第三章发电机及调节器.ppt

3 1 1发电机的功用车用交流发电机是汽车的主要电源 它与电压调节器互相配合工作 其主要任务是对除起动机以外的所有用电设备供电 并向汽车上的蓄电池充电 交流发电机的特点 1 体积小 质量轻 2 低速充电性好 3 结构简单 维修方便 4 调节器结构简单 5 干扰电波少 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 3 1 2交流发电机的类型与型号1 车用交流发电机按总体结构形式可分 1 普通式 发电机与电压调节器独立 2 整体式 电压调节器附在发电机内 3 带真空泵式 带真空制动助力泵 4 无刷式 无电刷和集电环 5 永磁式 磁极为永久磁铁制成的发电机 2 按励磁绕组的搭铁方式可分 1 内搭铁式 磁场绕组的一端 负极 直接搭 和壳体相联 2 外搭铁式 磁场绕组的一端 负极 接入调节器 通过调节器后再搭铁 3 按整流器的形式可分 1 6管交流发电机 整流器由六只整流二极管组成三相桥式全波整流电路 2 8管交流发电机 整流器由八只二极管组成的交流发电机 3 9管交流发电机 整流器由九只二极管组成的交流发电机 4 11管交流发电机 整流器由11只二极管组成的交流发电机 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 普通交流发电机 整体交流发电机 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 带泵的交流发电机 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 无刷交流发电机 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 根据中华人民共和国汽车行业标准QC T73 93 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3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 变型序号 设计序号 产品代号 电压等级代号 电流等级代号 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 第一部分为产品名称代号 交流发电机的产品代号有JF JFZ JFB JFW 普通 整体式 带泵 无刷 四种 第二部分为分类代号 即电压等级代号 用一位阿拉伯数字表示 1 12V 2 24V 6 6V 第三部分为电流等级代号用一位阿拉伯数字表示 见表1 6 第四部分为设计序号 按产品设计先后顺序 用阿拉伯数字表示 第五部分为变型代号 交流发电机以调整臂的位置作为变形代号 从驱动端看 Y 右边 Z 左边 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 表1 6发电机电流等级代号 例如 JF152表示交流发电机 其电压等级为12V 电流等级为50 59A 第二次设计 桑塔纳 奥迪100型轿车用JFZ1913Z型交流发电机是电压等级为12V 电流等级为 90A 第13次设计 调整臂在左边的整体交流发电机 3 1 3交流发电机的结构车用交流发电机多采用三相同步交流发电机和硅二极管组成 1 整体式交流发电机的结构 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 它主要由定子 转子 电刷 整流器 前后端盖 风扇及带轮等组成 电压调节器装在交流发电机后端的防护罩内 但不是交流发电机的组成部分 1 定子总成定子总成是产生和输出交流电的部件 又叫电枢 由定子铁心和定子绕组组成 如图所示 定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成 定子槽内置有三相对称绕组三相绕组联接形式 Y 形 星形 形 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 为使三相绕组中产生大小相等 相位差120 电角度 的对称电动势 三相绕组及其在定子槽内的嵌镶必须遵循一定的原则 1 每相绕组的线圈个数 每个线圈的匝数和每个线圈的节距 每个线圈的两个有效边之间所间隔的定子槽数 都必须完全相等 2 三相绕组的起端A B C 或末端X Y Z 在定子槽内的排列 必须相隔120 电角度 2 转子总成1 功用 产生旋转磁场2 组成 1 转子轴2 滑环3 爪极4 铁心 磁轭 5 磁场绕组 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 两块爪极被压装在转轴上 且内腔装有磁轭 并绕有励磁绕组 绕组两端的引线分别焊在与轴绝缘的两个集电环上 两个电刷装在与端盖绝缘的电刷架内 通过弹簧力使其与集电环保持接触 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 两个电刷与直流电源接通时 磁场绕组中便有电流流过 并产生轴向磁通 使一块爪极磁化为北极 N极 另一块爪极磁化为南极 S极 形成6对相互交错的磁极 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 当励磁绕组有电流通过时 便产生磁场 转子轴上的两个爪极分别被磁化为N极和S极 当转子旋转时 磁极交替地在定子铁心中穿过 形成一个旋转的磁场 磁力线和定子绕组之间产生相对运动 在三相绕组中产生交流感应电动势 3 整流器功用 将三相交流电变为直流电组成 六只或八只硅二极管分别焊装在两块极板 整流板 上而组成 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 整流管分为 正极管和负极管两种 1 外壳为正极 中心引线为负极的二极管 称为负极管 管壳底上注有黑色标记 安装二极管的散热板称为整流板 也称元件板 通常用合金制成以利散热 现代汽车用交流发电机都有两块整流板 安装三只负二极管的整流板 装在内侧 称为负整流板 也有个别发电机将三只负二极管安装在后端盖上 2 外壳为负极 中心引线为正极的二极管 称为正极管 管壳底上有红色标记 安装三只正二极管的整流板 装在外侧 称为正整流板 两块板绝缘地安装在一起 它与后端盖用尼龙或其他绝缘材料制成的垫片隔开且固定在后端盖上 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 在正整流板上 与正整流板连接在一起的螺栓引至后端盖外部作为发电机的电源输出端 并标记为 B A 或 电枢 4 前后端盖前后端盖的作用是支承转子总成并封闭内部构造 它由铝合金制成 具有轻便 阻磁 减少漏磁 散热性能好等特征 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 5 电刷与电刷架功用 电刷将电源引入到转子的线圈 磁场绕组 中 使内部的电磁铁 磁轭和爪极 产生较强的磁场 电刷装在电刷架内 通过弹簧与集电环紧密接触 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 电刷架根据发电机类型的不同 其安装位置也有所不同 有的安装在发电机的后端盖上 外装式 这种结构便于电刷的维护与更换 有的与整流器安装在一起 内装式 维护或更换电刷时 需将发电机后端盖上的防护罩拆下 磁场绕组 两只电刷 和发电机的联接不同 使发电机分为内搭铁型和外搭铁型两种 1 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 见图a2 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 见图b外搭铁型发电机的磁场绕组负极 负电刷 接调节器 通过后再搭铁 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 内搭铁与外搭铁交流发电机 风扇及皮带轮交流发电机的前端装有带轮和风扇 由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转 风扇一般用低碳钢板冲压而成 在发电机工作时 对发电机强制通风冷却 皮带轮一般用铸铁或铝合金铸造而成 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 2 无刷交流发电机的结构无刷交流发电机 是指没有电刷和滑环的交流发电机优点 1 没有电刷和滑环 不存在电刷与滑环接触不良导致的发电不稳或不发电故障 2 工作时无火花 也减小了无线电干扰 缺点 1 爪极间连接工艺困难 2 由于磁路中间隙加大 发电机相同输出功率下需加大励磁电流 无刷交流发电机分为爪极式 激磁机式 永磁式和感应子式四种 其中爪极式和感应子式比较常见 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 1 爪极式无刷交流发电机的结构励磁绕组不是装在转子上 而是装在后端盖上 励磁绕组不随转子转动 因此励磁电流可以直接从发电机壳体上引入 因此省去了滑环和电刷 爪板式无刷交流发电机的结构如图所示 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 励磁绕组通过一个磁轭托架固定在后端盖上 两爪极中只有一个爪极直接固定在发电机的转子轴上 另一爪极则用非导磁连接环固定在前一爪极上 当转子轴旋转时 一个爪极带动另一爪极在定子内转动 2 感应式无刷交流发电机 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 感应式无刷交流发电机由定子 转子 整流器和机壳组成 它的转子由齿轮状硅钢片铆成 其上有若干个沿圆周均匀分布的齿形凸极 而没有励磁绕组 励磁绕组和电枢绕组均安放在定子槽内 发电机内没有集电环和电刷 如图所示 当励磁绕组通入直流电后 在定子铁心中产生固定磁场 右上部 左下部为S极 左上部 右下部为N极 由于转子凸齿部分磁通容易通过 磁感应强度最大 从而形成磁极 但转子的每个凸齿是固定极性的 它对着定子右上部是N极 左上部是S极 定子的每个电枢绕组只与同极性的凸版起作用 第3章交流发电机及调节器3 1交流发电机的结构及类型 转子在不运动的磁场内旋转时 当转子凸齿对着定子凸齿时 磁通量最大 当转子槽对着定子凸齿时 磁通量最小 因此转子旋转时 定子凸齿内产生脉动磁通 在定子绕组中感应出交变电动势 将电枢绕组以一定的方式连接起来 并经整流 就可得到直流电 3 2 1交流发电机的工作原理1 发电原理 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 由发动机带动发电机转子旋转由电刷给转子通电 励磁 产生磁场 有刷交流发电机 无刷直接通电 由定子产生交变感应电动势由整流器整流为直流电输出 当外电路通过电刷使磁场绕组通电时 便产生磁场 使磁极磁化为N极和S极 当转子旋转时 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生电动势 这就是交流发电机的发电原理 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 1 交流感生电动势的频率 交流电动势的变化频率f与发电机的转速n 磁极对数p成正比 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 2 三相交流感生电动势幅值 1 交流电动势的波形近似正弦波 因转子磁极呈鸟嘴形 其磁场的分布近似正弦规律 2 三相电动势对称 因三相绕组对称安置 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 3 三相交流电动势幅值表达式 式中Em 每相电动势的最大值E 每相电动势的有效值w 电角速度 w 2 f 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 4 每相绕组中电动势的有效值 式中 K 绕组系数 和发电机定子绕组的绕线方式有关的系数 N 每项匝数 匝 f 频率 Hz 每极磁通 Wb Ce 电机常数 Ce 4 44KNp 60 称E 为相电动势 由此可见 当交流发电机结构一定时 结构常数Ce不变 相电动势E 和发电机转速 磁通成正比 2 整流原理交流发电机三相交流电经6只硅整流二极管组成的全波桥式整流电路整流后 变为直流电输出 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 1 二极管的导通原则三只正二极管 VD1 VD3 VD5 负极端连接在一起时 具有相同的电位 接在后端盖上 正极端分别接在发电机三相绕组的始端 U V W 其导通原则是某一瞬间 哪只二极管的正极电位最高 哪只二极管优先导通 三只负二极管 VD2 VD4 VD6 正极端连接在一起时 接在散热板上 负极端分别接在发电机三相绕组的始端 U V W 其导通原则是某一瞬间 哪只二极管的负极电位最低 哪只二极管优先导通 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 当t 0到t1时间内 W相电位最高 而V相电位最低 所对应的二极管VD5 VD4均处于正向导通 电流从绕组W出发 经VD5 负载RL VD4 绕组V构成回路 0 t1瞬时 在t1 t2时间内 U相的电位最高 而V相电位最低 故对应VD1 VD4处于正向导通 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 t1 t2瞬时 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 在t2 t3时间内 U相电位最高 而W相电位最低 故VD1 VD6处于正向导通 t2 t3瞬时 3 励磁方式与励磁控制形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 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 1 定义 将电源引入到磁场绕组 使之产生磁场称为励磁 2 交流发电机励磁两种方式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 2 自励 当发电机有能力对外供电时 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 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 汽车用交流发电机的励磁方法与一般工业用交流发电机不同 车用交流发电机要求在低速时能快速发电 为了使交流发电机在低速运转时的输出电压满足汽车上用电的要求 在发电机开始发电时 采用他励方式 即由蓄电池提供励磁电流 增强磁场 使电压随发电机转速很快上升 这就是交流发电机低速充电性能好的主要原因 当发电机输出电压高于蓄电池电压 发电机的转速达到1000r min左右 励磁电流便由发电机自身供给 这种励磁方式称为自励 由此可见 汽车交流发电机在输出电压建立前后分别采用他励和自励两种不同的励磁方式 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 交流发电机的励磁电路 内搭铁交流发电机 电压调节器 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 交流发电机的励磁电路 6管内搭铁交流发电机 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 交流发电机的励磁电路 6管外搭铁交流发电机 以上的电路有一个缺点 发动机熄火后 如果司机忘记关断点火开关 蓄电池会经调节器一直给磁场绕组供电 1 时间过长会烧坏磁场绕组2 会造成蓄电池过度放电 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 交流发电机的励磁电路带充电指示灯 9管内搭铁交流发电机 电子调节器 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 发电机电压小于蓄电池时充电指示灯发亮 1 提示驾驶员在发动机熄火后关掉点火开关 2 可以指示发电机是否有故障 3 2 2交流发电机的工作特性车用交流发电机的特性有空载特性 输出特性和外特性 其中以输出特性最为重要 1 输出特性 负载特性 输出电流特性 定义 U不变 对12V系列为14V 对24V系列规定为28V 其输出电流I与转速n之间的关系 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 由输出特性可以看出发电机在不同转速下输出功率的情况 它表明 1 发电机只需在较低的空载转速n1时 就能达到额定输出电压值 因此其具有低速充电性能好的优点 空载转速值是选定传动比的主要依据 2 发电机转速升至满载转速n2时 即可输出额定功率的电能 因此其具有发电性能优良的特点 空载转速值和满载转速值是使用中判断发电机技术性能优劣的重要指标 发电机出厂技术说明书中均有规定 使用中 只要测得这两个数据 与规定值相比即可判断发电机性能是否良好 3 当电动机转速升到某一定值以后 其输出电流就不再随转速的升高和负荷的增多而继续增大 因此其具有自身控制输出电流的功能 不再需要限流器 交流发电机的最大输出电流约为额定电流的1 5倍 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 2 空载特性空载特性是指无负荷时 发电机端电压与转速的变化规律 即U f n 的空载特性曲线 如图所示 从曲线可以看出 随着转速的升高 端电压上升较快 由他励转入自励发电时 即能向蓄电池进行补充充电 这进一步证实了交流发电机低速充电性能好的优点 空载特性是判定交流发电机充电性能是否良好的重要依据 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 3 外特性外特性是指发电机转速保持一定时 发电机的端电压与输出电流的关系 在经不同恒定转速的试验后 可以绘出一组相似的U f I 外特性曲线 如图所示 由此可见 1 发电机的转速越高 在相同电压下其输出电流越大或相同电流下其输出电压越高 2 当保持在某一转速时 端电压均随输出电流的增大而相应下降得较快 原因是 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 交流发电机的端电压与电动势及输出电流的关系为 发电机的输出电流增大 随着电枢反应增强 导致定子绕组中的感应电动势下降 引起端电压的下降 发电机的输出电流增加 使得发电机内压降增大 引起端电压下降 当端电压下降较多时 导致励磁电流减小 引起磁场减弱 从而导致发电机端电压进一步下降 此外 发电机输出电流随负载增加到一定值时 若再继续增加负载 输出电流不再增加 反而同端电压一起下降 因此发电机在高速运转时 如果突然失去负载 发电机的端电压急剧升高 这时发电机中的二极管以及车上的电子元件将被击穿 第3章交流发电机及调节器3 2交流发电机工作原理及特性 3 3 1交流发电机的正确使用 蓄电池的搭铁极性必须与发电机搭铁极性相同 国产及进口交流发电机均为负极搭铁 蓄电池必须负极搭铁 否则 蓄电池将通过二极管大电流放电 使二极管烧坏 发电机运转时 不能使用试火方法检查发电机是否发电 否则容易损坏二极管及其他电子元件 发现交流发电机不发电或者充电电流较小时 应及时找出故障予以排除 如长期带故障运行 发电机可能出现严重故障或损坏 一个二极管短路 将会使其他二极管和定子绕组烧坏 第3章交流发电机及调节器3 3交流发电机的正确使用 检测与维修 绝对禁止用200V以上的交流电压表检查发电机的绝缘性能 否则将损坏整流二极管及调节器中的电子元件 发电机正常运行时 切不可任意拆卸各电器的连接线 以防引起电路中的瞬时过电压损坏二极管及调节器中的电子元件或其他电子设备 蓄电池可起到电容器的作用 即可在一定程度上吸收电路中的瞬时过电压 在发动机运行过程中不要拆下蓄电池连接导线 否则容易造成发电机二极管及调节器中的电子元件的损坏 第3章交流发电机及调节器3 3交流发电机的正确使用 检测与维修 发动机熄火后 应及时将点火开关断开 否则蓄电池长期向磁场绕组放电 会使磁场绕组过热而损坏 交流发电机与电压调节器的搭铁形式必须一致 内搭铁型调节器只能与内搭铁型发电机配合使用 外搭铁型调节器只能与外搭铁型发电机配合使用 否则发电机无磁场电流而不能输出电压 交流发电机与电压调节器的电压等级必须一致 否则充电系统不能正常工作 第3章交流发电机及调节器3 3交流发电机的正确使用 检测与维修 3 3 2交流发电机的整机检测1 用万用表检测在发电机不解体时 用万用表测量各接线柱间的电阻值 可初步判断发电机是否有故障 其方法是用万用表R 1挡测量发电机F与E之间的电阻值 发电机B与E之间的电阻值 并记录下所测各值 与相应的标准值 几种交流发电机各接柱之间的电阻见表3 3比较 表3 3常用交流发电机各接柱之间电阻标准值 第3章交流发电机及调节器3 3交流发电机的正确使用 检测与维修 1 F与E之间的电阻 若超过规定值 可能是电剧与集电环接触不良 若小于规定值 可能是励磁绕组有匝间短路或搭铁故障 若电阻为零 可能是两个集电环之间有短路或者F接线柱有搭铁故障 2 B与E之间的电阻值 若示值在40 50 以上 可认为无故障 若示值在10 左右 说明有失效的整流二极管 需拆检 值为零 则说明有不同极性的二极管击穿 需拆检 若交流发电机有中性抽头 N 接线柱 用万用表R 1挡 测N与E以及N与B之间的正反向电阻值 可进一步判断故障在正极管还是在负极管 第3章交流发电机及调节器3 3交流发电机的正确使用 检测与维修 2 用实验法检测将发电机按图所示的接线方法装夹在专用试验台上 进行发电机空载试验和负荷试验 测出发电机在空载和满载情况下发出额定电压时对应的最小转速 从而判断发电机的工作是否正常 第3章交流发电机及调节器3 3交流发电机的正确使用 检测与维修 1 空载试验合上开关S1 由蓄电池供给发电机励磁电流进行他励 当发电机转速为1000r min 用转速表测量 时 对12V电系发电机电压应为14V 对24V电系发电机电压应为28V 第3章交流发电机及调节器3 3交流发电机的正确使用 检测与维修 2 负荷试验断开开关S1 发电机转为自励 合上开关S2 调节可调电阻R 在发电机转速为1000r min时 发电机电压应大于12V或24V 在发电机转速为2500r min时 电压应达到14V或28V 电流应达到或接近该发电机的额定电流 3 交流发电机的就车检验法就车实验法就是在汽车上进行的实验 关掉点火开关 临时拆下蓄电池搭铁线 将一块0 40A的电流表串接到发电机火线B接线柱与火线原接线之间 再将一块0 50V的电压表接到B与E之间 连接好蓄电池的搭铁线 启动发动机 并提高转速 当发电机转速为2500r min时 电压应在14V或28V以上 电流应为10A左右 此时打开前照灯 雨刮器等负荷 电流若为20A左右 则表明发电机工作正常 第3章交流发电机及调节器3 3交流发电机的正确使用 检测与维修 3 3 3交流发电机零部件的检测与维修1 二极管的检测与维修检测二极管时 需将每个二极管的中心引线从接线柱上拆下或焊下 用万用表R 1挡 分别将红表笔和黑表笔与二极管正 负极接触测量 然后更换表笔再测量 若两次测量值一次大 反向电阻 大于10K 一次小 正向电阻 8 10 说明二极管性能良好 若两次均测得为 说明管子断路 若均为 0 说明此管被短路 发现有二极管损坏时 若二极管是压装 静配合 在整流板上 侧可更换相同规格的二极管 若二极管是焊接在整流板上 侧建议更换整流板总成 第3章交流发电机及调节器3 3交流发电机的正确使用 检测与维修 2 定于绕组的检测与维修1 定子绕组搭铁的检测用万用表测量定子三相绕组任一端线与铁心间的绝缘电阻 阻值应为 如果电阻值读数很小 说明定子绕组搭铁 2 定子绕组断路与短路的检测定子绕组的阻值一般很小 150 200m 所以测量电阻难以检测有无短路故障 定子绕组有无短路 最好是在发电机分解以前 通过台架试验检测其输出功率进行判断 检测时 将用万用表R 1挡 两只表笔分别接定子绕组的两个引出端进行检测 若万用表均导通 说明定子绕组良好 若有一个不导通 阻值为 说明有断路故障 定子绕组的故障 建议更换定子铁芯与绕组总成 第3章交流发电机及调节器3 3交流发电机的正确使用 检测与维修 3 转子总成的检测与维修1 励磁绕组的检测用万用表测量励磁绕组的电阻值 测量时用R 1挡 将红黑两支表笔分别压在两个集电环上 如果电阻值在规定的范围 3 5 内 则说明励磁绕组良好 如果测量电阻值偏小 则说明励磁绕组匝间短路 如果测量电阻值为 则说明励磁绕组断路 测量两集电环与转子轴之间的电阻值 应指示 否则说明励磁绕组有搭铁故障 第3章交流发电机及调节器3 3交流发电机的正确使用 检测与维修 2 集电环的检测清除两个集电环之间的炭粉 观察集电环表面有无明显的沟槽 裂纹或烧蚀现象 其圆度偏差不得大于0 25mm 集电环的圆度偏差过大 或沟槽过深 或严重烧蚀 可在机床上进行加工修复 轻度烧蚀可有细砂布打磨抛光 励磁绕组的故障或集电环表面有裂纹 应予以更换转子总成 3 转子轴的检测转子轴的弯曲度不得超过0 10mm 否则应予校正或更换 4 电刷的检测电刷的高度低于7mm时更换 更换时注意电刷的规格型号要求一致 第3章交流发电机及调节器3 3交流发电机的正确使用 检测与维修 第3章交流发电机及调节器3 4新型交流发电机的结构特点 3 4 1八管交流发电机 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只是中性点二极管 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之间 对中性点电压进行全波整流 1 中性点输出电压分析 当定子绕组采用Y形接法时 中性点同样也存在正弦交流电压 当发电机带负载工作输出电流时 由于电枢反映 定子电流对励磁绕组磁场的影响 等多方面的因素 会造成交流发电机的输出电压波形发生畸变 第3章交流发电机及调节器3 4新型交流发电机的结构特点 第3章交流发电机及调节器3 4新型交流发电机的结构特点 2 八管交流发电机提高输出功率的原理 接入2支中性点二极管 当中性点电压高于整流输出电压时 共阴极组构成回路 当中性点电压低于整流输出电压时 共阳极组构成回路 第3章交流发电机及调节器3 4新型交流发电机的结构特点 第3章交流发电机及调节器3 4新型交流发电机的结构特点 接入中性点二极管能够增大发电机输出电流和功率 第3章交流发电机及调节器3 4新型交流发电机的结构特点 3 4 29管交流发电机 第3章交流发电机及调节器3 4新型交流发电机的结构特点 1 九管交流发电机结构特点9管交流发电机的基本结构和6管交流发电机相同 所不同的是整流器 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的交流发电机 其中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 3只小功率管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3章交流发电机及调节器3 4新型交流发电机的结构特点 2 充电指示灯工作情况 1 点火开关闭合时 发电机不转 整流输出为0 由蓄电池供电 充电指示灯亮 2 发动机启动后 发电机转速逐渐升高 整流输出电压也逐渐升高 指示灯逐渐变暗 当整流输出与蓄电池电压相等时 指示灯熄灭 3 当发电机故障没有输出电压时 指示灯亮进行报警 第3章交流发电机及调节器3 4新型交流发电机的结构特点 3 4 311管交流发电机 第3章交流发电机及调节器3 4新型交流发电机的结构特点 综合了八管和九管发电机的优点 3 5 1电压调节器的功用 第3章交流发电机及调节器3 5交流发电机的电压调节器 由于交流发电机的转子是由发动机驱动的 因此交流发电机转子的转速变化范围非常大 这样将引起发电机的输出电压发生较大变化 无法满足汽车用电设备的工作要求 为了满足用电设备恒定电压的要求 交流发电机必须配用电压调节器 电压调节器功用 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 第3章交流发电机及调节器3 5交流发电机的电压调节器 3 5 2电压调节器的分类按工作原理可分为 1 触点式电压调节器 1 触点式电压调节器 第3章交流发电机及调节器3 5交流发电机的电压调节器 2 晶体管调节器 3 5 2电压调节器的分类按工作原理可分为 2 晶体管调节器 第3章交流发电机及调节器3 5交流发电机的电压调节器 3 5 2电压调节器的分类按工作原理可分为 3 集成电路调节器 3 集成电路调节器 第3章交流发电机及调节器3 5交流发电机的电压调节器 3 5 2电压调节器的分类按工作原理可分为 4 数字电路调节器 4 数字调节器 电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式可分为 1 内搭铁型电子调节器 适配于与内搭铁型交流发电机 2 外搭铁型调节器 适配于与外搭铁型交流发电机 第3章交流发电机及调节器3 5交流发电机的电压调节器 各种型式调节器外形图 各种型式调节器外形图 3 5 3电压调节器的型号 第3章交流发电机及调节器3 5交流发电机的电压调节器 QC T73 93 汽车电器设备产品型号编制方法 的规定 汽车交流发电机调节器的产品型号编制规则如下 1 产品代号交流发电机调节器的产品代号有FT和FTD两种 分别表示发电机调节器和电子式发电机调节器 字母F T D分别为发 调 电的汉语拼音第一个字母 第3章交流发电机及调节器3 5交流发电机的电压调节器 2 电压等级代号该代号与交流发电机相同 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 3 结构形式代号结构形式代号用1位阿拉伯数字表示 数字 4 表示分立元件式 数字 5 表示集成电路式 4 设计代号按产品设计先后次序 用1 2位阿拉伯数字 5 变形代号用汉语拼音大写字母A B C 顺序表示 不能用O和I 例如 FTD152表示12V集成电路调节器 第2次设计 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 由交流发电机的工作原理我们知道 交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值E Ce n V 这里Ce为发电机的结构常数 n为发电机转子转速 为转子的磁极磁通 也就是说交流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 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UB保持不变 触点式电压调节器通过触点开闭 接通和断开磁场电路 来改变磁场电流If大小 晶体管调节器 集成电路调节器等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 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 3 6 1双级触点式电压调节器的工作原理触点式电压调节器目前应用并不广泛 尤其是单级触点式电压调节器基本被淘汰 现以FT61型双级触点式调节器为例 如图所示 说明其工作过程 图FT61型双级触点式调节器原理电路 1 闭合点火开关 当发电机转速很低 其端电压低于蓄电池端电压时 由于流经磁化线圈的电流不够大 磁化线圈所产生的吸力不足以克服弹簧的拉力将衔铁吸下 所以调节器低速触点K1闭合 由蓄电池向发电机提供励磁电流 他励 励磁电路为 蓄电池正极 电流表 点火开关 调节器火线接线S 低速触点K1 衔铁 调节器磁场接线柱F 发电机励磁绕组 搭铁 蓄电池负极 这种情况下 用电设备均由蓄电池供电 电流表指向 的一侧 调节器不起调节作用 2 当发电机转速升高 其端电压略高于蓄电池的端电压 但低于14V时 调节器低速触点仍闭合 发电机由他励转入自励而正常发电 励磁电路为 发电机正极 点火开关 调节器火线接线S 低速触点K1 衔铁 调节器磁场接线柱F 发电机励磁绕组 搭铁 发电机负极 与此同时 所有用电设备均由发电机供电 包括给蓄电池作补充充电 电流表指向 的一侧 调节器的工作电路为 发电机正极 点火开关 调节器火线接线柱S R1 磁化线圈 R3 搭铁 发电机负极 3 当发动机转速继续升高 发电机的电压达到第一级调压值时 磁化线圈所产生的电磁力克服弹簧力 使低速触点K1打开 但尚不能使高速触点K2闭合 其励磁电路为 发电机正极 点火开关 调节器火线接线柱S R1 R2 调节器磁场接线柱F 发电机励磁绕组 搭铁 发电机负极 由于在励磁电路中串入R1和R2 使励磁电流减小 端电压又下降 低速触点又闭合 低速触点K1重新闭合后 切去电阻R1 R2 使励磁电流再次增大 端电压再次升高 低速触点再次打开 如此循环下去 在低速触点不断开合振动下实现第一级电压的调节工作 4 当发动机转速较高 发电机的电压将超过第一级调压值 达到第二级调压值时 磁化线圈中产生的电磁力远大于弹簧力 使高速触点K2闭合 此时的励磁电路为 发电机正极 点火开关 调节器火线接线柱S R1 R2 磁轭 衔铁 搭铁 发电机负极 即励磁电路短接搭铁 于是励磁电流为 0 发电机端电压急速下降 高速触点K2重新断开 励磁电路又被接通 励磁电流又增大 电压又上升 高速触点又闭合 如此循环下去 在高速触点不断开闭振动下实现第二级电压的调节工作 5 发动机停转时 断开点火开关 发电机不发电 调节器恢复到不工作状态 即低速触点K1常闭 高速触点K2常开 电流表指针回到零位 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 3 6 2晶体管式调节器的工作原理目前 国内外生产的晶体管调节器一般都是由2 4个三极管 l 2个稳压管和一些电阻 电容 二极管等组成 再由印刷电路板连接成电路 然后用轻而薄的铝合金外壳将其封闭 与机械式电压调节器相比 具有体积小 重量轻 调节反应敏捷 无触点烧蚀触点 使用寿命长等优点 晶体管式调节器与内或外搭铁形式的发电机配套使用 也有内 外搭铁的区别 使用前一定要判断其搭铁形式 并与发电机相应的接柱正确连接 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 1 外搭铁型晶体管调节器 1 调节器基本电路三只电阻R1 R2 R3 两只三极管VT1 VT2 一只稳压二极管VS 一只二极管VD组成 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 电阻R1 R2和稳压管VS构成了信号检测电路 电阻R1和R2组成一个分压器 R1上得分压为 稳压管VS是感受元件 串联在VT1的基极电路中 并通过VT1的发射结并联于分压电阻R1的两端 以感受发电机的输出电压 并控制三极管VT1导通和截止 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 VD是续流二极管起保护作用 磁场绕组由接通转为断开状态时 F端为 B端为 经二极管VD构成放电回路 防止三极管VT2被击穿损坏 VT1是小功率三极管 NPN型 和电阻R3构成信号放大与控制电路 将电压监测电路输入的信号进行放大处理后 控制VT2的导通与截止 VT2是大功率三极管 NPN型 和发电机的磁场绕组串联 起开关作用 用来接通与切断发电机的励磁电路 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 2 稳压管工作条件 稳压管VS导通条件 稳压管VS和三极管VT1导通 稳压管VS截止条件 稳压管VS和三极管VT1截止 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 3 调节器工作过程 点火开关SW接通 发电机电压UB 蓄电池端电压时 VT1截止 VT2导通 蓄电池直接供电到磁场绕组 他励发电 发电机电压随转速升高而升高 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 发电机电压虽然升高 但如果蓄电池端电压 发电机输出电压UB 调节上限时 VT1继续截止 VT2继续导通 发电机自励且开始对外供电 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 当发电机电压升高到等于调节上限U2时 调节器开始工作 电阻R1 R2分压 UR1 UW Ube1 VS导通 VT1导通 VT2截止 磁场电路被切断 发电机输出电压迅速下降 当发电机电压下降到等于调节下限U1时电阻R1 R2分压减小 当UR1 UW Ube1 VS截止 VT1截止 VT2重新导通 磁场电路重新被接通 发电机电压上升 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 发电机电压升到调节上限时 VT2就截止 磁场电路被切断 输出电压下降 降到等于调节下限U1时 VT2就导通 磁场电路被接通 发电机电压上升 周而复始 发电机输出电压被控制在一定范围内 2 内搭铁式电子节器 内搭铁式电子调节器基本电路工作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型不一样 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 3 6 3集成电路电压调节器的工作原理集成电路电压调节器又称IC电压调节器 与分立元器件的晶体管电压调节器一样 所不同的是 在集成电路电压调节器上 所有的晶体管都集成在一块基片上 实现了调节器的小型化 并可将其装在发电机内部 减少了外部线 缩小了整个充电系统的体积 集成电路调节器可分为全集成电路调节器和混合集成电路调节器 目前国内外生产的集成电路调节器的结构大多采用混合式 即由混合电路加集成电路组成 并没有完全集成化 一般由一个集成块 一个三极管 一个稳压管 一个续流二极管和几个电阻等部分构成 例如 上海桑塔纳轿车采用的发电机调节器应用了混合电路加集成电路技术 集成电路和保护电阻共同贴在一块陶瓷基片上 封装在一个金属盒中 并和电刷架连成一体 便于安装和维修 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 1 集成电路电压调节器电压检测方法集成电路电压调节器电压检测方法分为发电机电压检测法和蓄电池电压检测法两种 1 发电机检测电路 将发电机的电压直接加在R1 R2上 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 发电机检测电路的优缺点 优点 可直接检测到发电机电压的高低 及时调节 缺点 如果发电机到蓄电池的连接有接触不良 会导致蓄电池充电不足 2 蓄电池检测电路 将蓄电池的电压直接加在R1 R2上 蓄电池检测电路的缺点 当发电机到蓄电池的连接断路或是信号线断路时 调节器将检测不到发电机的电压 而使发电机失控 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 2 集成电路电压调节器实例 图为天津夏利轿车发动机采用的集成电路调节器 该调节器有6个接线柱 其中B F P E四个接柱用螺钉直接与发电机连接 调节器接线插座内IG L两个接线柱用导线引出 该调节器具有控制发电机电压和充电指示灯两种功能 1 点火开关接通 发电机电压低于蓄电池电压时 电池电压便经点火开关 整体式交流发电机的 IG 端加到单块IG上 IG内部电路根据发电机相抽头P接线柱端检测出的电压信号 控制T1 T2导通 接通磁场电路和充电指示灯电路 磁场电路 蓄电池正极 发电机B端 磁场绕组 IG调节器F端 T1 E端 搭铁 蓄电池负极 充电指示灯电路 蓄电池正极 点火开关 充电指示灯 发电机和调节器L端 T2 E端 搭铁 蓄电池负极 此时充电指示灯亮 指示蓄电池放电 2 发电机电压上升到蓄电池电压时 发电机绕组连接的P端电压信号使IG控制的T2截止 充电指示灯熄灭 表明发电机开始自激发电 并可向蓄电池充电和向用电设备供电 4 当磁场绕组断路或磁场电路断路 或发动机停转 使发电机不发电时 此时P端电压为0 单块IG得到该信号后 便控制T2导通 充电指示灯接通而发亮 从而告知驾驶员充电系统故障 3 发电机电压上升到调节电压时 P端电压信号使IG控制T1截止 磁场电流被切断 发电机电压下降 当下降到调节电压以下时 IG又控制T1导通 磁场电路又接通 发电机电压又重升高 当电压高至调节电压时 IG调节器重复上述工作过程 T2循环导通与截止 磁场电路循环接通与切断 将发电机电压控制在某一稳定值 调节器的调节原理 第3章交流发电机及调节器3 6电压调节器的工作原理 3 6 4调节器使用时应注意的问题调节器在使用过程中应注意如下几个问题 1 调节器与发电机的电压等级必须一致 否则充电系不会正常工作 2 调节器与发电机的搭铁型式必须一致 当调节器与发电机的搭铁型式不匹配而又急于使用时 可通过改变发电机磁场绕组的搭铁型式及线路的连接来临时替代 3 调节器与发电机之间的线路连接必须正确 4 配用双级式电压调节器时 当检查充电系不充电故障时 在没有断开发电机与调节器接线之前 不允许将发电机的 与 F 或调节器的 与 F 短接 否则将会烧坏调节器的高速触点 5 调节器必须受点火开关控制 因调节器控制磁场电流的大功率管在发电机输出电压较低时就始终导通 如果不受点火开关控制 当汽车停驶时 大功率管一直导通 将缩短调节器使用寿命 而且还会导致蓄电池亏电 3 7 1双触点式电压调节器的性能检测1 触点 电阻及线圈性能检测检查触点表面是否氧化 烧蚀 电阻是及线圈有无断路 短路等故障 调节器各电阻 线圈参数符合规定 例 FT61型电压调节器 附加电阻 8 5 加速电阻 1 补偿电阻 13 调节器线圈 9 5 如检查不符合规定 则应更换新件 2 间隙的检查与调整触点式调节器各部间隙的调整数据应符合原厂要求 否则进行调整或更换 以FT61型调节器为例 衔铁与铁心之间的间隙为1 05 1 15mm 高速触点的间隙为0 25 0 3mm 如不合规定 可将触点支架上的固定螺钉松开 然后按需要将支架向上或向下移动到符合规定 并拧紧固定螺钉即可 第3章交流发电机及调节器3 7调节器的性能检测 3 调节电压测试将性能良好的交流发电机与触点式电压调节器 以FT61型为例 按如图所示连接好线路 并装夹万能电气实验台上 第3章交流发电机及调节器3 7调节器的性能检测 起动电动机后 先合上开关S1 让蓄电池给发电机提供励磁电流 待发电机自励后 再断开开关S1 闭合开关S2 调整发电机转速为3000r min 并调节可变电阻 使发电机处于低载状况 12V交流发电机负载电流为4A 24V交流发电机负载电流为2A 观察电压表 并记录调节器所维持的电压值 若不合规定 通过改变弹簧拉力的方法给予调整 直到调好为止 然后再调节可变电阻 使发电机处于半载状况 即输出电流为额定电流的一半 记录调节器所维持的电压值 低载与半载调节电压的差值应符合规定 若超过 0 5V时 可适当减小衔铁与铁心之间的气隙 若级差为负值时 可适当放大衔铁与铁心之间的气隙 第3章交流发电机及调节器3 7调节器的性能检测 3 6 2晶体管式调节器的识别与性能检测1 晶体管式调节器的识别晶体管式调节器有内搭铁型与外搭铁型之分 使用时一定要按照产品的说明 与发电机配套使用 如果在不清楚其搭铁形式的情况下 可采用如下方法加以识别 对12V系统的调节器 用一个12V蓄电池和1个12V 2W的小灯泡按图所示连接好线路 第3章交流发电机及调节器3 6调节器的性能检测 灯泡接在 E 与 F 接线柱之间发亮 而接在 B 与 F 接线柱之间不亮 说明该调节器为内搭铁式 如图a所示 反之 如果灯泡接在 B 与 F 接线柱之间发亮 而接在 E 与 F 接线柱之间不亮 说明该调节器为外搭铁式 如图b所示 如调节器是四个引出端 D B F D 试验时 可将D 与B连接为一点 再按上述方法识别 如调节器有五个引出端 D B F D L 则将L端子不接线 并将D 与B连接在一起 再按上述方法试识别 第3章交流发电机及调节器3 6调节器的性能检测 2 晶体管式调节器的性能检测对晶体管电压调节器进行性能检测时 同样要区分其搭铁极性 采用不同的检测方法 1 内搭铁式晶体管电压调节器的测试将可调直流电源与调节器按图a 所示的线路接好 逐渐提高电源输出电压 当电压达到6V左右时 指示灯点亮 继续提高电源电压 当电压达到13 5 14 5V左右时 指示灯应熄灭 熄灯时的电压即为调节器的调节电压 并与性能参数值相比较 若指示灯在电压达6V时不亮 或电压超过规定值后 指示灯仍不熄灭 则说明该调节器有故障 第3章交流发电机及调节器3 6调节器的性能检测 图a 图b 3 6 3集成电路电压调节器的性能检测集成电路电压调节器一般为内装式 检测前应先将其从发电机内拆下 并弄清楚集成电路电压调节器各引线含义 以防实验时电源极性接错 集成电路电压调节器一般有3引线和4引线两种 3引线的集成电路电压调节器采用发电机电压检测法 4引线的集成电路电压调节器采用蓄电池电压检测法 第3章交流发电机及调节器3