汽车电器设备教学PPT交流发电机及调节器.ppt

1 汽车电器设备汽车电器设备 汽车电器设备 交流发电机及调节器 2 汽车电器设备汽车电器设备 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。 第二章 交流发电机及调节器 n 交流发电机的分类 n 按照调节器是否单独安装分： n a.普通硅整流发电机：调节器单独安装，多用于中低 档车型，如解放ca1092等。 n b.整体式硅整流发电机：调节器安装于发电机内部， 广泛用于中高档车型，如奥迪轿车。 3 汽车电器设备汽车电器设备 4 汽车电器设备汽车电器设备 详细分类 （1）普通交流发电机(使用时需要在发电机外配装电压调 节器的发电机) 例jf132 （eq140用） （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) 例别克轿车的发动机上装配的是cs型发电机 （3）带泵交流发电机(和汽车制动系统用真空助力泵安装 在一起的发电机) 例jfzb292发电机。 （4）无刷交流发电机(不需要电刷的发电机) 例jfw1913 （5）永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机) 第二章 交流发电机及调节器 5 汽车电器设备汽车电器设备 第二章 交流发电机及调节器 发电机插图 6 汽车电器设备汽车电器设备 按整流器结构分为四类 (1)六管交流发电机 例jf1522a（ca141汽车用） (2)八管交流发电机 例jfz1542（天津夏利 tj7100汽车用） (3)九管交流发电机 例（日本日产蓝鸟、德国奔 驰benz2026a汽车用） (4)十一管交流发电机 例jfz1913z（奥迪、桑塔 纳、日本丰田皇冠汽车用） 第二章 交流发电机及调节器 7 汽车电器设备汽车电器设备 按磁场绕组搭铁形式分类 （1）内搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳 体相联） （2）外搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通 过调节器后再搭铁。 第二章 交流发电机及调节器 8 汽车电器设备汽车电器设备 第一节 交流发电机的构造 交流发电机的结 构 9 汽车电器设备汽车电器设备 交流发电机一般由转子、定子、皮带轮、风扇、整流器 、前后端盖和电刷组件等部分组成。 jf132型交流发电机组件图见图 第一节 交流发电机的构造 10 汽车电器设备汽车电器设备 一、转子 1.功用：转子的功用是产生旋转磁场。 第一节 交流发电机的构造 n2.组成：转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转 子轴组成。 11 汽车电器设备汽车电器设备 2.组成 （1）转子轴上压装着两块低碳钢制成的爪极，两块爪极各有四至八 个鸟嘴形磁极（国产多为六个）,爪极空腔内装有磁场绕组 (转子线 圈)和导磁用的铁芯(磁轭)。 第一节 交流发电机的构造 12 汽车电器设备汽车电器设备 2.组成 （2）集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并 与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连，并与装在后端 盖内的两个电刷相接触。 第一节 交流发电机的构造 13 汽车电器设备汽车电器设备 3.磁路 磁轭n极转子 与定子之间的气隙 定子定子与转 子间的气隙s极 磁轭。 第一节 交流发电机的构造 14 汽车电器设备汽车电器设备 4.旋转磁场的产生 当两集电环通入直流 电时（通过电刷）， 磁场绕组中就有电流 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 对相互交错的磁极。 当转子转动时，就形 成了旋转的磁场。 第一节 交流发电机的构造 15 汽车电器设备汽车电器设备 二、定子（电枢） 1.功用：定子是用来 产生交流电的。 2.组成：定子由定子 铁芯和定子绕组组成 。 第一节 交流发电机的构造 16 汽车电器设备汽车电器设备 第一节 交流发电机的构造 （1）定子铁芯 由内圈带槽的硅钢片叠成 ，定子绕组的导线就嵌放在 铁芯的槽中。 （2）定子绕组 1）三相绕组采用星形接法 或三角形接法，都能产生三 相交流电。 2）三相绕组必须按一定要 求绕制,才能使之获得频率相 同、幅值相等、相位互差 120的三相电动势。 n1.线圈个数、每个线 圈的匝数、线圈大小 相等； n2.三相绕组的首端u 、v、w在定子槽内的 排列必须间隔120（ 电角度，相位差单位 。 n1（/180)rad 17 汽车电器设备汽车电器设备 3）定子三相绕组的不同接 法特点 星形接法发电机低速 充电性能好； 桑塔纳、奥迪等大多数轿 车发电机采用。 三角形接法适于大功 率发电机采用。神龙富康 、北京切诺基等车发电机 采用。 第一节 交流发电机的构造 18 汽车电器设备汽车电器设备 定子绕组 (1)每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个 磁极占据的空间距离相等。 (2)每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对 磁极占据的距离相等或成倍数。 (3)三相绕组的始边应相互间隔2+120o电角度（ 一对磁极占有的空间为360o电角度）。 19 汽车电器设备汽车电器设备 jf132发电机三相绕组结构参数如下：磁极对数p=6对；定子槽数 z=36槽;定子绕组相数3相；每个线圈匝数n=13匝;绕组联结方法：y 型联结 第一节 交流发电机的构造 20 汽车电器设备汽车电器设备 第一节 交流发电机的构造 三、整流器 1.作用：将定子绕组的三相交流电 变为直流电。 2.组成：6管交流发电机的整流器是 由6只硅整流二极管组成三相全波桥 式整流电路。 3.结构：6只整流管分别压装（或焊 装）在两块板上。 21 汽车电器设备汽车电器设备 第一节 交流发电机的构造 交流发电机整流器 22 汽车电器设备汽车电器设备 整流器电路 23 汽车电器设备汽车电器设备 整流管的安装 将正极管安装在一块铝制散热板上，称为正整流板； 将负极管安装另一块铝制散热板上，称为负整流板，也 可用发电机后盖代替负整流板。 第一节 交流发电机的构造 24 汽车电器设备汽车电器设备 正整流板与外壳绝缘，在正整流板上有一个输出接线柱b作为发电机 的输出端。 负整流板直接搭铁。负整流板一定和壳体相连接。 整流板的形状 各异，有马蹄 形、长方形、 半圆形等见图 n整流管的安装 第一节 交流发电机的构造 25 汽车电器设备汽车电器设备 1.分类：前端盖和后端盖. 2.作用：固定转子、定子、整 流器和电刷组件。 3.材料：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。 4. 电刷组件：装在后端盖上， 有电刷、电刷架和电刷弹簧组 成。 5.电刷作用是将电源通过集电 环引入磁场绕组。 n四、端盖 第一节 交流发电机的构造 26 汽车电器设备汽车电器设备 交流发电机的端盖 第一节 交流发电机的构造 27 汽车电器设备汽车电器设备 n(2)电刷架 n材料：酚醛玻璃纤维塑料(模压)。 n(3)装配关系：两只电刷装在电刷架方孔内，有弹簧保 持其与集电环接触良好。 n(4)分类：外装式和内装式两种。 电刷与电刷架 (1)电刷 1)作用：电刷与集电环接触，将直流电引入励磁绕组。 2)材料：铜粉和石墨粉(模压)。 第一节 交流发电机的构造 28 汽车电器设备汽车电器设备 第一节 交流发电机的构造 外搭铁型发电机：磁 场绕组的两只电刷都和 壳体绝缘的发电机。 外搭铁型发电机的磁 场绕组负极（负电刷） 接调节器后再搭铁。 n（5）磁场绕组的搭铁型式 n内搭铁型发电机：磁场绕组负电刷直 接搭铁的发电机（和壳体直接相连）。 29 汽车电器设备汽车电器设备 交流发电机的滑环与电刷 第一节 交流发电机的构造 30 汽车电器设备汽车电器设备 (2)风扇： 1)作用：在发电机工作时强制 进行抽风冷却。 2)材料：一般用1.5mm钢板冲制 或用铝合金压铸。 第一节 交流发电机的构造 n五、带轮与风扇 n(1)带轮： n 1)作用：通过皮带将发动机的动力传给发电机。 n 2)材料、类型与定位方法：由铸铁或铝合金制成，分单 槽和双槽两种，与风扇共用一个半圆键和转子轴连接，用 弹簧垫片和螺母紧固。 31 汽车电器设备汽车电器设备 交流发电机的风扇 第一节 交流发电机的构造 32 汽车电器设备汽车电器设备 六、交流发电机的型号 根据中华人民共和国汽车行业标准qc/t73-1993 汽车 电器设备产品型号 编制方法的规定， 汽车交流发电机型 号组成如下： 第一节 交流发电机的构造 33 汽车电器设备汽车电器设备 1.产品代号 产品代号用中文字母表示，例： jf普通交流发电机 jfz整体式（调节器内置）交流发电机 jfb带泵的交流发电机 jfw无刷交流发电机 第一节 交流发电机的构造 34 汽车电器设备汽车电器设备 2.电压等级代号 电压等级代号用一位阿拉伯数字表示， 1表示12v系统 2表示24v系统 6表示6v系统 第一节 交流发电机的构造 35 汽车电器设备汽车电器设备 3.电流等级代号 电流等级代号用一位阿拉伯数字表示， 1表示电流19a 6表示6069a 2表示电流2029a 7表示7079a 3表示电流3039a 8表示8089a 4表示电流4049a 9表示90a 5表示电流5059a 第一节 交流发电机的构造 36 汽车电器设备汽车电器设备 4.设计序号 按产品的先后顺序，用阿拉伯数字表示。 5.变形代号 交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。从驱动端看 ，y表示调整臂位于右边；z表示调整臂位于左边；调 整臂在中间时不加标记。 6.举例：桑塔纳、奥迪100型轿车所用的交流发电机代号 为jfz1913z型，其含义为： 电压等级为12v，输出电流大于90a，第十三代设计， 调整臂位于左边的整体式交流发电机。 第一节 交流发电机的构造 37 汽车电器设备汽车电器设备 本次课程结束 38 汽车电器设备汽车电器设备 一、发电机原理 二、整流原理 三、励磁方法 第二节 交流发电机的工作原理 39 汽车电器设备汽车电器设备 n一、发电原理 n交流发电机产生交流电的基本原理是电磁感应原理， 即利用产生磁场的转子旋转，使穿过定子绕组的磁通 量发生变化，在定子绕组内产生感应电动势。 第二节 交流发电机的工作原理 40 汽车电器设备汽车电器设备 一、发电原理 1.发电原理 （1）发动机带动发电机内部转子旋转，产生旋转磁场。 （2）磁场外发电机壳体（铁芯）上固定有3组线圈(3相定子绕组)， 3相绕组彼此相隔120。 n（3）当转子旋转时 ，旋转的磁场使固定的 电枢绕组中通过的磁通 量发生变化，而在定子 电枢绕组中产生三相感 应电动势。 第二节 交流发电机的工作原理 41 汽车电器设备汽车电器设备 单相交流发电机原理 第二节 交流发电机的工作原理 42 汽车电器设备汽车电器设备 三相交流发电机原理 第二节 交流发电机的工作原理 43 汽车电器设备汽车电器设备 第二节 交流发电机的工作原理 44 汽车电器设备汽车电器设备 第二节 交流发电机的工作原理 45 汽车电器设备汽车电器设备 4.结论 交流电动势的幅值是发电机 转速的函数。 因此，当转速n变化时，三 相电动势的波形为变频率、 变幅值的交流波形。 第二节 交流发电机的工作原理 46 汽车电器设备汽车电器设备 第二节 交流发电机的工作原理 二、整流原理 1.交流发电机定子的三相绕组 中，感应产生的是交流电，靠 六只二极管组成的三相桥式整 流电路变为直流电的。 2.二极管具有单向导电性,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。 47 汽车电器设备汽车电器设备 3.二极管的导通原则如下: （1）正极二极管 因三只二极管负极端相连，故正极 端电位最高者导通； （2）负极二极管 因三只二极管正极端相连，故负极 端电位最低者导通。 （3）但一般地，同时导通的管子 总是两个，正、负管子各一个。 4.整流过程 第二节 交流发电机的工作原理 48 汽车电器设备汽车电器设备 整流过程演示 第二节 交流发电机的工作原理 49 汽车电器设备汽车电器设备 整流过程演示 第二节 交流发电机的工作原理 50 汽车电器设备汽车电器设备 5.整流结果 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。 发电机输出的直流电压平均值为： u=1.35ul=2.34u 式中：ul线电压； u相电压。 第二节 交流发电机的工作原理 51 汽车电器设备汽车电器设备 交流发电机的整流原理 第二节 交流发电机的工作原理 52 汽车电器设备汽车电器设备 第二节 交流发电机的工作原理 6.中性点 （1）概念：三相绕组的末端接到一起形成中性点，用n 表示。 （2）中性点电压un是通过三个搭铁的负极管整流后得到 的直流电压（即三相半波整流），故unu/2 （3）中性点电压用途：一般用来控制各种用途的继电器 。如磁场继电器、充电指示灯继电器等。 （4）中性点输出：在三相绕组中性点处接上两只中性点 二极管（功率管），通过两只中性点二极管与桥式整 流器正负极相连，可提高发电机功率输出10%-15%。 53 汽车电器设备汽车电器设备 7.八管交流发电机（如桑塔纳、奥迪、夏利车用） （1）结构：与6管交流发电机的区别是整流器有8只硅整 流二极管。其中6只组成三相全波桥式整流电路，还有2只 与上述6只同型号的 二极管是中性点二 极管，其1只正极管 接在中性点和正极 之间，1只负极管接 在中性点和负极，对 中性点电压进行全波 整流。 第二节 交流发电机的工作原理 54 汽车电器设备汽车电器设备 第二节 交流发电机的工作原理 （2）原理 傅里叶级数： 每相的三次谐波量都是大小相等，相位相同，方向相反，在三相桥式 整流电路里互相抵消。 一次谐波二次谐波三次谐波 55 汽车电器设备汽车电器设备 中性点二极管提高发电机功率的原理交流发电机中性点 电压为三次谐波，随着发电机转速的提高，中性点三次 谐波电压也升高。 第二节 交流发电机的工作原理 56 汽车电器设备汽车电器设备 第二节 交流发电机的工作原理 中性点二极管提高发电机功率的原理 当中性点电压瞬时值高于三相绕组的最高值时，中性点正极管导 通对外输出电流；电流回路为：中性点中性点正极管负载某 一负极管定子绕组中性点。 当中性点电压瞬时 值低于三相绕组的最低 值时，中性点负极管导 通对外输出电流；电流 回路：中性点定子绕 组某一正极管负载 中性点负极管中性 点。 57 汽车电器设备汽车电器设备 第二节 交流发电机的工作原理 八管交流发电机 58 汽车电器设备汽车电器设备 第二节 交流发电机的工作原理 八管交流发电机 59 汽车电器设备汽车电器设备 三、发电机的励磁方式 1.励磁：将电源引入到磁场绕组使之产生磁场的过程称为 励磁。 2.方式：交流发电机励磁方式有自励和他励两种。 （1）他励：交流发电机开始发电时，因三极管死区电压 的存在，需先由蓄电池供给励磁电流(他励阶段)。 （2）自励：当发电机电压达到蓄电池电压时，即由发电 机自己供给励磁电流，即由他励转为自励。 （3）他励的优点：由蓄电池励磁可以较快进入自励状态 。 第二节 交流发电机的工作原理 60 汽车电器设备汽车电器设备 他励过程 在发动机起动期 间，需要蓄电池 供给发电机磁场 电流生磁使发电 机发电。 第二节 交流发电机的工作原理 61 汽车电器设备汽车电器设备 自励过程： 随转速提高，发 电机电动势逐渐 升高并对外输出 电能(一般怠速 时发电机就能对 外供电)。当发 电机能对外供电 时，就可以把自 身发的电供给磁 场绕组生磁发电 。 第二节 交流发电机的工作原理 62 汽车电器设备汽车电器设备 n3.内搭铁交流发电机励磁电路 第二节 交流发电机的工作原理 63 汽车电器设备汽车电器设备 第二节 交流发电机的工作原理 n4.外搭铁交流发电机励磁电路 64 汽车电器设备汽车电器设备 5.九管交流发电机 （1）组成：9管交流发电机的整流器是由6只大功率整流二极管和3 只小功率励磁二极管组成。 （2）作用 1）6只大功率整流二极管组成三相全波桥式整流电路，对外负载 供电。 2）3只小功率二极管 与三只大功率负极管也 组成三相全波桥式整流 电路专门为发电机磁场 供电。所以称3只小功率 管为励磁二极管。 第二节 交流发电机的工作原理 65 汽车电器设备汽车电器设备 （3）工作过程 发动机起动时，发电机电压(为0)蓄电池电压，整流二极管截止， 发电机不输出电流，由蓄电池供给磁场电流（他励）。路径：蓄电池 +点火开关充电指示灯调节器磁场绕组搭铁蓄电池-。充 电指示灯亮。 当发动机转速升高到怠速及以上时，发电机应正常发电，发电机电压 蓄电池电压， 发电机自励。ub=ud+，充 电指示灯两端压降为零， 灯熄灭,若没有熄灭,说明 发电机有故障或充电指示 灯电路有搭铁。 第二节 交流发电机的工作原理 n当发动机熄火时，充电指示灯亮，说明蓄电池 放电，提醒驾驶员关闭点火开关；当车辆运行时 ，充电指示灯亮，说明充电系统有故障，提醒驾 驶员应及时维修。 66 汽车电器设备汽车电器设备 交流发电机励磁电路 与充电指示灯的作用 第二节 交流发电机的工作原理 67 汽车电器设备汽车电器设备 交流发电机的工作特点：转速变化范围大，对于 一般汽油发动机来说，其转速变化比约为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： a.输出特性 b.空载特性 c.外特性 其中以输出特性最为重要。 第三节 交流发电机的工作特性 68 汽车电器设备汽车电器设备 一、输出特性 1.概念：在发电机端电 压u不变（对12v系列的 交流发电机规定为14v， 对24v系列的定为28v） 时，输出电流与转速之 间的关系，即u=常数时 ，if（n） 的函数关 系。 第三节 交流发电机的工作特性 69 汽车电器设备汽车电器设备 2.空载转速n1 （1）发电机转速小于 一定值n1时，对外输 出电流为零。 （2）当发电机达到额 定电压并能对外输出 电流时的最小转速n1 ，称为空载转速。 （3）空载转速常用来 作为测试发电机性能 的参数之一。 第三节 交流发电机的工作特性 70 汽车电器设备汽车电器设备 3.最大电流imax 发电机输出电流能力随 转速的升高而增大，但 曲线越来越平坦，当转 速达到一定值时，无论 转速增加多少电流都不 再增加，即一定结构的 发电机输出最大电流imax 有一定限制。由此可见 ，交流发电机自身具有 限制输出电流防止过载 的能力，又称为自我保 护能力。 第三节 交流发电机的工作特性 71 汽车电器设备汽车电器设备 交流发电机自我限流的原理 交流发电机定子绕组具有一定的阻抗z，它由绕组的电阻 r及感抗xl两部分组成，且xl2fl f=pn/60 由于xl与n成正比，故发电机定子绕组的阻抗z随发电机的 转速升高而增加。高速时，由于r与xl相比可忽略不计 ，故阻抗z约等于xl，定子阻抗z与转速n成正比，其值 较大，可产生较大的内压降。 定子电流增加时，由于电枢反应的增强，也会使感应电 动势下降。 两者共同作用的结果，当发电机的转速升高且负载电流 达到最大值时，输出电流几乎不随负载电阻的减小或 转速的增加而增大。 第三节 交流发电机的工作特性 72 汽车电器设备汽车电器设备 结论 交流发电机电压（输出）一定时，发电机电流存在最大值。（无论 转速多高） 即发电机功率存在最大值。 只要限制发电机输出电压即可限制发电机输出功率 。 限制输出电压后，发电机转速增加，不会出现由于电流过高，烧坏 发电机的情况。 如果发电机电压过高通常损坏用电设备。 第三节 交流发电机的工作特性 73 汽车电器设备汽车电器设备 4. 额定转速n2与额定电流ia （1）额定转速：发电机达到额定电流时的转速称为额定 转速（满载转速）。 （2）额定电流：发电机 额定电流一般为最大电 流的70%-75%。 （3）意义：发电机出厂 时，通过试验，规定了空 载转速与额定转速。在使 用过程中，可通过检测这 两个数据来判断发电机性 能的好坏。 第三节 交流发电机的工作特性 74 汽车电器设备汽车电器设备 二、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。 空载特性可判断发电机 低速充电性能好坏，也 可看出发电机输出电压 是随发电机转速升高而 增加。 第三节 交流发电机的工作特性 75 汽车电器设备汽车电器设备 三、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，即 n=常数时，u=f（i）的曲 线。 第三节 交流发电机的工作特性 76 汽车电器设备汽车电器设备 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。 也可以看出：发电机输出 电压随转速变化情况。 第三节 交流发电机的工作特性 77 汽车电器设备汽车电器设备 本次课程结束 78 汽车电器设备汽车电器设备 一、电压调节器的工作原理 1.电压调节器的功用 在发电机转速变化时，自动控制发电机电压，使其保持恒 定，防止发电机电压过高而烧坏用电设备和导致蓄电 池过量充电，同时也防止发电机电压过低而导致用电 设备工作失常和蓄电池充电不足。 2.电压调节器的工作原理 由交流发电机的工作原理可知：交流发电机的三相绕组产 生的相电动势的有效值为 e=cen（v） e感应电动势（v）；ce电机结构常数；每极磁 通（wb）；n转速（r/min） 第四节 交流发电机的调节器 79 汽车电器设备汽车电器设备 这里ce为发电机的结构常数，n为转子转速，为转子的磁极磁通， 也就是说发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正 比。 当转速升高时，e增大，输出端电压ub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ub不再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。 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ub保持不变。 第四节 交流发电机的调节器 80 汽车电器设备汽车电器设备 二、电压调节器的分类 分类： a.按工作原理可分为： 触点式电压调节器 晶体管调节器 集成电路调节器 电脑控制调节器 b.按搭铁极性可分为：内搭铁、外搭铁，分别配内搭铁 发电机和外搭铁发电机。 原理：以转速为基础，通过改变励磁电流，来维持发电 机的输出电压保持恒定。 第四节 交流发电机的调节器 81 汽车电器设备汽车电器设备 1.触点式电压调节器 （1）特点：触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯性 ，电压调节精度低，触点易产生火花，对无线电干扰 大，可靠性差，寿命短。 （2）分类：触点式电压调节器按触点数(按级)和功能分 类： 1）按级分：单级触点式、双级触点式 2）按功能分：单联触点式、双联触点式 （3）调节电压方法：通过触点开闭，使磁场电路的电阻 值改变从而调节磁场电流大小改变发电机输出电压。 第四节 交流发电机的调节器 82 汽车电器设备汽车电器设备 2.晶体管调节器 （1）优点：三极管的开关频率高，且不产生火 花，调节精度高，还具有重量轻、体积小、寿 命长、可靠性高、电波干扰小等优点，现广泛 应用于东风、解放及多种中低档车型。 （2）调节电压方法：利用功率管的开关特性， 使磁场电流接通与切断来调节磁场电流大小进 而改变发电机输出电压。 第四节 交流发电机的调节器 83 汽车电器设备汽车电器设备 3.集成电路调节器 特点：除具有晶体管调节器的优点外，还具有超小型， 安装于发电机的内部（又称内装式调节器），减少了 外接线，并且冷却效果得到了改善，现广泛应用于桑 塔纳、奥迪等中高档轿车车型上。 三、选用 1.晶体管调节器：最好使用汽车说明书中指定的调节器， 若采用其他型号的调节器代替，除标称电压等规定参 数与原调节器相同外，搭铁形式也应相同，否则发电 机可能由于励磁电路不同而不能正常工作。 2.集成电路调节器：必须是专用的，不能被替代。 第四节 交流发电机的调节器 84 汽车电器设备汽车电器设备 4.电脑控制调节器 现在轿车采用的一种新型调节器，由电负载检测 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。如上海别 克、广州本田等轿车发电机上使用了这种调节 器。 第四节 交流发电机的调节器 85 汽车电器设备汽车电器设备 电子式电压调节器包括晶体管(分立元件)电压调节器、集 成电路电压调节器等两种。 晶体管调节器有多种型式，其电路各不相同，但一般采 用整体封装型式，不可拆卸，不能维修，只能整体更 换。 这里向大家介绍电子调节器的基本电路，实际电路要复 杂的多，但工作原理可用基本电路工作原理去理解。 一、晶体管调节器 为了更好地学习晶体管调节器原理，我们首先复习一下 晶体管知识。 第五节 晶体管调节器 86 汽车电器设备汽车电器设备 一、晶体管调节器 内搭铁式电子调节器基本电路 1.组成：vt2大功率晶体管；vt1小功率晶体管；vs稳压管；r1 、r2分压器；r3为vt1的负载电阻。 第五节 晶体管调节器 87 汽车电器设备汽车电器设备 一、晶体管调节器 2.工作过程： （1）他励：点火开关s闭合后，蓄电池的电压就加到分压 器的a、c两端，其电压小于发电机输出电压调整值，故 uab小于vs的反向 击穿电压，vs截 止，vt1的基极电 流ib1等于零，vt1 截止，而vt2导通 饱和，产生励磁 电流(他励)。 第五节 晶体管调节器 n 励磁电路为：蓄电池 正极点火开关s调节 器“+”接线柱vt2调 节器“f”接线柱发电机 “f”接线柱励磁绕组 蓄电池负极(搭铁)。 88 汽车电器设备汽车电器设备 一、晶体管调节器 （2）自励：发动机起动后，发电机的输出电压将高于蓄电池的电压 ，发电机的励磁电流由他励转变为自励。 励磁电路为：发电机正极+点火开关s+调节器“+”接线柱+vt：+调节 器“f” 接线柱+发电机 “f”接线柱+励磁 绕组+蓄电池负极 (搭铁)。 第五节 晶体管调节器 89 汽车电器设备汽车电器设备 一、晶体管调节器 （3）节压：随着转速变化，当发电机输出电压高于调整 值时，uab升至vs反向击穿电压，vs导通，vt1导通，vt2 截止，切断励磁电路，发电机输出电压下降；当输出电压 低于调整值时， uab低于vs反向击 穿电压，vs截止， vt1截止，vt2导通， 接通励磁电路，发 电机输出电压上升。 如此反复。 第五节 晶体管调节器 90 汽车电器设备汽车电器设备 内搭铁式电子调节器基本电路。 第五节 晶体管调节器 91 汽车电器设备汽车电器设备 二、jft106型调节器（外搭铁型晶体管调节器） 1.性能：调节电压为13.8v14.6v，可与14v、750w的外搭铁式九管 交流发电机或14v、功率1000w的外搭铁式六管交流发电机配套使 用。 第五节 晶体管调节器 92 汽车电器设备汽车电器设备 二、jft106型调节器（外搭铁型晶体管调节器） 2.电路连接：“+”接点火开关s来的火线；“f”接发电机的“f2”接 线柱；“-”搭铁。 第五节 晶体管调节器 93 汽车电器设备汽车电器设备 二、jft106型调节器（外搭铁型晶体管调节器） 3.工作过程： 1)接通电源开关s，蓄电池经点火开关s给晶体管调节器提供电流。 第五节 晶体管调节器 n 2)首先经r5、二极管vd2和r7向晶体管vt2、晶体管vt3提供 偏流，使vt3导通。励磁电路为(他励)：蓄电池正极点火 开关s发电机励磁绕组vt3蓄电池负极(搭铁)。 n 3)发动机起动后，励磁方法由他励变为自励，励磁电路 为：发电机正极点火开关s发电机励磁绕组vt3蓄电 池负极(搭铁)。 94 汽车电器设备汽车电器设备 二、jft106型调节器（外搭铁型晶体管调节器） 3.工作过程：4)当发电机输出电压达调整值时，r1端电压反向击穿 稳压管vs1使vt1导通，vt2和vt3截止，励磁电流迅速下降，发电机 输出电压亦随之下降。 第五节 晶体管调节器 n5)当发电机的输出电压下降，r1的端电压小于vs1的反向击 穿电压时，vs1截止，vt1截止，vt2和vt3导通，发电机的输 出电压又上升。当发电机的输出电压达到调整值时，vs1又 被反向击穿，vt1导通，vt2、vt3截止，发电机的输出电压又 下降。如此反复，控制发电机的输出电压保持在规定调整值 上。 95 汽车电器设备汽车电器设备 二、jft106型调节器（外搭铁型晶体管调节器） 4.其他元件的作用： r31.313k，为调节电阻。选择合理，可提高调节 器的稳定性。 第五节 晶体管调节器 nc1、c2为滤波电容器，可使vs1两端的电压平滑过渡，减小 发电机输出电压脉动影响，降低晶体管的工作频率和减小损 耗。 nvd1、vd2为温度补偿二极管，可减少温度对晶体管工作特 性的影响。 nvd3为续流二极管，可将vt3由导通进入截止时，在励磁绕 组中产生的瞬时过电压短路，以保护vt3。 nr6为限制vs1的击穿电流，保护vs1，同时又是vt1的偏压电 阻。 nr4为正反馈电阻，用以提高晶体管的转换速度，减少损耗 。 96 汽车电器设备汽车电器设备 三、集成电路调节器（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。 集成电路调节器的工作原理与晶体管调节器的工作原理 完全一样，都通过稳压管感应发电机的输出电压信号 ，利用三极管的开关特性控制发电机的励磁电流，使 发电机的输出电压保持恒定。 集成电路调节器通常与整体式发电机相配。 第五节 晶体管调节器 97 汽车电器设备汽车电器设备 集成电路调节器，根据分压器r1、r2检测点位置不同可分为“发电机 电压检测电路”和“蓄电池电压检测电路”两种型式。 1.发电机 电压检测电 路 第五节 晶体管调节器 n（1）概念：分压器r2和r3的端电压ule等于发电机的端 电压ube。由检测点p加到稳压管vs1两端的反向电压upe（ 经vt2的发射结）正比于发电机的输出电压ube，故这种基 本电路称为发电机电压检测法。 n（2）原理 n 1）他励：接通点火开关后，蓄电池电压加到充电指 示灯和分压器r2、r3上。此时因upe小于vs1的击穿电压， vt2截止，而vt1则因发射结（经r1）承受正向电压而导通 ，励磁电路为（他励）：蓄电池正极点火开关充电 指示灯励磁绕组vt1蓄电池负极（搭铁）。充电指 示灯亮，说明发电机没发电。 n（2）原理 n 2）自励：发电机起动后，当发电机电压超过蓄电池 电动势时，发电机开始向蓄电池充电，同时，励磁方法 由他励变为自励。励磁电路为：发电机励磁二极管励 磁绕组vt1蓄电池负极（搭铁）。此时，充电指示灯 因两端电位相等而熄灭，表示发电机正常发电。 n（2）原理 n 3）调节：当发电机输出电压达到调节值时，upe大于 vs1的击穿电压，vs1导通，vt2导通，将vt1发射结短路， 则vt1截止，励磁电流迅速减小，发电机输出电压也随之 下降，接着，vs1和vt2又重新截止，vt1又导通，产生励 磁电流。如此循环，vt1管反复导通与截止，控制励磁电 流，使发电机输出电压保持稳定。 n（2）原理 n 3）vd为续流二极管，在vt1截止期间，励磁绕组中产 生的自感电动势，经续流二极管vd自成回路，迅速消失 ，从而保护了vt1，防止被反向击穿。 98 汽车电器设备汽车电器设备 1）优点：发电机到检测电路距离近，可不用导线连接，直接接在发 电机输出端，连接可靠，不致使检测电路检测不到信号。 第五节 晶体管调节器 （3）发电机电压检测电路 n2）缺点： 当发电机到 蓄电池之间 连接电阻大 时，蓄电池 充电电压会 偏低，使蓄 电池充电不 足。 99 汽车电器设备汽车电器设备 2.蓄电池电压检测法 （1）原理：分压器r2、 r3从蓄电池输出端得 到电压，稳压管vs上 的电压和蓄电池端电 压成正比，所以该电 路称为蓄电池电压检 测电路（检测点在蓄 电池上）。 第五节 晶体管调节器 n（2）优点：直接检测蓄电池端电压来控制发电机的输出 ，可使蓄电池的充电电压有保证（一般大功率发电机采用 ）。当发电机电压输出线或信号线断路时，因无法检测发 电机状况而造成发电机失控，需改进。 100 汽车电器设备汽车电器设备 四、集成电路调节器实例 第五节 晶体管调节器 n工作过程： n1）闭合点火开关s，蓄电池电压加到充电指示灯和分压 器r2、r3上，因upe电压小于稳压管vs的扫射击穿电压，vt3 截止，而vt2、vt1导通，励磁电路为（他励）：蓄电池正 极点火开关s充电指示灯发电机励磁绕组vt1蓄 电池负极。此时充电指示灯亮。 n2）当发动机起动后，发电机输出电压大于蓄电池电压， 发电机开始向蓄电池充电，由他励转为自励。励磁电路为 ：发电机二极管vdl发电机励磁绕组vt1蓄电池负极 。同时充电指示灯因两端电位相等而熄灭，表示发电机正 常发电。 n 3)当发电机的输出电压达到调整值时，upe电压大于vs 的反向击穿电压，vs导通，vt3导通，vt2、vt1截止。这时 ，励磁电流迅速下降，发电机的输出电压迅速下降。 n 4)接着vs和vt3又重新截止，vt2、vt1又重新导通，产生 励磁电流。如此循环，vt1反复导通与截止，控制励磁电流 ，使发电机的输出电压保持恒定。 n其他元件的作用:在电路中，增加了一个与分压器r2、 r3串联的二极管vds，同时在vds的负极和发电机b端之间接 t入电阻r5。可防止当蓄电池正极与发电机的接线有断路现 象时，发电机失控。rt为热敏电阻，温度升高阻值减小 ，与r2并联。这样可降低蓄电池在高温(环境温度)时的充 电电压，有利于蓄电池的充电。为了减小发电机流经 “s”接线柱的电流，增大了r2、r3的电阻，这样在电路中增 加了vt3，v3起放大作用。 101 汽车电器设备汽车电器设备 目前国内外大多数汽车上，均装有充电指示灯(属于报警 装置)，用来监测充电系统的工作情况。一般情况下，当 接通点火开关时，充电指示灯亮，而当发动机起动后， 交流发电机正常工作时，充电指示灯熄灭(只有极个别的 车型例外，如天津大发)。因此，当发动机正常工作时， 充电指示灯突然发亮，则表示充电系统有故障。提醒驾 驶员注意及时维修。 第六节 充电指示灯的控制电路 102 汽车电器设备汽车电器设备 一、利用中性点电压，通 过起动复合继电器控制充 电指示灯（东风eq1092、 解放ca1092均采用此方式 ） 1.当点火开关接通时，充 电指示灯亮，其电路为： 蓄电池正极点火开关s 充电指示灯起动复合继 电器的接线柱l保护继电 器的常闭触点s2磁轭 起动复合继电器的接线柱 e搭铁。 第六节 充电指示灯的控制电路 103 汽车电器设备汽车电器设备 2.当发动机起动后，发电 机开始正常发电，因发电 机中性点接线柱n有电压 输出，这时，起动组合继 电器上的磁化线圈x2有电 流通过，其电路为：发电 机的中性点接线柱n起 动组合继电器的接线柱 n磁化线圈x2搭铁接 线柱e。 第六节 充电指示灯的控制电路 104 汽车电器设备汽车电器设备 二、利用三极管控制充电指示灯（如法国沃尔沃） 1.当点火开关s闭合时，励磁电路如下(他励)：蓄电池正极点火 开关s充电指示灯调节器发电机励磁绕组搭铁。这时，充电 指示灯亮。 第六节 充电指示灯的控制电路 105 汽车电器设备汽车电器设备 2.当发动机起动后，发电机的输出电压高于蓄电池的电 动势，二极管vd导通，同时，vd将充电指示灯短路，充 电指示灯熄灭，表示发电机正常工作。 蓄电池的充电电路为：发电机的火线接线柱bvd蓄 电池正极。 励磁电路为 (自励)：发电 机的火线接线 柱b调节器 发电机励磁绕 组搭铁。 第六节 充电指示灯的控制电路 106 汽车电器设备汽车电器设备 一、奥迪、红旗轿车所 用交流发电机电路图 1.组成：整体式交流发电机 ，用11个硅二极管，集成电 路调节器与电刷架制成一体 ，发电机外部一个火线接线 柱b+向全车供电、一个磁场 接线柱d+向励磁绕组提供励 磁电流，为调节器提供工作 电压及控制充电指示灯。 第七节 汽车交流发电机实例 107 汽车电器设备汽车电器设备 2.工作原理 1)接通点火开关s，蓄电池向发 电机提供励磁电流(他励)，励磁 电路：蓄电池正极点火开关s 充电指示灯二极管vd发电机 磁场接线柱d+励磁绕组调节 器搭铁。此时，充电指示灯亮 。 第七节 汽车交流发电机实例 108 汽车电器设备汽车电器设备 2)发动机起动后，发电机的 输出电压高于蓄电池的电动势 ，由于d+与b+电位相等，充电 指示灯熄灭，励磁电流由他激 变为自励，励磁电路如下：励 磁二极管励磁绕组调节器 搭铁。 第七节 汽车交流发电机实例 109 汽车电器设备汽车电器设备 3)当发电机的输出电压达 到调整值时，调节器中起 开关作用的晶体管截止， 励磁电流迅速下降，发电 机的输出电压也迅速下降 。当发电机的输出电压小 于调整值时，起开关作用 的晶体管立刻导通，发电 机的输出电压随之升高， 就这样，循环反复，使发 电机的输出电压稳定在调 整值范围内。 第七节 汽车交流发电机实例 110 汽车电器设备汽车电器设备 二、夏利轿车所用的整体式交流发电机的电路图 该发电机属于小型高速发电机，采用二个风扇，风扇在 发电机内部并直接焊在转子轴上，分别位于转子爪极的 两侧；采用了两 个中性点二极管。 发电机的外部有三 个接线柱：分别为 相线接线柱b、点 火接线柱ic、充电 指示灯接线柱l。 第七节 汽车交流发电机实例 111 汽车电器设备汽车电器设备 二、夏利轿车所用的整体式交流发电机的电路图 工作原理： 1)接通点火开关s，蓄电池电压经接线柱ic到集成电路 调节器，使晶体管vt1、 晶体管vt2中均有基 极电流流过，于是vt1、 vt2同时导通，励磁 电路为(他励)：蓄 电池正极发电机 接线柱b,励磁绕 组vt1搭铁。 第七节 汽车交流发电机实例 n vt2导通时，充电指示灯亮，表 示发电机不发电。充电指示灯电 路为：蓄电池正极点火开关s 充电指示灯vt2搭铁。 112 汽车电器设备汽车电器设备 二、夏利轿车所用的整体式交流发电机的电路图 2)发动机起动后，发电机的输出电压高于蓄电池的电动 势而小于调节电压时，vtl仍导通，但发电机由他励变为 自励，并向蓄电 池充电。同时，由 于p点电压输入集成 电路使vt2截止，故 充电指示灯自动熄 灭，表示发电机正 常工作。 第七节 汽车交流发电机实例 113 汽车电器设备汽车电器设备 二、夏利轿车所用的整体式交流发电机的电路图 3)当发电机的输出电压达到调节电压时，集成电路由ic 点检测到该电压时，vt1由导通变截止，励磁电流迅速减 小，发电机的输出电压随之下降；当输出电压低于调整 值时，集成电路又 使vt1导通，励磁绕 组中又有电流通过， 发电机的输出电压又 重新上升，如此反复， 发电机的输出电压将 被控制在调节电压范 围内。 第七节 汽车交流发电机实例 114 汽车电器设备汽车电器设备 二、夏利轿车所用的整体式交流发电机的电路图 vd作用：续流二极管。当在vt1截止时，用于吸收励磁 绕组中产生的自感电动势。 自诊断功能：当由 于励磁绕组断路等因 素导致发电机不发电， 尸点无电压输出时， 集成电路将使vt：导 通，充电指示灯一直 发亮，提醒驾驶员充 电系统有故障。 第七节 汽车交流发电机实例 115 汽车电器设备汽车电器设备 二、夏利轿车所用的整体式交流发电机的电路图 保护功能：当发电机的输出端月或信号输人端ic与蓄电 池的接线有断路故障时，集成电路除了具有上述自诊功 能外，同时，集成电 路可根据户点的电压 信号控制vt：的导通 与截止，将发电机的 输出电压控制在调节 电压范围内，防止失 去控制。 第七节 汽车交流发电机实例 116 汽车电器设备汽车电器设备 本次课程结束 117 汽车电器设备汽车电器设备 三、无刷交流发电机 由于没有电刷和集电环 ，所以不会因为电刷和 集电环的磨损和接触不 良造成激磁不稳定或发 电机不发电等故障；同 时工作时无火花，也减 小了无线电干扰。 无刷交流发电机分为爪 极式、感应子式、激磁 机式和永磁式四种。 第七节 汽车交流发电机实例（补充 ） 118 汽车电器设备汽车电器设备 1.爪极式无刷交流发 电机 （1）结构 （2）工作原理 第七节 汽车交流发电机实例（补充 ） 119 汽车电器设备汽车电器设备 2.感应子式交流发电机 （1）结构 大槽4个，小槽12个 （2）工作原理 转子旋转时，定子凸极中产生 脉动磁通，定子绕组中产生交变 电动势，经整流后获得直流电。 第七节 汽车交流发电机实例（补充 ） 120 汽车电器设备汽车电器设备 目前，汽车充电系基本上有两大类：一类是交流发电机 与调节器各自独立安装，采用的是普通交流发电机，另 一类是将集成电路调节器安装在发电机内部，采用的是 整体式交流发电机。这样，在进行充电系故障诊断时， 首先要明确发电机是哪种类型的，要明确发电机、调节 器、充电指示灯及充电系统线路连接的特点，然后查明 故障发生的部位。如果确属交流发电机故障，就将发电 机从车上拆下，做进一步检查与修理。 对于大多数汽车来说，充电系的电路故障现象都是根据 充电指示灯来判断，正常情况是：当打开点火开关时， 充电指示灯亮，起动发动机后，充电指示灯应熄灭。 第八节 充电系的故障诊断 121 汽车电器设备汽车电器设备 一般充电系的故障现象有以下几种情况： 1)发动机起动后，充电指示灯仍亮。 2)发动机起动后，充电指示灯亮，发动机高速运行时，充电指示灯 熄灭。 3)汽车运行时，经常烧灯泡、熔丝及各种开关等电器设备。 4)打开点火开关，充电指示灯不亮。 5)汽车运行时，发电机或传动带有异响。 第八节 充电系的故障诊断 122 汽车电器设备汽车电器设备 一、发动机起动后，充电指示灯仍亮 在检查故障时先分清调节器是否单独安装。 1调节器单独安装的情况 （1）内搭铁式交流发电机不发电的诊断方法 1）在诊断之前：先检查发电机传动带有无松滑现象。挠度： 100n力，新带约为510mm,旧带约为714mm。 检查调节器的火 线是否正常。 2）以上正常时做进一步诊断：将调节器的“+”和“f”接柱导线拆下 ，并将两线短接后起动发动机。若充电指示灯熄灭，说明调节器有 故障，更换调节器；若充电指示灯仍亮，用导线将一常火线引至发 电机磁场接柱f，起动发动机，若发电，故障在充电线路，若仍不发