同时也提高 了粘接强度，磁极两端配有不同的后倾风扇即双内风扇，其它构件的结构和一般 电机一样。 (2)永磁体 集中励磁绕组成转子：转子仍有爪极，在爪极与集中励磁绕组之 间有永磁体切向永磁体，这种转子的励磁磁场有两部分组成，第一部分为永 6 磁体固定磁场。第二部分由励磁电流通过集中励绕组产生，这种结构可做成有刷 或无刷，其它构件的结构和一般电机一样。对于全永磁结构转子汽车用硅整流交 流发电机调节器调节电压有两种途径：发电机整流部件用晶闸管或采用其它电子 开关电路，实现外部调压；在外电路增加负荷或改变电枢绕组参数来调压；转子 采用多节永磁结构，通过改变 SN 之间相对位置来实现调压。如下图： 7 第 2 章 汽车发电机工作原理及基本故障 2.1 汽车发电机工作原理 2.1.1 相复励励磁原理 由线形电抗器 DK 把电枢绕组抽头电压移相约 90、和电流互感器 LH 提供的 电压几何叠加，经过桥式整流器 ZL 整流，供给发电机励磁绕组。负载时由电流互 感器 LH 供给所需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗器 DK 移相进行相位补 偿。 2.1.2 三次谐波原理 对一般发电机来源，我们需要的是工频正弦波，称为基波，比基波高的正弦 波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发电机定子槽中，安放有主绕 组和谐波励磁绕组（s1、s2） ，而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中 150HZ 谐波感应出来，经过 ZL 桥式整流器整流，送到主发电机转子绕组 LE 中进行 励磁。 2.1.3 可控硅直接励磁原理 可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量， 经整流后送入励磁绕组去的励磁方式，它是由自动电压调节器（AVR） ，控制可控 硅的导通角来调节励磁电流大小而维持发电机端电压的稳定。 2.1.4 无刷励磁原理 无刷励磁主要用于西门子、斯坦福、利莱等无刷发电机。它是利用交流励磁 机，其定子上的剩磁或永久磁铁建立电压，该交流电压经旋转整流起整流后，送 入主发电机的励磁绕组，使发电机建压。自动电压调节器能根据输出电压的微小 偏差迅速地减小或增加励磁电流，维持发电机的所设定电压近似不变。 2.2 发电机基本故障 2.2.1 定子绕组的相间短路 发电机定子绕组发生相间短路若不及时切除，将烧毁整个发电机组，引起极 8 为严重的后果，故此，必须有两套或两套以上的快速保护反应此类故障。 2.2.2 定子绕组匝间短路 发电机定子绕组发生匝间短路，将在短路环内产生很大的电流，国内外都有 过此类因匝间短路烧伤，甚至烧毁发电机组的报道。因此，发生定子绕组匝间短 路时应快速将发电机切除。 随着发电机设计技术的日益成熟，同相同槽的绕组越来越少，发生匝间短路 的可能性也就大大减少。 2.2.3 定子单相接地 定子单相接地并不属于短路性故障，但是，由于以下几个方面的原因，对单 相接地故障却要求灵敏而又可靠地反应： 1很多 600MW 机组中性点都经高阻接地。 2电容电流会灼伤故障点的铁芯。 3绝大部分短路都是首先由于单相接地没有及时进行处理，而发展成的。 4接地时非接地相电压升高，影响绝缘。 2.2.4 失磁 由于励磁设备故障，励磁绕组短路等原因，引起失磁（全失磁或部分失磁） ， 使、发电机进入异步运行，对系统和发电机的安全运行都有很大的影响，大机组 要求及时准确地监测出失磁故障。 2.2.5 转子一点、两点接地故障 转子一点接地对汽轮发电机组的影响不是很大。一般都允许继续运行一段时 间。注意：水轮发电机组发生一点接地后会引起机组的振动，故此，要求切除发 电机组，以保证机组的安全运行。 9 第 3 章 汽车发电机维修及保养 3.1 发电机维修 3.1.1 发电机故障原因（分析出具体发电机型号 发电机电刷及励磁发电机刷电阻系数较小、性能比较稳定，但因受其通流的 大小、电刷的压力、周围的环境温度、湿度、清洁度、电刷与滑环表面的磨损以 及本身制造工艺等因素影响，在长期运行运行中，若没有在第一时间发现隐患并 果断作出判断处理，发生电刷冒火花、环火甚至因电刷原因被迫停机的事件是在 所难免的。 发生电刷冒火花的原因很多，相关资料、规程都对其作了详细的叙述，但在实际 生产中真正造成电刷冒火花的原因有以下几种： 1.电刷电流密度过大 实际运行中，若果一两个电刷因机械原因卡涩，弹簧压力不足等原因不出力， 为维持正常负荷，通过其他电刷的电流就将增大，在增大通流的电刷中如果有被 摩偏的电刷，因跟滑环接触面积减小，接触面通流密度增大。发热量跟电流的平 方成正比，积聚的热量无法散发出去时，温度急剧升高，电刷与滑环接触面就会 产生火花。另外火花的产生后，使电刷工作环境更加恶劣，从而恶性循环，使电 刷冒火花更严重，几个都有这种情况严重时就会发生环火。 2.电刷压力不均匀或不符合要求 电刷出厂时厂家都有相关：电刷压力调整到不发生火花的最低压力，经过科 学论证和实践总结，最低压力一般为 200300/c，即 0.020.03MPa,要求各 个电刷之间的压力也要均匀，其差别不超过 10。发电机在长期运行中如果某个电 10 刷摩擦过短，或电刷在刷框内滞卡的情况下，压力将出现不均匀。此外受机械、 弹簧本身受热变软等因素影响造成压力达不到电刷不发生火花的最低理论要求。 还有我们在压紧、提拉碳电刷时，有时靠感觉，没有经验积累，操作误差是很大 的。 3.电刷表面不洁 这一点最让人忽略的，正常运行的发电机电刷密封在密闭的柜子内，两极电 刷中间有套在轴上齿轮状轴流风扇，靠转子转动把磨下的石墨碳粉、电刷的发热 及时抽走，达到清洁冷却的作用。如果柜门关不严，或巡检时忘记关门，外面的 粉尘伴随着热空气吸进电刷，附着在刷柱上，一方面影响电刷散热。另一方面电 刷发生火花时因刷柱表面不洁，刷柱之间绝缘强度不够很容易环火。此外滑环上 车有螺旋状一道道沟槽，这是为了增加电刷散热面积，改善同电刷接触，使电刷 更充分冷却，同时更容易让碳粉抽走。柜门若关不严，风扇抽力不足外面粉尘也 很轻易附着在螺旋状沟里，后果是可想而知的。励磁机电刷考虑其电压等级比较 低裸露在外面，在此也建议一下检修定期清洁。前几天我厂发生过励磁电刷冒火 花被迫停机事件，原因多方面的，往往小事酿成大祸。我们应该引起足够重视。 4.轴承振动大 一二期大轴都带励磁机，由于轴承长、带的附加设备多了，振动自然就很难 控制到最低， 。机组长时间运行，疲劳、老化等等复杂因素引起轴承振动加大，电 刷随着震动，将使刷柱摩擦不均、引线及弹簧松动，发生局部冒火花慢慢进一步 影响全局。其他如电刷制造工艺差、研磨不良、电刷位置不对、其隙不均匀、接 触电阻过大、负荷高、短路等原因，在实际中可能有，但几年来的生产实践看上 述 4 点的原因居多。 3.1.2 发电机维修注意事项（具体维修的典型发电机机型，而且维 修的保养的内容太少，多加进来一些内容） 励磁发电机刷冒火花时。励磁机转子额定电压是 27V，一般满负荷都是 18- 20V 左右，远远低于人体的安全电压 36V，也就是说人体电阻对于 36V 以下电压是 绝缘的。这已经是科学实验、论证得出权威结论，不容置疑的。我几次因找不到 线手套赶时间赤手上阵。尽管是安全的，但有点违背安全规定，领导也不提倡， 但我们的绝缘手套又太笨重，大家应有同感，最好找个线手套戴上操作，保护人 身安全永远是对的！另外大家压电刷时不要太用力，我在前面叙述过电刷压力有 相关规定，压到不冒火花时的最低压力，这要靠自己经验和感觉，当你压 2-3 格 11 火花没有了，稍等下适当松回 1-2 个格，这样防止因压力高第二天电刷会死灰复 燃。如果两到三个电刷同时冒火花已渐成环火，压不起作用时，就索性松开中间 一两个，弧光电阻增大了，环火的机会减少了，然后把其他压完后，再把松开的 压回。 发电机电刷冒火花时，发电机电刷每组有四个并列刷柱，每个刷柱都有一个 刷辫（铜阻丝）连接，我们要戴好绝缘手套，因发电机励磁电压额定是 365V，正 常时也有 180-200V，超过人体的安全电压。反复提拉对应冒火花的刷辫，调整电 刷电流分配均匀，让弹簧压力最大的释放，也防止刷柱滞卡、磨偏。另外提拉时 不能用力过猛，防止拉断刷辫。这里顺便提一下，发电机电刷冒火花发生的少， 有些小同志没见过也不知道咋处理冒火花的电刷，以为压电刷的手柄就行了，其 实不是这样，手柄是固定、装、取电刷用的。你是压或拉不动的，如果想取下电 刷时，手握把柄左转 90 度，轻轻一拉整个一组电刷就都下取下了。 发生电刷冒火花严重或已经几个电刷环火，适当降无功达到降励磁电流的目 的，减小局部不良电刷工作压力。但要防止发电机励磁调节器手动方式下失磁， 自动方式下强励。这时通知机炉降有功是非常必要的。诚然，发电机电刷冒火花 严重时我们采取的一系列措施无非为检修赢取时间 3.2 发电机保养 汽车发电机是汽车电器中的重要部件，它的功用是两大部分：供给各用电部 分的需要；给蓄电池充电。要想在汽车行驶中保持发电机恒稳发电状态，应经常 性地做好以下养护工作。 1、发电机皮带的紧度，必须调整适当，再固定校准螺丝，发电机的脚架螺丝 应保持一定的紧度。 2、轴承磨损过甚，应更换新件。如系缺乏润滑油，可从油杯口处滴上数滴机 油，但不宜过多，以防渗入整流器而积垢。 3、整流器积垢或者烧黑，可用细砂布磨光，如绝缘体过高，应削低于整流片。 4、电刷接触面不平，可用细砂布打平。弹簧软弱，电刷短损，均须更换新件。 电刷太短而无破损，可用垫片塞入支架，使其与整流器密合。 5、电刷支架绝缘