交流发电机及调节器工程课件讲解

2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,1,概述 交流发电机的构造 交流发电机工作原理 交流发电机的特征 硅整流发电机调节器 典型汽车的充电系电路及故障诊断 与排除,/baqi/80.html,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,2,本章介绍了汽车用交流发电机及调节器结构、工作原理、充电系电路及检测维修方法，通过对学习内容的阅读有了感性认识后，再通过自学参考资料加深对学习内容的理解，然后进入实践课堂观看（或去到实验室亲手对）实物的拆装、检测、试验操作技能的训练，以便进一步掌握其结构、工作原理和检测维修方法。,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,3,第一节 概述 第二节 交流发电机的构造 第三节 交流发电机工作原理 第四节 交流发电机的特征 第五节 硅整流发电机调节器 第六节 典型汽车的充电系电路及故障 诊断 与排除,目录,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,4,第一节 概述,交流发电机特点：与直流发电机相比 体积小，重量轻，结构简单，维修方便，使用寿命长 汽车用交流电的分类： 1、按总体结构分： (见图2-1) （1）普通交流发电机 EQ1090：JF132 CA1091：JF1522A （2）整体式：内装调节器。 奥迪、Santana:JFZ18132 (3)带泵交流发电机：带真空制动助力泵的交流发电机。 JFB1712 （4）无刷交流发电机：无电刷，滑环。JFW14X （5）永磁交流发电机：转子磁极采用永磁材料。,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,5,2、按磁场绕组搭铁方式分：,（1）内搭铁式 EQ1090：JF132 （2）外搭铁式 CA1091：JF152D、JF1522A 3、按装用的二极管数量分： （1）六管交流发电机：JF132、JF1522A、JF152D （2）八管交流发电机：二个中性点二极管 TJ7100、TJ7100U：JFZ1542 （3）九管交流发电机：三个磁场二极管 BJ1022：JFZ141 （4）十一管交流发电机：二个中性点、三个磁场二极管 Santana:JFZ18132,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,6,第二节 交流发电机的构造,一、普通型交流发电机 三相同步交流发电机+整流器（六只硅二极管构成三相桥式全波整流器） （一）转子：见图2-6。 发电机的磁场部分,见图2-7。 两块爪极+磁场绕组+滑环 形成两对相互交错的磁极, （二）定子：见图2-8A 功用：产生感应电动势 钉子铁芯+三相定子绕组 相临两相间绕组线圈的起端（或末端）相临两个槽（或8个槽），即三相绕组的各起端A、B、C分别放入1、3、5槽（或1、9、17槽）。 即能保证三相绕组相临之间相差120电角度。,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,7,三相绕组的连接方法：星形接法（）：大多采用 三角形接法（） (三)整流器： 作用：将发电机定子绕组产生的三相交流电变换为直流电。 组成：六只硅整二极管+散热板（安装二极管）。 负极管系：压装在发电机后端盖上，引线为负极，外壳为正极。 负极管系：压装在散热板上，引线为正极，外壳为负极。 散热板（螺栓）火线接柱“B”（”+”A”或“电枢”接柱） 新型：正散热板 负散热板,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,8,（四）端盖和电刷总成,电刷总成：两只电刷+电刷弹簧+电刷架 端盖：铝合金（非导磁性材料） 交流发电机：内搭铁：两电刷引线中一根与磁场接线柱“F”相连； 另一根接搭铁“-”。见图2-13a 外搭铁：两只电刷均与发电机绝缘，见图2-13b 与“F+”、”F-”（或“DF+”“DF-”）相连。 二、整体式交流发电机 特点：将集成电路调节器与交流发电机合为一体。 如 Santana、AUDI100、北京切诺基、天津夏利、丰田、三菱、 马自达。 Santana交流发电机接线柱 D+：激磁电流接线柱 B+：输出接线柱 -：搭铁（外壳）,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,9,三、无刷交流发电机,转子上没有励磁绕组，省去了滑环、电刷，结构简单，外形尺寸小，故障少，维护简单。 1、爪极式无刷交流发电机 JFW14,见图2-18 磁场绕组固定在后端盖，两个爪极直接固定在转子轴上。 2、带有激磁机的无刷交流发电机:见图2-19 3、永磁式无刷交流发电机, 永磁发电机电压控制原理图图2-20 四、外搭铁交流发电机 1、内搭铁：磁场电流经搭铁与发电机“-”接线柱构成搭铁回路。,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,10,激磁电流调节器“F”（发电机磁场接柱）发电机磁场绕组电刷搭铁（“-”接线柱）,2、外搭铁：激磁电流一般经调节器的功率三极管构成搭铁回路。 激磁电流“F1” 磁场绕组“F2” 调节器搭铁 如：CA1092、北京切诺基、Santana、AUDI （整体式）,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,11,五、八管、九管、十一管交流发电机,（一）八管交流发电机：见图2-14 加装2只中性点二极管（用以提高交流发电机的输出功率），利用中性点电压来增加交流发电机的输出电流（增加10%）。 （二）九管交流发电机：9管交流发电机电路见图2-16 增装三支激磁二极管 作用：一、在交流发电机建立电压后，向磁场绕组提供磁场电流。 二、控制充电指示灯。 如：捷达、高尔夫、神龙、富康、依维克、小解放。 （三）十一管交流发电机：如图2-17 增加3只激磁二极管、2只中性点二极管。 如：Santana、AUDI、丰田皇冠,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,12,第三节 交流发电机工作原理,一、发电机原理 三相绕组中电动势的瞬时值方程式为： 频率相同，幅值相等，相位差120电角度。 定子三相绕组的接法有两种: （1）星形接法 IL=I I L-线电流 I-相电流,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,13,（2）三角形接法中 0UL=U 二、整流过程,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,14,发电机输出直流的平均值 U=1.35UL=2.34U UL ：线电压有效值 U ：相电压有效值 中性点电压 U：发电机直流输出电压 三、自激过程和激磁方式,他激：发电机低速运转，其电压还未达到蓄电池充电电压时,自激：发电机高速运转，其电压已达到蓄电池充电电压时,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,15,1他励 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。这种供给磁场电流的方式称为他励发电。,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,16,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,17,2自励 随着转速的提高，发电机的电动势逐渐升高并能对外输出，一般在发动机怠速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磁场绕组生磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自励。 由于在发动机转速低时交流发电机不能自励发电，所以低速时采取他励发电，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以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。 交流发电机的励磁电路如图2-24。,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,18,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,19,第四节 交流发电机的特征,一、输出特征 发电机输出电压U=常数时，发电机的输出电流与转速之间的关系。 n1：空载转速 n2 ：满载转速,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,20,二、空载特征 发电机空载时（I=0时），发电机电压与转速之间的关系（U=f(i)）. 如图2-27 所示,三、外特征 转速一定时，发电机的端电压与输出电流的关系,40,30,20,10,10,20,30,40,U（V）,0,I（A）,1000,1500,2000r/min,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,21,第五节 硅整流发电机调节器,触点式调节器,半导体式调节器,单级式（一对触点）,双级式（两对触点）,晶体管式,集成电路式,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,22,一、触点式调节器 以电磁线圈为敏感元件，利用发电机不同转速时的电压变化，使触点断续接触，来控制流过发电机励磁绕组的励磁电流，从而达到自动稳定发电机输出电压的目的。,1、双级式电压调节器： FT61型（EQ1090） P52 图 2-30 （1）低速触点K1闭合时（常闭触点） 励磁电路：,蓄电池正极,A,点火开关,调节器点火接柱,K1,动触点,磁轭,调节器磁场接柱,励磁绕组,搭铁,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,23,（2）发电机电压达第一级调节电压（14V）时：K1打开、K2仍开启 励磁电路：,（3）发电机高速运转，发电机输出电压第二级调节值（14.5V）时，K2闭合。励磁绕组两端搭铁。 励磁电路：,蓄电池+,SW,磁场绕组,磁场接柱,R2,调节器点火接柱,R1,搭铁,A,搭铁,磁场绕组,磁场接柱,磁轭,动触点,K1,搭铁,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,24,二、晶体管调节器,优点： （1）调节黏度高。 （2）结构简单，工作可靠，故障少。 （3）使用中无需维修。 （4）能适应大功率发电机的需求。 （5）工作中不会产生火花，无线电干扰小。 （一）晶体管调节器的基本原理 利用晶体三极管的开关特征。 根据发电机输出电压的高低，控制晶体三极管的导通和截止。 组成：功率开关三极管（V2）、信号放大（V1）和控制电路 （VD）、电压信号（R1）的检测电路等三部分电路。 图2-32内搭铁晶体管调节器的基本电路。,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,25,(二)晶体管调节器实例： 1、国产JFT106型晶体管调节器：231b为 JFT106型晶体管调节器工 作原理图。 电压信号的检测电路：R1、R2、R3 控制及放电路：VD1、VD2、V1、V2 功率开关三极管：V3 V1截止、V2导通、V3导通 2、JFT126A型晶体管调节器,（三）集成电路调节器的电压检测法： 1、发电机电压检测法：发电机电压检测电路见图3-32a 检测点P加到稳压管VD1两端的反向电压与发电机的端电压VB成正比。 2、蓄电池电压检测法：图2-38 （四）集成电路调节器实例： 图233a所示为天津夏利轿车发电机使用的集成电路调节器外形图，该发电机为整体式交流发电机，调节器为内装式外搭铁型。,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,26,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,27,第六节 典型汽车的充电系电路及故障诊断与排除,一、典型汽车的充电系电路 1、解放汽车的充电系电路 CA1091、CA1092：JF152D、JF1522A 发电机 JFT106、JFT124 调节器 （1）充电系统工作原理 激磁电流的方向 调节电压值13.8-14.6V （2）充电指示灯工作原理：P435 图10-8 2、夏利轿车的充电系统：8管整流式发电机 P76 图2-58 发电机未转动时、SW闭合：Tr1、Tr2导通 发电机中高速转动时： Tr1、Tr2截止 3、北京切诺基吉普车的充电系统 图 2-61,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,28,4、带磁场继电器充电系电路 防止蓄电池长期通过发电机励磁绕组和电压调节器线圈放电。 P78 图2-62 起动按钮,5、装用九管交流发电机的汽车充电系统： 依维克、奥拓、神龙、富康、小解放 6、奥迪、桑塔纳轿车的充电系统 P80 图2-64,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,29,二、充电系故障诊断与排除,（一）不充电： 发电机故障：励磁绕组、三相绕组、短路、断路、搭铁 调节器故障：断路 （二）充电电流过大： 调节器故障 ： 触点式：弹簧张力过大、铁芯与衔铁气隙过大 晶体管式：大功率三极管始终导通 （三）充电电流过小： （1）皮带松旷 （2）发电机故障：电刷滑环接触不良、励磁绕组局部短路、定系绕组一相断路等 （3）调节器故障： 触点式：弹簧拉力小 晶体管集成电路：,2019/4/30,山东农业大学机电学院郭新民,30,（四）交流发电机过热： （1）轴承润滑不良 （2）转系与定系摩擦 （3）与发电机不匹配 （五）充电电流不稳： （1）交流发电机故障：电刷滑环接触不良，连接松动 （2）调节器故障：触点有油污、 烧蚀、接触不稳定、内部连接松动、搭铁不稳 （3）皮带打滑 （4）电流表