【精品课件】汽车电气与维修 发电机结构与维修

汽车电气与维修备课讲义,项目三 交流发电机结构与维修,对汽车维修的学习, 大家要以轻松的心态，聚精会神、精神饱满地投入。,理解发电机发电原理与整流过程。掌握发电机结构、组成部件作用。 了解发电机类型与特点、工作原理。掌握汽车充电系统控制电路。了解充电系统常见故障及原因。,学习目标,理解调节器工作原理。掌握发电机拆装与检修步骤及方法。 掌握电源系统常见故障及排除方法。掌握调节器检修方法。掌握发电机试验方法和步骤。,学习目标,活动一 交流发电机的结构与原理,汽车电源系统主要由蓄电池、发电机、电压调节器和充电状态指示装置组成，如图所示。当发动机运行时，发电机为汽车上的点火、燃油喷射系统、照明、ECU等用电设备提供电能。 早期使用的是直流发电机，它是配合汽车上的常规铅酸蓄电池使用的。在很长的一段时间内，它能高满足汽车的需要，一直到20世纪70年代中期，随着汽车电子技术的发展和用电设备的增多，才逐渐为交流发电机所取代。 交流发电机具有体积小，重量轻，结构简单，维护方便，使用寿命长和低速充电性能好等优点。,电源系统组成图,一 、发电机作用,发电机是汽车主要电源，由汽车发动机驱动，在发动机正常工作时，发电机对除起动机以外所有用电设备供电，并向蓄电池充电以补充蓄电池在使用中所消耗电能。,（二）对交流发电机的要求 汽车发电机的形式和结构，取决于车辆电气设备和蓄电池充电所需的电能，它必须能够满足以下要求，以保证能给蓄电池充电和为汽车上用电设备供应电能：1、所有连接的负载要用直流电；2、即使全部的永久性负载都接通，也需要有足够电力为蓄电池快速充电，并维持充电状态；3、要尽量在发电机的某个转速范围内保持输出电压恒定；4、质量要轻、结构紧凑、噪声低、效率高、寿命长；5、发电机要保持牢固，能承受外来的如振动、高温、剧烈温度变化、污垢、潮湿等的各种变化。,交流电压的测量和波形,二、交流发电机工作原理 交流发电机是利用电磁感应原理产生交流电的。电磁感应是产生电的基础。其原理如下：当一个导体（导线或线圈）切割直流电磁场的磁力线时，导体内就感应出电动势，或者磁场静止而导体运动，或者磁场旋转而导体转动。其产生的感应电动势方向可用弗莱明右手定则判断。,三、普通交流发电机的结构与工作原理 普通硅整流发电机主要由三相同步交流发电机和6只二极管组成的的三相桥式全波整流器两大部分组成；主要有转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、皮带轮等部件。,交流发电机的构造,转子 定子 整流器 端盖及电刷组件 带轮及风扇,交流发电机结构图,一 转子,转子的功用是产生旋转磁场。转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成。,2 组成： 1）转子轴 2）集电环 3）爪极 4）磁轭 5）磁场绕组,转子产生旋转磁场,两个集电环分别与磁场绕组的两端相连,转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极。,N,S,转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组 (转子线圈)和磁轭。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。,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磁极。当转子转动时，就形成旋转磁场。,定子,二 定子,定子功用是产生交流电。,定子由定子铁心和定子绕组组成。,定子安装在转子的外面，和发电机的前后端盖固定在一起，当转子在其内部转动时，引起定子绕组中磁通的变化，定子绕组中就产生交变的感应电动势,定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。 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。,图3.5 交流发电机定子总成及连接方式a）定子绕组星形连接 b) 定子绕组三角形连接,交流发电机整流器作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。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,三 整流器,整流二极管的工作电流大、反向耐压值高。交流发电机整流二极管有正极管和负极管之分，引出线为正极的二极管称为正极管，引出线为负极的二极管称为负极管。如图所示。,三个正极管的外壳压装在散热板的三个孔中，这三只正极管的壳体和散热板一起成为发电机的正极，由固定散热板的螺栓(此螺栓与后端盖绝缘)通至外壳外，作为发电机的火线接线柱“B”(“S”、“十”、“A”或“电枢),三个负极管的外壳压装在后端盖的三个孔中，有些发电机装在另外一块散热板上，它们的外壳与发电机外壳一起成为发电机的负极。硅二极管的安装示意图,端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起固定转子、定子、整流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。,后端盖上装有电刷组件，有电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。,图3.9 电刷组件,四 端盖和电刷总成,交流发电机有内搭铁式和外搭铁式对于内搭铁式交流发电机，其磁场绕组直接在发电机内部搭铁，对于外搭铁式交流发电机，由于其磁场绕组是通过所配的调节器搭铁。,五 带轮及风扇 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。 发电机工作时，定子绕组和励磁绕组中都会有热量产生，温度过高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作，所以为发电机散热是必须的，为了提高散热能力，有的发电机装有两个风扇（前后各一个）。如丰田轿车的发电机。,二、发电机的分类 直流发电机和交流发电机 目前汽车采用三相交流发电机，内部带有二极管整流电路，将交流电整流为直流电，所以，汽车交流发电机输出的是直流电。三、交流发电机的电压调节器 交流发电机必须配装电压调节器才能工作，电压调节器对发电机的输出电压进行控制，使其保持基本恒定，以满足汽车用电器的需求。,3.1 交流发电机工作原理、构造及特性,3.1.1 交流发电机工作原理,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。,1.发电原理,当转子旋转时，定子绕组与磁力线有相对的切割运动，所以在三相绕组中产生频率相同，幅值相等，相位互差120电角度的正弦电动势 ，这就是交流发电机发电原理。,在交流发电机中，由于转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律，所以交流电动势的波形也近似正弦规律。,三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式： 式中 每相电动势的最大值 每相电动势的有效值 电角速度,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）,定子每相电动势的有效值的表示 -绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关 ) -每相绕组的匝数（单位：匝） 频率（单位：Hz） -每极磁通（单位：Wb） -电机结构常数（ ） -称为相电动势。 由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数 不变），相电动势 和发电机转速、磁通成正比。 n -发电机转速（单位：r/min),交流发电机整流原理图a) 整流电路图 b) 三相绕组电压波形图 c) 整流后发电机输出波形图,0t1瞬时,t1t2瞬时,t2t3瞬时,（1）二极管的导通原则 当3只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；当3只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。（2）整流过程的分析 同时导通的二极管管子总是两个，正、负管子各一个。 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,如图所示。,整流二极管导通分析,中性点电压 在定子绕组为星形连接时，三相绕组的公共结点称为中性点。从三相绕组的中性点引一根导线到发电机外，标记为“N”。“N”点电压称为中性点电压。 中性点电压的瞬时值是一个三次谐波电压,如图3.15所示，平均值为发电机输出电压（平均值）的一半，即：,理论上中性点电压:实际上中性点电压为：,交流发电机励磁方式,交流发电机开始发电时，需由蓄电池供给励磁电流，此时为它励。 当发电机达到蓄电池电压时，即由发电机自己供给励磁电流，也就是由它励转变为自励。,四、交流发电机的励磁电路,1.机械式,2.电子调节器（内搭铁）,3.电子调节器（外搭铁）,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。发电机的磁场电流由V7、V8、V9和V2、V4、V6整流后供给。,3.1.3交流发电机型号,汽车交流发电机型号由产品代号、电压等级代号、电流等级代号、设计序号、变型代号五部分组成，如图3.26所示。,交流发电机型号,1、产品代号,JF表示普通交流发电机；JFZ表示整体式（调节器内置）交流发电机；JFB表示带泵的交流发电机；JFW表示无刷交流发电机。,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。,2、电压等级代号,别克cs130发电机,四、交流发电机的种类 1、按交流发电机的总体结构分（1）普通交流发电机：使用时需要配装电压调节器的发电机。如JF132（EQ140、EQ1090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。 例如一汽奥迪、上海桑塔纳车用的JFZ1813Z型发电机；别克轿车的发动机上装配的是CS型发电机（包括CS-121、CS-130和CS-144三种不同的型号）。（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，多用于柴油机。 如JFZB292发电机。（4）无刷交流发电机：无电刷和滑环的发电机。如JFW1913型发电机。（5）永磁交流发电机：转子磁极用永磁铁制成的发电机。2、按整流器结构分四类（1）六管发电机：整流器由6只二极管组成。如东风汽车用的JF1522型发电机。CA1091用的JF1522A、JF152D型发电机。,（2）八管发电机：整流器由6只二极管和2只中性点二极管组成。例如天津夏利汽车用的JFZ1542型发电机。（3）九管发电机：整流器由6只二极管和3只磁场二极管组成。如日本日产、三菱、马自达等汽车用发电机。（4）十一管交流发电机：整流器由6只二极管、2只中性点二极管和3只磁场二极管组成。如奥迪、桑塔纳汽车用的JFZ1913Z型发电机。3、按磁场绕组的搭铁形式分为两类,内、外搭铁式交流发电机,按磁场绕组（两只电刷引线）和发电机的联接不同，把发电机分为内搭铁型和外搭铁型两种，如图3-17所示。,（1）内搭铁型发电机磁场绕组直接在发电机内部与壳体直接相连而搭铁，即两只电刷的引线一根与后端盖上的磁场接线柱“F”相连，另一根直接与发电机外壳上搭铁接线柱“-”相连，如东风汽车用的JF132型发电机。（2）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，而是通过调节器搭铁，即两电刷的接线柱均与发电机外壳绝缘，分别用“F1”和“F2”表示，如解放CA1091型车用的JF152D型发电机。4、按冷却方式分为两类（1）风冷式交流发电机：采用冷却风扇用空气加以冷却（无新鲜空气吸入管的冷却，有新鲜空气吸入管的冷却。（2）水冷式交流发电机：采用水作为冷却介质进行冷却。五、交流发电机的型号根据行业标准QC/T73-93汽车电器设备产品型号编制方法的规定，发电机的型号由五部分组成：1、产品代号 主要有四种：JF，交流发电机；JFZ，整体式交流发电机；,4、设计序号 按产品设计先后顺序，由1-2位阿拉伯数字组成。5、变形代号 以调整臂位置确定变形代号，从驱动端看，调整臂在中间位置不作标注，在右侧时用“Y”表示，在左侧时用“Z”表示。,JFB，带泵型交流发电机；JFW，无刷交流发电机。2、分类代号 是电压等级代号，“1”发电机标称电压为12V；“2” 发电机标称电压为24V。3、分组代号 是功率等级代号，用一位阿拉伯数字表示，见表3-1。,一、八管交流发电机八管交流发电机和和六管交流发电机的基本机构是相同的，所不同的是在原有六管发电机的整流器的基础上增加了2只是中性点二极管，1只正极管VD7接在中性点和正极之间，1只负极管VD8接在中性点和负极之间。对中性点电压进行全波整流，如图3-17所示。,八管交流发电机,当中性点的电压高于发电机的输出电压时，二极管VD7导通，此时电流由中性点VD7发电机的B负载任一只负极管相应相绕组中性点，形成回路。 当中性点的瞬时电压低于0V时，二极管VD8导通，此时电流经中性点任一相定子绕组相应相的正极管,发电机的B负载VD8中性点，形成回路。 这样，就能利用中性点电压来增加发电机的输出功率，在高速时，可以提高1015的输出功率。,二、九管交流发电机九管交流发电机的基本结构和六管交流发电机相同，不同之处在于整流器。九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提供励磁电流，所以称3只小功率管为励磁二极管，如图3-18所示。,图3-18 内搭铁式九管交流发电机电路图,图3-19 外搭铁式十一管交流发电机电路图,三、十一管交流发电机十一管交流发电机结构也和六管普通交流发电机相同，只是在原有6管整流器的基础上增加了2只中性点二极管和3只小功率三极管，它兼具了九管交流发电机和八管交流发电机的优点，如图3-19所示。,四、带泵交流发电机带泵交流发电机的发电机与普通交流发电机完全一样，不同的是转子轴很长并伸出后端盖，利用外花键与真空泵的转子内花键相连接，驱动真空泵与发电机转子同步旋转，给汽车制动系中的真空筒抽真空，为制动系的真空增压器提供真空源，主要用于没有真空源的柴油机（汽油机可直接从进气歧管处取得真空。制动时因节气门几乎关闭而在进气歧管中形成高真空，而柴油机无节气门）。国产JFB2525型带泵交流发电机外形如图3-20所示。,五、整体式交流发电机 整体式交流发电机将电压调节器装于交流发电机内部。一般配备集成电路调节器使用，其结构如图所示。,图3-22 双整流交流发电机,仅由原三相绕组输出。工作中高低速供电电路的变换是自动的，未增设任何机电控制装置，其工作原理分析如下： 在低速范围内，由于发电机转速低，三相绕组的串联输出，提高了发电机的输出电压，使发电机低速充电性能大大提高。在高速范围内，随着发电机转速的增大，串接的三相绕组的感抗增大，内压降增大，再加上电枢反应加强，使输出电压下降。这时原三相绕组A、B、C因内压降较小，产生的感应电流相对较大，确保高速下的功率输出。,六、双整流交流发电机双整流发电机是一种新型交流发电机，它大大改善了普通交流发电机低速充电性能和高速最大功率输出，又不增设比较复杂的控制电路，因此也没有增加充电系的故障率。如图3-22所示，双整流发电机就是在普通交流发电机三相定子绕组基础上，增加绕组匝数并引出接线头，增加一套三相桥式整流器。低速时由原绕组和增绕组串联输出，而在较高转速时，,图3-23 水冷式交流发电机外形与结构,七、水冷式交流发电机水冷式交流发电机利用水来代替风扇进行冷却，交流发电机主要的发热部位是定子，水冷式交流发电机重点冷却部分就是定子及绕组。发电机的前端盖和后端盖用铝材料制成，开有水道槽。定子及线圈绕组用合成树脂固定密封，定子与转子之间有铝质围板与水道隔离。水,道与进水管和出水管连通，进水管和出水管分别与发动机冷却水系统连通。这样，当发动机运转时，冷却水在发动机水泵的带动下循环流动，通过发电机壳体，可以有效地冷却定子线圈绕组、定子铁芯，同时也冷却转子、内藏式调节器和轴承等其它发热零部件，如图3-23所示。水冷式交流发电机与风冷式交流发电机相比，内部构造复杂了，防漏密封要求提高了，成本也会增加。同时因联接水管的问题，安装布置也受到诸多限制，自由度减少了。但是，水冷式交流发电机的发电及低噪声性能，是风冷式交流发电机无法比拟的。,3.1.4 交流发电机工作特性,1、输出特性试验,交流发电机特征,一、输出特性,指发电机向负载供电时，保持发电机输出电压恒定，发电机的输出电流与转速之间关系。,二、空载特性,发电机空载时，发电机端电压与转速的关系，称为空载特性 。,三、外特性,外特性是指转速一定时，发电机的端电压与输出电流的关系。,随着负载即输出电流的增加，发电机的端电压会很快下降，且转速越高，下降的斜率越大。,3.2 交流发电机的维护与检修,3.2.1 使用注意事项 1 交流发电机为负极搭铁。 2 不能用试火的方法检查发电。 3 发电机工作时不能拆卸火线接线柱上导线。 4 发动机熄火时应关闭点火开关，防止放电。 5 发电机不发电时应及时维修，否则对蓄电池有害。,3.2.2 交流发电机维护 1 检查发电机皮带（外观、挠度、张力）。 2 检查导线连接。 3 发电机运转有无噪音。 4 发电机能否正常发电。,一、使用注意事项 1) 蓄电池的极性必须是负极搭铁，不能接反。否则，会烧坏发电机或调节器的电子元件。 2）发电机运转时，不能用试火的方法检查发电机是否发电，否则会烧坏二极管。 3）整流器和定子绕组连接时，禁止用兆欧表或220V交流电源检查发电机的绝缘情况。,4）发电机与蓄电池之间的连接要牢靠，如突然断开，会产生过电压损坏发电机或调节器的电子元件。5）一旦发现交流发电机或调节器有故障应立即检修，及时排除故障，不应再连续运转。否则会引起其他二极管或定子绕组破坏。 6）为交流发电机配用调节器时，交流发电机电压等级必须与调节器电压等级相同，交流发电机搭铁类型必须与调节器搭铁类型相同，调节器功率不得小于发电机功率，否则系统不能正常工作。（相匹配）,7）线路连接必须正确，目前各种车型调节器的安装位置及接线方式各不相同，故接线时要特别注意；8）调节器必须受点火开关控制，发电机停止转动时，应将点火开关断开，否则会使发电机的磁场电路一直处于接通状态，不但会烧坏磁场线圈，而且会引起蓄电池亏电。9) 发电机的表面清洁,通风畅通。传动带松紧适宜(用98N力按压传动带,其挠度应在911mm左右)。,二、维护 1、车上检查：每行驶1万1.5万公里检查交流发电机在使用中，应定期进行以下检查：1）检查发电机驱动带 检查驱动带的外观：用肉眼观看应无裂纹或磨损现象，如有则应更换。 检查驱动带的挠度：用100N的力压在带的两个传动轮之间，新带挠度约为510mm,旧带约为714mm。,2）检查导线的联接 接线是否正确； 接线是否牢靠； 发电机输出端接线螺丝必须加弹簧垫。3）检查运转时有无噪声,4）检查是否发电 观察充电指示灯的熄灭情况：若充电指示灯一直亮着，说明发电机或调节器有故障，也可能是充电指示灯线路有故障，应及时维修。 用万用表直流电压档测量电压：在发电机未转动时测量蓄电池端电压，并记录下来，起动发动机并将转速提高到怠速以上转速，测量蓄电池端电压，若能高于原记录，说明发电机能发电，若测量电压一直不上升，说明发电机或调节器有故障，应及时维修。,5）当发现发电机或调节器有故障需要从车上拆下检修时，首先关断点火开关及一切用电设备，拆下蓄电池负极电缆线，再拆卸发电机上的导线接头。,3.3 电压调节器,发电机的电压也必然随着转速的变化而变化，这与用电设备和蓄电池充电要求电压恒定相矛盾。 因此，发电机必须具有调节电压的装置，以便当发电机转速变化时，自动调节发电机的电压，使电压保持一定或保持在某一允许范围内，以防发电机电压过高或者过低，烧坏用电设备，使蓄电池过充电或者使蓄电池充电不足。,二、电压调节器调压基本原理,发电机转速变化时，要使电压保持一定，只有相应地改变磁极的磁通，而磁通的大小取决于磁场电流，所以在转速变化时只要自动调节磁场电流就能使电压保持一定。电压调节器就是根据这一原理进行电压调节。,U=C n ,电压调节器的分类,图3.38 晶体管调节器和集成电路调节器a)晶体管调节器 b)集成电路调节器,随着电子技术的发展，目前交流发电机几乎全部采用电子调节器。其优点是：电压调节精度高，且不产生火花，还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点。 电子调节器有晶体管和集成电路调节器两种。,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,1外搭铁型晶体管调节器的基本电路,外搭铁式调节器,2外搭铁式电子节器的工作原理,（1）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。,(2) 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。,(3)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=UVS+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UR1UW+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。,2 内搭铁式电子调节器工作原理,2内搭铁型晶体管调节器的基本电路,3、集成电路调节器 集成电路调节器也叫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。 集成电路调节器可以分为全集成电路和混合集成电路两类。前者是将二极管、三极管、电阻、电容等电子元件同时制在一块基片上；后者则由厚膜或薄膜电阻与集成的单片芯片或分立元件组装而成。,集成电路调节器与晶体管调节器相比，体积和质量更小，故可直接装在发电机内部或壳体上成为整体式发电机的一个零件，这样就可以省去调节器与发电机的连接导线，减少了线路的损失，使调节精度更高（可0.3V）；由于取消了外接电路，发生故障的概率更小，且无需任何保养，性能更加可靠；更耐震，寿命更长；耐高温性能好，可在130的高温下正常工作。 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。它同样有内外搭铁之分，并以外搭铁居多。,夏利轿车IC调节器,该调节器有6个接线端子F、P、E三个端子用螺钉直接和发电机连接，B端用螺母固定在发电机的输出端子“B”上，IG、L两个端子用金属丝引到调节器的外部接线插座上。,磁场电流控制：VT1是大功率三极管，和磁场串联，由集成片IC控制VT1的导通与截止，从而控制磁场电路通断，使发电机电压得到控制。 充电指示灯电路：充电指示灯串接在VT2集电极上，VT2导通充电指示灯亮，VT2截止充电指示灯熄灭。 在集成片IC中有控制VT1和VT2导通和截止的电路，控制信号由p点提供，p点提供的是发电机单相电压的交流信号，其信号幅值大小可反映发电机输出电压高低。,具体工作原理如下： 1）当点火开关接通，发电机电压低于蓄电池电压时，蓄电池电压便经点火开关SW，整体式交流发电机的接线柱IG加到调节器上，调节器内部电路根据发电机三相绕组抽头P端检测出的电压信号，控制VT1、VT2导通，接通励磁线圈电路和充电指示灯电路。励磁线圈的电路为：蓄电池正极发电机B接线柱励磁线圈调节器F端VT1调节器E端搭铁蓄电池负极。充电指示灯电路为：蓄电池正极点火开关SW充电指示灯调节器L端VT2调节器E端搭铁蓄电池负极。此时充电指示灯点亮，指示蓄电池放电。,2）当发电机电压上升到蓄电池电压时，发电机相抽头P端电压信号使IC控制VT2截止，充电指示灯熄灭，表明发电机开始自励发电，并可向蓄电池充电和向用电设备供电。 3）当发电机电压上升至调节电压时，P端电压信号使IC控制VT1截止，励磁线圈电路被切断，发电机电压下降，当下降到调节电压以下时，IC又控制VT1导通，励磁线圈电路又接通，发电机电压重又升高，当电压高至调节电压时，IC调节器重复上述工作过程。通过VTl的循环导通与截止，励磁线圈电路循环接通与切断，将发电机电压控制在某一稳定值（13.3V16.3V）。,4）当励磁线圈电路断路使发电机不发电时，P端电压为零，IC得到该信号后，便控制VT2导通，充电指示灯电路接通而点亮，告知驾驶员电源系统有故障。 5）当发电机输出端B与蓄电池及正极的连接线断开时，单片集成电路仍能检测出发电机B端电压，使调节器正常工作，即可防止发电机电压过高的现象。,发动机电脑控制的调节器,送信号到电脑，调节器送发电机电压信号到电脑，电脑根据这两个信号，发送电信号到调节器，驱动调节器的控制电路工作，适时地接通和断开励磁绕组电流，从而控制发电机电压。,广州本田雅阁数字式电路调节器,在发电机内部有“P”、“F”和“E”3个接线柱，在调节器的外部有“B”、“C”、“IG”、“L”和“FR”5个接线柱，其中，“P”端接发电机定子绕组某一相上，该点电压为硅整流发电机输出直流电压的一半；“F”与磁场绕组相连，调节器由此端子控制磁场绕组通断电；“E”为搭铁端；“B”为发电机输出端接线柱；“IG”接点火开关；“L”接充电指示灯；“C”接发动机电脑，发动机电脑通过该接线柱对发电机的发电量进行控制；“FR”也接发动机电脑，发动机电脑通过该端子检测发电机的发电情况。,五、调节器的型号 根据汽车电器设备产品型编制方法（QC/T73-93）规定，发电机调节器的产品型号编制如下：1、产品代号：硅整流发电机调节器的产品代号有“FT”和“FTD”两种，即发电机调节器和电子发电机调节器。2、电压等级代号：与发电机相同。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：用1位阿拉伯数字表示，见表3-2。,4、变形代号：用汉语拼音大写字母A、B、C顺序表示注意不能用O和I例如，FT126A表示12V的双联触点式调节器，第6次设计，第一次变形；FTD152表示12V的集成电路调节器，第2次设计。,活动五 电源系统控制电路,一、传统汽车发电机控制电路 传统汽车发电机控制电路由蓄电池、发电机、调节器、电流表、点火开关和导线等组成。,汽车发电机和蓄电池按并联方式连接，发电机的励磁方式，可以从电流表上反映出来。一般采取的是电流表负极与蓄电池正极相连的形式，即若发电机他励，则电流表指针往负向偏转，指示蓄电池正在放电；反之，则表明蓄电池正在充电。 当点火开关闭合时，电流经蓄电池正极“+”电流表“-”电流表“+”点火开关调节器“+”调节器“F” 磁场绕组搭铁蓄电池负极“-”，发电机开始发电，此时电流表指针指示负值，表明蓄电池正在放电。 当发电机的输出电压达到并超过蓄电池的端电压时，发电机给蓄电池充电，此时电流由电流表正极流进，而由负极流出，电流表指示正值。,二、装备充电指示灯的电源系电路充电指示灯一般装在汽车仪表板上，在接通点火开关时，充电指示灯亮，当发动机正常运转时，充电指示灯熄灭，它具有电源系统工作指示和关断点火开关提示的双重功能。根据发电机和调节器的配备方式不同，充电指示灯的控制电路有多种形式。,图3-35 解放CA1091型汽车电源控制电路,（一）利用中性点电压控制充电指示灯1、利用中性点电压，通过起动复合继电器控制 以解放CA1091型汽车为例，其控制电路如图3-35所示。工作原理如下：,接通点火开关，若不起动发动机，发电机不转，中性点电压为0，起动复合继电器的常闭触点处于闭合状态，此时电流经：蓄电池正极“+”起动机的30接线柱电流表“-”电流表“+”点火开关充电指示灯充电指示继电器的常闭触点搭铁蓄电池负极“-”，充电指示灯亮。 起动发动机后，若发电机的端电压低于蓄电池的端电压，即发电机处于他励状态，发电机中性点有电压，此时起动复合继电器的L2线圈通电，产生电磁吸力，但此时的电磁吸力还不足以克服弹簧的弹力，故常闭触点仍处于闭合状态，充电指示灯亮，表明蓄电池对外放电。 当发电机端电压大于蓄电池电压时，发电机由他励转为自励，对外供电，此时中性点电压有电压，起动复合继电器的L2线圈通电，产生的电磁吸力足以克服弹簧的弹力，故常闭触点打开，充电指示灯熄灭，指示蓄电池充电。 此种控制方式电路简单可靠，但指示的准确程度决定于起动复合继电器的调整，一般起动复合继电器的动作电压在67V之间，释放电压在6V以下。,2、利用磁场二极管输出电压控制充电指示灯 九管或十一管交流发电机具有3只磁场二极管，采用磁场二极管后，可以省去继电器，并可控制充电指示灯的点亮和熄灭，桑塔纳2000轿车和上海帕萨特B5即采用此方式，下面以桑塔纳2000为例进行介绍。 桑塔纳2000电源系统采用11管的硅整流发电机，它集整流器和电压调节器于一体，采用内置结构，电路如图所示。,当点火开关接通时，电流由蓄电池“+”接线柱中央线路板P点火开关“30”接线柱点火开关“15”R2充电指示灯二极管中央接线板A16T1插件发电机的“D+”调节器磁场绕组搭铁蓄电池负极“-”，充电指示灯亮，指示蓄电池放电。 发动机起动后，充电指示灯两端电压为蓄电池电压与磁场二极管输出端电压“D+”的差值，随着发电机转速的升高，D+电压增高，电压差值减小，充电指示灯逐渐变暗，当交流发电机电压达到蓄电池电压时，发电机开始自励，充电指示灯应两端电位相等而熄灭，指示发电机自励。 若发动机怠速及以上转速运转，充电指示灯仍发亮，则说明交流发电机充电不正常，需及时维修。电池正极“+”电流表“-”电流表“+”点火开关调节器“+”调节器“F” 磁场绕组搭铁蓄电池负极“-”，发电机开始发电，此时电流表指针指示负值，表明蓄电池正在放电。,带隔离二极管的充电指示灯电路,这种发电机在其桥式整流电路的输出端与发电机的“B”接线柱之间装了一只或两只功率更大的二极管，称为隔离二极管，这样可以方便地设计充电指示灯电路，同时还可以避免发动机不工作而点火开关长时间接通时，蓄电池通过磁场绕组大电流放电，如图所示。,带隔离二极管的充电指示灯电路,当点火开关接通时，电流经蓄电池“+”接线柱点火开关充电指示灯调节器磁场绕组搭铁蓄电池负极，充电指示灯亮，指示蓄电池放电状态。 随着发电机转速的升高，发电机输出端电压逐渐升高，当端电压达到并超过蓄电池电压时，发电机开始自励并向蓄电池充电，此时由于隔离二极管承受正向电压而导通，将充电指示灯电路短路，充电指示灯熄灭，指示蓄电池充电状态。,（四）由发动机电脑间接控制充电指示灯图3-38为本田雅阁轿车的电源系电路，它的充电指示灯是由发动机电脑间接控制的。 该电源系统中，发动机电脑PCM根据负载的大小通过调节器的S接线柱对发电机进行控制。此外，PCM还接收FR端子检测发电机发电情况。,本田雅阁轿车的电源系电路,当发电机他励时，调节器L端子搭铁，充电指示灯点亮。电流回路为：蓄电池“+”发动机盖下熔丝/继电器盒点火开关充电指示灯发电机L接线柱搭铁蓄电池负极“-”。 当发电机自励时，交流发电机通过调节器给L端子以端电压，此时充电指示灯因两端电压差为0而熄灭。,（五）由发动机电脑直接控制充电指示灯 上海别克轿车的充电指示灯是由发动机电脑PCM直接控制的，当PCM提供电压从发电机的L端子，接通电压调节器，使发电机产生激磁，从而工作，反之，发电机不工作。如图3-39所示。,活动六 电源系统使用与维护,蓄电池、交流发电机及其调节器若使用与维护不当，不仅本身容易损坏而影响其正常使用，还容易影响汽车上的其他用电设备使用，甚至造成事故。因此，在日常的使用与维护中，应严格遵守相应规程。一、蓄电池使用与维护注意事项1、蓄电池为负极搭铁，不能接错，否则将烧坏交流发电机的整流器，并且还会对无反接保护的汽车电气设备造成损害。2、拆卸蓄电池时，应先拆下负极电缆，再拆正极电缆，安装时相反。3、注意检查蓄电池的连接电缆的牢固性，否则将因电缆松动而造成发动机不能起动、起动困难；不充电或充电电流过小；或瞬时过电压，导致电子元件损坏，甚至引起火灾等故障。,二、交流发电机与调节器的使用注意事项 交流发电机与调节器的结构简单，维护方便，若正确使用，不仅故障少而且寿命长；若使用不当，则会很快损坏。因此在使用和维护中应注意以下几点： 1、交流发电机和蓄电池的搭铁极性必须保持一致，否则，蓄电池将通过二极管放电而烧坏发电机和调节器的电子元件； 2、发电机运转时，不能用试火的方法检查发电机是否发电，否则会烧坏二极管，可采用万用表法或试灯法进行检查； 3、整流器和定子绕组连接时，禁止用兆欧表或220V交流电源检查发电机的绝缘情况，否则会损坏整流器； 4、发电机不发电或充电电流很小时，应及时排除故障，不宜长时间继续运转，否则可能烧坏整流器或定子绕组；,5、发电机与蓄电池之间的连接要牢靠，如突然断开，会产生过电压损坏发电机或调节器的电子元件；6、一旦发现交流发电机或调节器有故障应立即检修，及时排除故障，不应再连续运转；7、为交流发电机配用调节器时，必须配套：调节器的电压等级必须与交流发电机电压等级相同；调节器的搭铁类型必须与交流发电机的搭铁类型相同；调节器的功率不得小于发电机的功率，否则系统不能正常工作；8、线路连接必须正确，目前各种车型调节器的安装位置及接线方式各不相同，故接线时要特别注意； 9、发电机在工作时，不得任意拆下电路电器，否则，将由于瞬时过电压而烧坏电路中的电子元件；10、调节器必须受点火开关控制，对于未配备发电机磁场绕组保护器件的发电机，当发电机停止转动时，应将点火开关断开，否则会使发电机的磁场电路一直处于接通状态，不但会烧坏磁场线圈，而且会引起蓄电池亏电； 11、发电机皮带的挠度应符合规定。若挠度过大，发电机发电不足；挠度过小，易损坏皮带和皮带轮轴承。,三、交流发电机与调节器的维护 交流发电机在使用中，应定期进行以下检查： （一）检查发电机皮带 1、检查皮带的外观：用肉眼观看应无裂纹或磨损现象，如有则应更换。 2、检查驱动带的挠度：用30N的力压在皮带的两个传动轮之间，新带挠度约为510mm，旧的皮带约为714mm。 （二）检查导线的连接 接线是否正确；接线是否牢靠；发电机输出端接线螺丝必须加弹簧垫。,（三）检查发电机运转时有无噪声 （四）检查发电机是否发电 1、观察充电指示灯的熄灭情况：若充电指示灯一直亮着，说明发电机或调节器有故障，也可能是充电指示灯线路有故障，应及时维修。 2、用万用表直流电压档测量电压：在发电机未转动时测量蓄电池端电压，并记录下来，起动发动机并将转速提高到怠速以上转速，测量蓄电池端电压，若能高于原记录，说明发电机能发电，若测量电压一直不上升，说明发电机或调节器有故障，应及时维修。 （五）当发现发电机或调节器有故障需要从车上拆下检修时，首先关断点火开关及一切用电设备，拆下蓄电池负极电缆线，再拆卸发电机上的导线接头。,活动七 电源系统常见故障及原因分析,汽车电源系统统常见故障有：不充电、充电电流过小、充电电流过大、充电电流不稳和发电机异响等。一、不充电1、故障现象：发动机高于怠速运转时，电流表指示放电或充电指示灯亮；蓄电池很快亏电。2、故障原因：接线断开或脱落；充电指示灯接线搭铁或电流表损坏及接线错误；发电机不发电等。二、充电电流过小1、故障现象：发动机中速以上运转，充电指示灯才能熄灭或电流表指示5A以下；蓄电池经常存电不足；前照灯灯光暗淡，电喇叭声音小。2、故障原因：发电机皮带过松或沾有油污打滑；充电线路接触不良；发电机电刷与滑环接触不良，滑环脏污、烧蚀，定子线圈某相接触不良、断路或短路，转子线圈局部短路；个别二极管损坏等。,三、充电电流过大1、故障现象：在蓄电池不亏电情况下，发动机中速以上运转时，装有电流表的汽车其指示充电10A以上；蓄电池电解液消耗过快；点火线圈或发电机过热；各种灯泡经常烧毁。2、故障原因：电压调节器失调或损坏；发电机磁场线圈搭铁或导线接错。,四、充电电流不稳1、故障现象：发动机在中速以上运转，电流表指示充电但指针左右摆动或充电指示灯时亮时灭。2、故障原因：发电机皮带打滑；电源系统连接导线接触不良或插接件松动；发电机内部定子或转子线圈某处有断路或短路；滑环脏污、电刷接触不良或电刷弹簧过软、折断；电压调节器有关线路板松动或搭铁不良。五、发电机异响1、故障现象：发电机运转中发出连续或断续不正常的响声。2、故障原因：皮带松紧度调整不当；发电机轴承润滑不良或损坏；转子与定子间碰擦；发电机风扇或皮带盘与壳体碰撞。综上所述，电源系统常见故障部位及原因可用图6-40来加以描述。,活动八 交流发电机的拆装,一、JF1512交流发电机的拆装（一）解体步骤1、拧下电刷组件的两个固定螺钉，取下电刷组件，如图3-41所示； 2、拧下前后端盖的连接螺栓，轻敲前后端盖或用两个一字型螺丝刀，将前后端盖分离，如图3-42、图3-43所示；,图3-41 拆下电刷组件图,3-42 拆下前后端盖的连接螺栓,图3-43 分离前后端盖,3、从后端盖上拆下定子绕组端头，使定子总成与后端盖分离，如图3-44所示；4、拆下整流器总成，如图3-45所示；5、拆下皮带轮固定螺母，从转子上取下皮带轮、半圆键、风扇和前端盖，如图3-46所示；6、用工具取下前端盖上的轴承，解体完毕。,图3-44 拆下定子总成 图3-45 拆下整流器 图3-46 分解转子总成,二、整体式交流发电机的解体步骤1、用扭力扳手拧下发电机皮带轮的紧固螺母，取下螺母垫圈，如图3-47所示；2、用三角拉子拉出发电机皮带轮，如图3-48所示；3、拧下发电机后盖的整流器螺栓，取出后端盖，如图3-49所示；4、拧下发电机前后盖紧固螺栓，如图3-50所示；,5、用橡胶锤敲击转子轴，取下前端盖，如图3-51所示；6、取出止推垫圈和风扇叶轮，如图3-52所示；7、取出发电机转子总成，如图3-53所示；8、拧下D+端子连接线自锁螺母，取下连接线，如图3-54所示。 9、拧下D+端子固定螺母，取下绝缘件；,图3-49 图3-50 图3-51,图3-52 图3-53 图3-54,10、拧下整流器与后端的三颗紧固螺栓，如图3-55所示；11、拧下B接线紧固螺母； 12、将定子线圈、整流器和后端盖分离，如图3-56所示； 13、将调节器取下，分解完毕，如图3-57所示。,图3-55 拧下整流器紧固螺栓,图3-56 分离定子总成,图3-57 分解图,活动九 交流发电机的检修,交流发电机在使用一段时间，一般是30000Km以后，或电源系故障是由发电机引起时，应拆开进行检修。一、不解体检查当把发电机从车上拆下后，在解体前应用万用表检测发电机上各接线柱之间的阻值，以初步判断故障的大概位置。各接线柱之间的阻值参照表3-5。,测量结果分析如下： 若F与E之间阻值偏大一般为电刷和滑环接触不良或滑环脏污、磁场绕组断路；若阻值偏小或接近于0一般为磁场绕组有匝间短路或搭铁；F接线柱搭铁；滑环短路；电刷套绝缘不良。 若B（+）与F（或-）之间正向阻值很小，约10，说明有某个二极管不击穿；若接近于或等于0，说明正负极板上至少各有一个或一个以上的二极管被击穿；定子绕组与壳体短路。若正向电阻为则一般为定子绕组、调节器（二极管）连接电路之间出现断路。 若N与E（或B）之间正反向阻值均接近于0，说明至少有一只负二极管短路。二、解体后检修（一）转子的检修1、外观检查 检查滑环是否松动或移位，若有应粘牢；检查磁场绕组的引线是否折断、绝缘有无破损、引线与滑环焊接处是否断开，若有引线断开，可取一段同直径导线，将连接部位刮净绞合后，用锡焊牢，并进行绝缘处理；滑环表面应清,洁，光滑，如有轻微烧蚀，可用“00”号砂纸打磨；若滑环表面磨损严重，可少量车削加工，但要保证滑环的铜环厚度不小于1.5mm。 2、磁场绕组检查 （1）如图3-58所示，用万用表的R1档测两滑环间的电阻应为为4左右，若为零，则说明滑环或绕组短路；若阻值小于规定值但是不为0，说明磁场绕组匝间短路；若测得阻值为无穷大，则说明绕组断路或接头脱落。 （2）如图3-59所示，用万用表R10K档分别测量两滑环与转子轴的电阻，电阻值应为，否则说明磁场绕组绝缘不良。如若确认磁场绕组断路、短路或绝缘不良时，需重新绕制磁场绕组。,图3-58 磁场绕组短路检查 图3-59 磁场绕组绝缘检查,3、转子轴和轴承的检修 轴承径向跳动不大于0.1mm，轴颈磨损可用电镀等方法修复；轴颈与轴承配合间隙应为-0.01+0.02mm，轴承与皮带轮孔之间的间隙应为-0.01+0.03mm；转子轴的弯曲会造成转子与定子之间间隙过小而摩擦或碰撞，如发现发电机运转时阻力过大或有异响，应检查转子轴是否有弯曲。 如图3-60所示，用百分表检查转子轴的径向跳动量不应大于0.1mm。（二）定子