车辆工程系检测

郑州交通职业学院毕 业 论 文论文题目： 发电机的故障诊断与研究所属系别 车辆工程系 专业班级 21级检测19班 姓 名 000 学 号200813020140614指导教师 陈谢谢 撰写日期 2011年 05 月摘 要电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,最早产生于第二次工业革命时期，由德国工程师西门子于1866年制成，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 关键词：能源，机械能，原子核裂变，电磁感应定律，电磁力定律AbstractElectricity is the most modern society is one of main source of energy. A generator is to other forms of energy conversion into electrical machinery and equipments, first appeared in the second industrial revolution, by the engineer in Germany Siemens in 1866 was made, it by water turbine, steam turbine, diesel engine or other dynamic mechanical drive, will the water, air and fuel burning or nuclear fission energy into mechanical energy to generator, again by generator conversion into power machinery and equipment, it consists of turbine, steam turbine, diesel engine or other dynamic mechanical drive, will the water, air and fuel burning or nuclear fission energy into mechanical energy to generator, again by generator converted to electricity. Generator in industrial and agricultural production, defense, science and technology and daily life have been widely used. Generators form a lot, but its working principle is based on law on electromagnetic induction and electromagnetic force law. Therefore, its construction general principles are: with proper magnetic and conductive material form each other on electromagnetic induction of magnetic circuit and circuit, in order to generate electromagnetic power, achieve the purpose of energy conversion. Keywords: energy, energy, nuclear fission, the law on electromagnetic induction, electromagnetic force law 目 录1引言12交流发电机机直流发电机的结构及工作原理121结构及工作原理122整流原理22.3直流发电机的励磁方式32.3.1他励直流电机32.3.2并励直流电机32.3.3串励直流电机32.3.4复励直流电机32.4交流发电机的励磁方式43交流发电机直流发电机的构造43.1交流发电机的分类43.1.1按总体结构分43.1.2按整流器结构分43.1.3按励磁绕组搭铁型式分54电机的检测与维修54.1就车检测法54.1.1万用表电压档检测54.1.2外接电流表检测64.1.3试灯（汽车灯泡）法64.1.4改变发动机转速、观察大灯亮度法64.1.5下蓄电池搭铁看发动机（汽油机）是否工作法64.2车下不解体检测与判断64.2.1用小灯泡（手电灯泡）判断64.2.2万用表电压档判断74.2.3万用表电阻档检测与判断74.2.4示波器法检测与判断75故障检查与排除75.1 检查前初步症断75.2检查与排除75.2.1电刷75.2.2转子85.2.3定子85.2.4硅整流元件96故障部位及排除97总结10参考文献11致 谢121引言发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。近十多年来，由于新技术，新工艺和新器件的涌现和使用，使得发电机得到了不断的发展和完善。发电机作为汽车运行中的主要电源，担负着向起动系之外所有用电设备供电的任务，并向蓄电池充电。汽车用发电机有直流发电机和交流发电机两种，目前大多采用交流发电机。现代汽车的各种功能越来越完善，自动化程度越来越高，导致用电设备数量越来越多。因此，要求发电机应有较大的输出功率。传统的整流子换向公式的直流发电机因发电量小、体积大等原因，已经被交流发电机所取代。而且还因为交流发电机及其调节器结构简单、维护方便，若是使用得当，不但可以减少故障，还可延长使用寿命。为此，要正确使用交流发电机和调节，发现故障及时检修。2交流发电机机直流发电机的结构及工作原理21结构及工作原理交流发电机通常由定子、转子、端盖.机座及轴承等部件构成。定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).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，做切割磁感线的运动，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。直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。直流电机原则上既可工作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是约束的条件不同而已。在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入电枢，机械能从电机轴上输出，拖动生产机械，将电能转换成机械能而成为电动机，如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输出电能，电机将机械能转换成电能而成为发电机。同一台电机，能作电动机或作发电机运行的这种原理在电机理论中称为可逆原理。图2-122整流原理汽车整流器就是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。它有两个主要功能：第一，将交流电（AC）变成直流电(DC)，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。因此，它同时又起到一个充电器的作用。汽车整流器的目的是在于瞬间提供电器足够的大电流和稳定的电压，每秒12百次的点火，若电子点火装置可以得到足够的电流和电压，汽油燃烧较完全，达到省油的作用，所以对每台车的效果都不一样2。硅整流器是利用二极管的单向导电性，将交流电转换为直流电。交流发电机整流器的作用是把交流发电机产生的三相交流电换成直流电输出。在三相桥式全波整流电路中，三个正二极管的正极引出线分别同三相绕组的首端相连。在某一瞬间，只有与电位最高的一相绕组相连的正二极管导通。同样，三个负二极管的引出线也同三相绕组的首端相连。在同一瞬间，只有与电位最低的一相绕组相联的负二极管导通。这样反复循环、6只二极管轮流导通，在负载两端便得到一个较平稳的脉动的直流电压。2.3直流发电机的励磁方式2.3.1他励直流电机励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机。M表示电动机，若为发电机，则用G表示。永磁直流电机也可看作他励直流电机3。2.3.2并励直流电机并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联。作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电，作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。2.3.3串励直流电机串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源。这种直流电机的励磁电流就是电枢电流。2.3.4复励直流电机复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组。若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若两个磁通势方向相反，则称为差复励4。不同励磁方式的直流电机有着不同的特性。一般情况直流电动机的主要励磁方式是并励式、串励式和复励式，直流发电机的主要励磁方式是他励式、并励式和和复励式。2.4交流发电机的励磁方式向交流发电机定的磁场绕组供电使其产生磁场称为励磁。交流发电机的转子磁场绕组的励磁方式有两种形式，一种是有蓄电池供电，称为他励。另一种是由发电机自身所发出电能供电，称为自励。当发电机转速很低时，采用他励方式。由于转子上磁极的剩磁很弱，在低转速下仅剩磁产生的电动势不能使二极管导通，发电机不能自励发电，此时必须有蓄电池供给发电机磁场绕组电流，使发电机具有较强的磁场，以使发电机 的电动势迅速提高。当发电机的转速达到一定值后，发电机发电产生的电压达到或超过蓄电池电压，发电机开始向蓄电池充电，同时磁电流由发电机自己提供，发电机由他励发电转为自励发电。3交流发电机直流发电机的构造3.1交流发电机的分类 3.1.1按总体结构分（1）普通交流发电机。这种发电机即无特殊装置，也无特殊功能特点，使用时需要配装电压调节器。例JF132EQ140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JFZ1913Z（奥迪、桑塔纳汽车用）。（3）带泵的交流发电机。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JFB1712。（4）无刷交流发电机，不需要电刷的发电机。北京切诺基JFW18型。（5）永磁交流发电机，转子磁极为永磁铁制成的发电机。3.1.2按整流器结构分（1）6管交流发电机。（2）8管交流发电机。（3）9管交流发电机。（4）11管交流发电机。3.1.3按励磁绕组搭铁型式分（1）内搭铁型交流发电机。（2）外搭铁型交流发电机。4电机的检测与维修汽车交流发电机当发现发电机不发电或发电量不足等故障时，应首先判断故障发生在外电路还是发电机内部，若初步确定故障在发电机内部，就应将交流发电机从车上拆下来，对其进行检测、修理。应先对交流发电机进行整机测试。目的是为了判定交流发电机有无故障和故障发生在哪个部位，以便有的放矢地修理。整机测试包括：测量各接线柱之间的电阻、在万能试验台上进行空载电压和负载电流的试验、用示波器观察发电机输出波形。当怀疑发电机有故障时，可以在车上初步检测、拆下发电机不解体进一步检测。检测时所用工具可以是万用表（电压、电阻档）、一般的直流电压表、直流电流表和示波器等，也可以用汽车灯泡、手电灯泡自制小试灯等，还可通过改变汽车工作状态来检测5。硅整流发电机是汽车上两大重要电源之一，作为电源若是发生任何故障都极易对汽车的正常使用产生很大的影响。4.1就车检测法当怀疑发电机不发电时，可以不拆卸发电机，在车上对其检测，概略判断是否有故障。4.1.1万用表电压档检测将万用表旋钮旋至直流电压30V档（或用一般的直流电压表适当档），把红表笔接发电机“电枢”接柱，黑表笔接外壳，让发动机运转在中速以上，12V电气系统的电压标准值应在14V左右，24V电气系统的电压标准值应在28V左右。若测的电压为蓄电池电压，则表明发电机不发电6。4.1.2外接电流表检测当汽车仪表板上没有电流表时，可用外接直流电流表来检测。先把发电机“电枢”接柱导线拆下，再将量程为20A左右的直流电流表正极接发电机“电枢”，负极导线接上述拆下接头。当发动机在中速以上运转（不使用其他电器设备）时，电流表有3A5A充电指示，表明发电机工作正常，否则发电机不发电7。4.1.3试灯（汽车灯泡）法当没有万用表和直流电表时，可用汽车灯泡做一试灯来检测。将灯泡两端焊接适当长度的导线，并在其两端接上锷鱼夹。检测前先将发电机“电枢”接柱的导线拆下，再将试灯的一端夹住发电机“电枢”接柱，另一端搭铁，当发动机中速运转时，试灯亮度说明发电机工作正常，否则发电机不发电8。4.1.4改变发动机转速、观察大灯亮度法起动发动机后，打开大灯，让发动机转速从怠速逐渐提高到中等转速，大灯的亮度若随转速的提高而增加，说明发电机工作正常，否则为不发电。4.1.5下蓄电池搭铁看发动机（汽油机）是否工作法 当车上没有微机控制电子装置时，可以用此种方法检测。把发动机控制在中速以上，拆下蓄电池搭铁线（一般是断开蓄电池搭铁线上的控制总开关），若发动机工作正常，说明发电机发电，否则发电机有故障。4.2车下不解体检测与判断从车上拆下发电机后，可以用下述方法检查，进一步确定故障。4.2.1用小灯泡（手电灯泡）判断把手电灯泡的两端接上导线做成小试灯，接于发电机“电枢”和外壳之间。用导线将蓄电池（或相同电压的干电池）正、负极分别连接在发电机的两磁场接柱“F1”、“F2”（内搭铁的交流发电机接“F”和“搭铁”接柱）上，让蓄电池给发电机激磁。用手快速转动发动机皮带盘，小试灯说明发电机工作正常，否则发电机不发电9。4.2.2万用表电压档判断让蓄电池给发电机激磁（接线方法同21），将万用表选择在直流电压35V（或一般直流电压表适当档）档，黑、红表笔分别接“搭铁”和发电机“电枢”接柱，用手转动皮带盘，万用表（或直流电压表）指针应有摆动，否则发电机不发电。4.2.3万用表电阻档检测与判断用万用表R1电阻档，测量各接线柱之间的电阻（不同型号发电机的电阻值不同，下表为JF522A型发电机）值，与正常值比较，可以判断出发电机是否有故障10。4.2.4示波器法检测与判断 将发电机装在电器试验台上，连接好示波器与发电机之间的导线，把发电机控制在中等转速，发电机正常工作及各种故障所对应的电压波形。5故障检查与排除5.1检查前初步症断（1）检查电流表接头是否正常，表头有无损坏失灵;蓄电池是否充满，电液是否加足或蓄电池过于陈旧;三角皮带是否磨损过度和张力是否适合;充电电路内各个连接处是否松动，连接的导线有无断路，针对不同情况作相应修理。（2）若上述几项均无问题，可拆除发电机磁场接线柱与调节器之间的接线，然后用一铜线直接连接。启动发动机并逐渐提高转速。此时电流表仍无读数，则表示故障在发电机本身能发电，则表明故障在调节器11。5.2检查与排除5.2.1电刷（1）检查电刷高度。新电刷的高度是14mm，磨损过度的电刷必须更换，更换时先用“”号砂纸光面盖在滑环上，砂面对电刷，用手向下按住，并沿滑环弧面左右推动，使电刷磨出与滑环圆弧吻合的弧面，这样可以减少火花。（2）内装式电刷安装时先将两只电刷的引线接头套在两只螺钉上，再将刷架装在后端盖上并用螺母固定。然后将电刷和电刷弹簧放入刷架孔中，用弯头的钢丝将电刷往里压紧。同时用一根直径1.5mm的铁丝从后盖外轴承盖边缘旁的一个小孔中穿入，一直穿过刷架上的两个小孔，把电刷和弹簧卡住在电刷架的孔中。外装式电刷安装时先将刷架和刷架板用螺栓、螺母固定在后端盖上，等发电机全部装好后再将电刷连接片固定在刷架板上，最后将盖板装在后端盖窗口上并用螺钉固定。（3）检查新电刷在刷架孔中能否自由地上下活动，有无卡住现象，电刷上有无油污。如有卡住现象，可用细锉将电刷卡住处轻微锉去;如有油污可用蘸有汽油的布擦去。然后检查电刷弹簧的压力，按照规定电刷弹簧自由伸长 时的长度是26mm，把它压缩至14mm时弹簧压力应在5+0.75N范围内。最后检查刷架有无烧损、破裂或变形，损坏的刷架和不合格的弹簧必须更换。5.2.2转子（1）检查滑环表面是否清洁、平整、光滑、有无油污或其他物质，滑环表面有无严重烧伤、烧 黑或不平。如有油污，可用沾有汽油的布擦拭；若表面烧黑，可 用特别细的砂纸磨光；若严重烧伤或不平，则应用车床进行切削 修理。（2）将万用表两表棒搭接在滑环上，检查转子线圈的电阻值。磁场线圈正常时测得的电阻值应 符合标准，若测得的数值偏大或偏小则说明磁场线圈或磁场线圈 与滑环之间的连接线有故障，须重新连接。（3）将一个灯泡串接在220V电路中检查转子线圈是否绝缘。接上电源后一根导线接在滑环上，另一根接在转子爪极上，如灯泡发亮则表示磁场线圈 或它与滑环连接的导线已搭铁。此时须用压力机将滑环和爪极从轴中压出，重绕磁场线圈。重新压入爪极时应另车制一只内孔直径比轴略小的压圈紧压在爪极上，以防爪极松动。如果滑环与轴结合不紧密，应当更换滑环。5.2.3定子（1）用一个灯泡与蓄电池串接，分别测试定了三个接线端中的两个，如灯不亮则表示定子线圈已断路。（2）在电路中串接一个灯泡，检查定子线圈的绝缘情况，若接上电源后灯泡亮则说明定子线圈已搭铁。（3）定子出现故障一般是线圈短路或断路，如果只是表面出现故障，可以将短路处用绝缘纸垫开或将断路处重焊；果在内层则须将整个线圈拆开重绕。5.2.4硅整流元件（1）拆开硅整流元件与定子线圈间的连接线，用万用表测量各个元件。先测量压在后端盖上的反向元件，用万用表的负测试棒搭端盖，正测试棒搭元件出线头，电表指示值应在515欧姆内，如无阻值则说明元件已断路。再将两测试棒互换位置，电表指示值应在10000欧姆以上，如阻值很小则说明元件已击穿。然后再检查元件座上的正向元件，由于导电方向相反，其测试结果应与后端盖相反。（2）硅整流元件发生故障，一般不能修复，只能更换。更换时一定要选择过盈量合适的新元件，因为硅整流元件是靠外圆滚纹紧压在后端盖和元件座上的孔中，一定要保证其与元件座孔不能配合太紧，以免将元件压入孔中时元件外壳因受到过大的机械应力而变形，损坏元件内部的半导体结构；不能配合太松，导致振动后元件从孔中脱出，造成发电机不发电。另外，安装新元件前一定要查明元件有无断路或短路，并确定是正向还是反向极性元件12。6故障部位及排除故障部位故障现象故障原因检修方法皮带轮发摆、碰擦及异响安装不良、皮带轮变形校正、重新安装风扇噪声变形或皮带轮、前端盖碰擦校正、重新安装前端盖噪声、振抖端盖变形、轴承缺油润滑、挂脚孔磨大松旷修复、更换定位圈前后窜动磨损修复、更换转子总成碰擦、烧蚀、不发电安装不良、转子轴变形与定子相碰擦、线圈烧损用万用表检测、修复或更换膛或爪极定子总成转子轴运转摆振、碰擦磁极线圈、扫膛轴承磨损松旷、接触不良、转子轴变形、绝缘损坏用万用表检测、修复或更换整流端盖轴承走外圈、噪声、不发电轴承润滑不良松旷、轴承孔磨损、导线松脱修复、更换碳刷架噪声、不发电碳刷架内卡滞、接触不良、碳刷与滑环接触角不对检修调整、更换元件板不发电、发电量不足二极管击穿、接触不良用万用表检测、修复或更换硅二极管不发电、发电量不足极性装反、检查方法不妥、击穿短路、断路用万用表检测，必要时更换新件表6-17总结随着社会的进步，科技的发展，汽车的用电设备高速的发展。而发电机的作用至关重要，成为所有用电设备的核心。但随之而来的问题也成为用电设备的安全隐患，其不