汽车电器设备与维修第3章-交流发电机ppt课件

.,第3章交流发电机,.,.,3.1交流发电机概述,3.1.1交流发电机型号及类型,1.交流发电机型号国家标准QC/T731993汽车电气设备产品型号编制方法规定，国产汽车交流发电机的型号由产品代号、电压等级代号、电流等级代号、设计序号及变型代号组成，如图3-1所示。,图3-1交流发电机型号,.,2.交流发电机类型交流发电机可按总体结构、整流器采用的二极管数量和励磁绕组搭铁形式进行分类。1）按总体结构分类,.,.,3）按励磁绕组搭铁形式分类（1）内搭铁式交流发电机。内搭铁式交流发电机励磁绕组的两端通过电刷分别引至发电机端盖上的接线柱，分别称为F接线柱和E接线柱，如图3-2（a）所示。（2）外搭铁式交流发电机。外搭铁式交流发电机励磁绕组的两端引至后端盖上的接线柱，分别称为F1和F2接线柱，且两个接线柱均与发电机的后端盖绝缘，励磁绕组需经过调节器才能搭铁，如图3-2（b）所示。,图3-2交流发电机按励磁绕组搭铁形式分类,.,3.1.2交流发电机构造目前，国内外生产的汽车交流发电机的结构基本相同，主要由转子、定子、整流器、端盖、电刷组件、风扇及带轮等组成。如图3-3所示为交流发电机解体图。,图3-3交流发电机解体图1后端盖；2电刷架；3电刷；4电刷架外盖；5整流二极管；6元件板；7转子；8定子；9前端盖；10风扇；11V形带轮,.,1.转子交流发电机的转子是产生旋转磁场的主要部件。如图3-4所示为交流发电机的转子总成。,图3-4交流发电机转子总成,.,转子主要由爪极、磁轭、励磁绕组、集电环及转子轴等组成，如图3-5所示。,图3-5交流发电机转子分解图1集电环；2转子轴；3爪极；4磁轭；5励磁绕组,.,2.定子定子又称为电枢，其是用来产生交流电动势的。定子由定子铁芯和定子绕组（定子线圈）组成，如图3-6所示。,图3-6交流发电机定子总成及连接方式,.,3.整流器交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。整流器由整流板和整流二极管（硅二极管）组成，6管交流发电机的整流器是由6只整流二极管分别压装（或焊装）在相互绝缘的两块板上组成的，6只整流二极管分为正极管和负极管两种。引出电极为正极的称为正极管，3只正极管装在同一块板上，称为正极板；引出电极为负极的称为负极管，3只负极管安装在负极板上，也可直接安装在后盖上，如图3-7所示。,图3-7交流发电机整流二极管安装示意图1正极板；2负极板,.,如图3-8所示为JF132型发电机整流器总成。,图3-8JF132型发电机整流器总成1负极板；2正极板；3散热片；4螺栓孔；5正极管；6负极管；7安装孔；8绝缘垫,.,4.端盖及电刷组件端盖一般分两部分（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，一是可有效地防止漏磁，二是铝合金散热性能好。,图3-9电刷组件1电刷架；2电刷弹簧；3磁场接线柱;4电刷,后端盖上装有电刷组件，由电刷、电刷架和电刷弹簧及磁场接线柱组成，如图3-9所示。两个电刷分别装在电刷架的孔内，借助弹簧压力与集电环保持接触。,.,5.带轮及风扇交流发电机的前端装有带轮和风扇，当发动机带动发电机高速旋转时，可使空气流经发电机内部，对发电机进行冷却。对于一些高档轿车，其发电机的功率大、体积小，为了提高散热强度，装有两个风扇（前、后各一个），且将风扇叶片直接焊在转子上，如丰田轿车的发电机。,.,3.1.3交流发电机工作原理,1.交流发电机发电原理交流发电机产生交流电的基本原理是电磁感应原理，其发电原理如图3-10所示。,图3-10交流发电机发电原理图1定子铁芯；2定子绕组；3转子；4励磁绕组；5整流二极管；6电刷组件,.,2.交流发电机整流原理交流发电机的整流原理是利用二极管的单向导电性将6只二极管组成三相桥式整流电路，把交流发电机的三相绕组感应产生的交流电变为直流电。,图3-11三相桥式整流电路及电压波形,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。三相桥式整流电路及电压波形如图3-11所示。,.,3.交流发电机的励磁随着发动机转速的提高，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励磁绕组生磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自励。交流发电机的励磁电路如图3-13所示。,图3-13交流发电机的励磁电路,.,以上的励磁电路存在一个缺陷：驾驶员如果在发动机熄火后忘记关断点火开关，蓄电池就会向发电机的励磁绕组长时间放电。为避免这点，设计了9管交流发电机，即增加了3个小功率二极管，专门用来提供励磁电流，如图3-14所示。这3个二极管称为励磁二极管。,图3-149管交流发电机电路,.,3.1.4交流发电机工作特性,1.输出特性输出特性是指当发电机端电压U不变（对12V系列的交流发电机规定为14V，对24V系列的交流发电机规定为28V）时，其输出电流I与转速n之间的关系。如图3-15所示为交流发电机的输出特性曲线。,图3-15交流发电机的输出特性曲线,.,.,2.空载特性空载特性是研究发电机在空载运行时，其端电压U随转速n变化的关系。如图3-16所示为交流发电机的空载特性曲线。,图3-16交流发电机的空载特性曲线,.,3.外特性外特性是研究当发电机转速一定时，其端电压U与输出电流I的关系。如图3-17所示为交流发电机的外特性曲线。,图3-17交流发电机的外特性曲线,.,3.2交流发电机的就车检查、拆卸与安装,3.2.1交流发电机就车检查,1.发电机传动带松紧度检查检查发电机传动带的松紧度时，应在发电机传动带轮和风扇传动带轮中间用3050N的力按下传动带，传动带的挠度应为1015mm。若过松，应松开发电机前端盖与撑杆的锁紧螺栓，向外扳动发电机进行调整，待松紧度合适后，重新旋紧锁紧螺栓。当发电机位置调节到最外极限时仍然过松，或传动带底部有磨光印痕、传动带有老化裂痕时，应及时换用同型号同规格的传动带。,.,2.发电机的噪声检查检查发电机噪声时，可逐渐加大发动机节气门开度，使发电机转速逐渐升高，同时监听发电机有无异常噪声。当有异常噪声时，应将发电机分解检修；当传动带运转有异响并伴有异常磨损时，应检查曲轴皮带轮、水泵皮带轮、发电机皮带轮是否在同一旋转平面内。3.发电机的导线连接检查（1）检查各导线端头的连接是否正确。（2）发电机B接线柱必须加弹簧垫圈紧固。（3）采用插接器连接的发电机，其插座与线束插头的连接必须锁紧，不得有松动现象。,.,4.发电机电压测试,.,3.2.2交流发电机拆卸与安装,（1）拆下冷却液膨胀罐和连接软管。（2）如图3-18所示，从节气门接头处的增压空气冷却器上拆下空气导管。（3）如图3-19所示，按箭头方向松开多楔皮带张紧器，从发电机皮带轮上取下多楔皮带，放开张紧器。,图3-18拆卸空气导管,图3-19松开多楔皮带张紧器,.,（4）如图3-20所示，拧下发电机接线柱30/B+的导线螺栓2，其拧紧力矩为16Nm，拧下接线柱D+螺栓1，其拧紧力矩为4Nm，从扎带（箭头所指）上松开线束。（5）如图3-21所示，拧下内六角螺栓1，松开六角螺母2，轻轻向一旁摆动发电机，拔出下部螺栓并取下发电机。,图3-20拆卸发电机连接导线1接线柱D+螺栓；2接线柱30/B+螺栓,图3-21拆卸发电机1内六角螺栓；2六角螺母,.,2.四缸汽油发动机汽车发电机的安装首先向后轻敲下部紧固螺栓衬套，以便将发电机装到支架上，然后按与拆卸相反的顺序装上发电机。注意检查多楔皮带安装是否正确，如图3-22所示。,图3-22多楔皮带的正确安装,.,发电机安装时应注意以下几点：,.,3.3交流发电机的解体与检修、装复及性能试验,3.3.1交流发电机解体与检修,.,定子绕组断路可用万用表进行检查。检查时，先用烙铁烫开定子绕组引线，然后将万用表置于相应挡位，如图3-23所示，使两表笔与定子绕组任意两引线相接检查，应导通。如果不导通，表明该绕组有断路之处。,图3-23定子绕组断路的检查,1.定子的检修1）定子铁芯的检修查看定子铁芯有无碰损或擦伤，如果定子铁芯损坏严重，应更换定子总成。2）定子绕组断路的检修定子绕组断路是指绕组内部中断，或绕组引线折断、脱焊，使线路不通。,.,3）定子绕组搭铁的检修定子绕组搭铁是指绕组导线绝缘层被破坏，直接与定子铁芯相连通。定子绕组搭铁也可用万用表检查。如图3-24所示，检查时，将万用表置于相应挡位，并使一表笔与定子铁芯相连，另一表笔分别跟定子绕组各引线相接，应不导通。如导通，表明定子绕组有搭铁之处。,图3-24定子绕组搭铁的检查,.,2.转子的检修1）磁场线圈断路及短路的检修磁场线圈断路是指线圈内部导线中断或引线折断、脱焊，使线路不通。磁场线圈短路是指线圈导线绕组被破坏，造成部分线圈匝间相通，使线圈电阻值减小。磁场线圈的断路及短路可用万用表检查。如图3-25所示，检查时，将万用表置于相应挡位，使两表笔与两集电环相接，并查看仪表读数。其电阻值应为3050，如果电阻值小于规定值，表明磁场线圈短路；如果电阻值为无穷大，表明磁场线圈断路。,图3-25磁场线圈断路及短路的检查,.,2）磁场线圈搭铁的检修磁场线圈搭铁是指线圈、线圈引线或集电环绝缘被破坏，直接与转子轴或爪形磁极相连通。磁场线圈搭铁可用万用表检查。如图3-26所示，检查时，将万用表置于相应挡位，使一表笔与集电环相连，另一表笔与爪形磁极或转子轴相连，并查看仪表读数，其数值应为无穷大，否则为有搭铁故障。,图3-26磁场线圈搭铁的检查,.,3）集电环及转子轴的检修检查集电环表面有无裂痕和烧蚀现象，如果损伤轻微，可用砂布打磨光洁；如果出现沟槽，但集电环的厚度不小于2mm，可装在车床上进行精车，然后用砂布打磨光洁；如果损伤严重，应换装新集电环或更换转子总成。若转子轴弯曲变形，可装在车床或放在V形块上，用百分表检查其径向跳动，跳动量应不大于0.1mm，否则，转子轴应放在压力机上矫直；当弯曲较大不能矫直时，应更换转子总成。4）电刷组件的检修检查电刷架有无破损、裂纹，电刷在电刷架内是否活动自如，如有破损、裂纹或电刷在电刷架内运转受阻，应更换电刷架。检查电刷弹簧是否变形、折断或老化失弹，如果弹簧折断或严重变形，应更换。,.,3.3.2交流发电机装复与性能试验,1.交流发电机装复装复前，应将合格轴承填充润滑脂，其填充量不宜过多，为轴承空间的2/3较合适。如果轴承润滑脂过量时，则容易溢出，溅在集电环上，造成电刷接触不良。交流发电机装复的主要步骤如下：（1）先将转子和前端盖、定子与后端盖分别装合。（2）连接整流器二极管与定子绕组。（3）将电刷和弹簧装入电刷架内，用直径为1mm左右的钢丝插入后端盖和电刷架的小孔中挡住电刷，将两端盖装合在一起，并拧上对销螺钉，抽出钢丝，使电刷压在集电环上。,.,2.交流发电机性能试验1）测量各接线柱之间的电阻利用万用表的R1挡测量“F”与“”接线柱之间的电阻值，如图3-27所示。如果两者之间的阻值过大，表明电刷与集电环接触不良或励磁绕组断开；若阻值过小，则表明励磁绕组有短路的情况。,图3-27各接线柱之间电阻的测量,.,2）空载转速的测试空载转速的测试在试验台上进行，接线方法如图3-28所示。,图3=28交流发电机的空载和满载测试,.,4）用示波器观察输出电压波形当交流发电机有故障时，其输出电压的波形将出现异常，因此根据输出电压波形可以判断交流发电机内部二极管及定子绕组是否有故障。交流发电机出现各种故障时，输出电压的波形如图3-29所示。,图3-29交流发电机出现各种故障时的电压波形,3）满载转速的测试有些故障在没有电流输出的情况下是表现不出来的，所以在对发电机进行空载转速测试后，应再进行满载转速测试。满载转速测试可以接着空载转速进行，见图3-28。,.,3.4交流发电机的电压调节器,3.4.1电压调节器类型,1.按工作原理分类1）触点式电压调节器触点式电压调节器是一种机械式电压调节器。常用的触点式电压调节器有单级振动式调节器、双级振动式调节器和具有充电继电器的双联式调节器等多种形式。2）晶体管式电压调节器晶体管式电压调节器利用晶体管的开关作用，控制发电机励磁电路的通、断，调节励磁电流和磁极磁通，在发电机转速变化时保持其端电压恒定。,.,3）集成电路式电压调节器集成电路式电压调节器又称为内装式电压调节器，其组成与工作原理和晶体管式电压调节器基本相同，但电路中的所有元件都组合在同一个半导体基片上，形成一个独立的、相互不可分割的电子电路，即集成电路。4）计算机控制的电压调节器计算机控制的电压调节器是现代轿车采用的一种新型电压调节器，由电负载检测仪测量系统总负载后，向发动机控制单元发送信号，然后由发动机控制单元控制电压调节器，适时地接通和断开励磁电路，既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，提高燃油经济性。2.按搭铁形式分类电压调节器按搭铁形式的不同可分为内搭铁式（与内搭铁式交流发电机配套使用）和外搭铁式（与外搭铁式交流发电机配套使用）两种。,.,3.4.2电压调节器结构与工作原理,1.晶体管式电压调节器结构与工作原理1）内搭铁式晶体管电压调节器结构与工作原理内搭铁式晶体管电压调节器如图3-30所示，其由电阻R1、R2、R3，晶体管VT1、VT2，稳压管VS及二极管VD组成。,图3-30内搭铁式晶体管电压调节器及发电机电路图,.,2）外搭铁式晶体管电压调节器结构与工作原理外搭铁式晶体管电压调节器内部电路可简化成如图3-31所示的基本电路。,图3-31外搭铁式晶体管电压调节器及发电机电路图,.,2.集成电路式电压调节器的结构集成电路式电压调节器是利用集成电路（IC）组成的调节器，可分为全集成电路式电压调节器和混合集成电路电压调节器两类。前者是将二极管、晶体管、电阻、电容等电子元件同时制成在一块硅基片上；后者是用厚膜或薄膜电阻与集成的单片芯片或分立元件组装而成的，使用最广泛的是厚膜混合集成电路式电压调节器。,.,3.计算机控制的电压调节器的结构与工作原理如图3-32所示为广汽本田雅阁轿车直列4缸发动机配用的发电机及电压调节器电路图，发电机整流器为8个二极管，调节器为内装式外搭铁型，由发动机控制单元控制。,图3-32广汽本田发电机及电压调节器电路图C、FR接电源；L接充电指示灯；IG接点火开关；B发电机输出接线柱,.,3.4.3电压调节器的检测1.晶体管式电压调节器的检测用万用表测量各接线柱间的电阻，判断调节器是否出现故障，电阻的大小因调节器的型号不同而不同，应符合出厂规定，或与技术状况良好的调节器进行对比，来判断调节器技术状况。1）测B与F间的电阻用万用表欧姆挡测量B（）与F间的电阻，正向电阻为500750，反向电阻为57.5k。2）测B与E间的电阻用万用表欧姆挡测量B（+）与E（）间的电阻，正向电阻为1.61.8k，反向电阻为34k。3）测F与E间的电阻用万用表欧姆挡测量F与E（）间的电阻，正向电阻为550600，反向电阻为45k。,.,2）动态验证法如图3-33所示，用一个12V蓄电池，在其正极上接一个测试夹，另一个测试夹夹在电压调节器B（）上，在两个测试夹之间接一个25W/12V的白炽灯泡，也可将灯泡用测试夹夹在两电刷之间。,图3-33大众轿车发电机电压调节器性能动态验证法,2.集成电路式电压调节器的检测1）测量端子电阻法用万用表在不同挡位及用不同的万用表测得正常集成电路式电压调节器各端子间的正、反向电阻（列成表格），对照阻值即可判别被测试的电压调节器的性能。,.,3.5交流发电机常见故障诊断与排除,3.5.1充电系统不充电1.故障现象发动机以中速以上速度运转时，电流表指示不充电，充电指示灯不熄灭，电压表指示11V以下，运行中汽车上的蓄电池长期亏电。如果该汽车没有电流表或电压表，仅有充电指示灯且指示灯由继电器控制时，应该用自备的3050A车用电流表进行验证。测量时可将其串接在总熔断器或易熔线插接处。2.故障产生原因（1）发电机传动带太松或沾油打滑。（2）发电机励磁回路不通。（3）发电机不能发电。,.,.,1.故障现象在蓄电池亏电的情况下，发动机各种转速时的充电电流都比较小，或者蓄电池经常存电不足，前照灯灯光偏暗，电喇叭声音小，起动机运转缓慢无力。2.故障产生原因（1）充电线路接触不良，接触电阻大。（2）风扇传动带打滑，发电机转速过低。（3）个别二极管损坏。（4）集电环被污染，电刷与集电环接触不良，导致励磁电流过小。（5）发电机定子绕组连接不良，有短路或断路故障；转子绕组局部短路，转子与定子刮碰或气隙不当。（6）电压调节器故障。,3.5.2充电系统充电电流过小,.,3.故障诊断与排除若蓄电池存电充足，电压调节器性能优良，蓄电池充电电流很小，甚至小到零均属正常。此时可按几下电喇叭，打开前照灯，若充电电流仍然很小，说明充电系统有充电电流过小故障，此时应进行如下操作：（1）检查传动带是否过松，传动带是否沾油打滑，清洁发电机接线柱，查看接线是否可靠。（2）拆下发电机电枢和励磁接线柱上的导线，用试灯的两根导线分别接发电机电枢和励磁接线柱，起动发电机，逐步