学习情境二交流发电机的检测与维护

学习情境二交流发电机的检测与维护第1页，共93页，2023年，2月20日，星期四学习目标：为了完成交流发电机的检测与维护任务，必须掌握交流发电机的构造、主要部件的作用及工作原理；交流发电机的拆装方法；交流发电机的整机检测及解体后主要部件的检测方法；了解发电机充电指示灯的作用及控制方法；掌握交流发电机常见故障的诊断及排除方法等知识。第2页，共93页，2023年，2月20日，星期四情境描述售后服务经理接到客户有关发动机起动后充电指示灯仍亮，或有时打开点火开关，充电指示灯不亮的维修的任务，递交给学员检修发电机的任务，要求检查发电机各零部件的破损程度，确定是否可再用，进行组装，进行试验并排除可能出现的故障。制定学习和维修计划，完成此任务。零部件检修的相关信息要告知经理，得到经理的确认后，提交一份分析报告并归档。第3页，共93页，2023年，2月20日，星期四相关知识交流发电机的基本知识充电系的常见故障及各零部件的检修方法交流发电机与调节器的使用及维护第4页，共93页，2023年，2月20日，星期四基本知识——

概述一、发电机的功用发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。第5页，共93页，2023年，2月20日，星期四二、汽车发电机的分类汽车用发电机可分为：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。第6页，共93页，2023年，2月20日，星期四交流发电机在车上的安装位置第7页，共93页，2023年，2月20日，星期四三、交流发电机的构造

（普通）交流发电机的结构分以下几部分:

转子定子端盖整流器电刷组件带轮风扇第8页，共93页，2023年，2月20日，星期四

转子1．

功用：产生旋转磁场2．

组成：

1）转子轴

2）集电环

3）爪极

4）磁轭

5）磁场绕组第9页，共93页，2023年，2月20日，星期四转子——产生旋转磁场第10页，共93页，2023年，2月20日，星期四转子——产生旋转磁场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。如下页图所示当转子旋转时，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。第11页，共93页，2023年，2月20日，星期四交流发电机的磁路1—磁轭2—磁场绕组3、4—磁极5—定子铁心6—钉子绕组7—轴8—漏磁通第12页，共93页，2023年，2月20日，星期四定子（又叫电枢）1．

功用：产生交流（交变）电动势2．

组成：

1）定子铁心

2）定子绕组第13页，共93页，2023年，2月20日，星期四

定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。定子绕组有三组线圈，对称的嵌放在定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法和三角形接法两种，如下图所示，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。发电机定子绕组由专门人员绕制。第14页，共93页，2023年，2月20日，星期四3.定子三相绕组有两种接法

1）星形接法2)三角形接法第15页，共93页，2023年，2月20日，星期四第16页，共93页，2023年，2月20日，星期四交流电动势的产生当发电机的转子转动时（由发动机带动），定子中就有感生电动势产生，如果定子与外电路形成回路，就可以对外输出交流电流。

第17页，共93页，2023年，2月20日，星期四交流电必须

整流为直流电但汽车上需要输出的是直流电，所以还必须对交流电进行整流。

整流任务由整流器完成第18页，共93页，2023年，2月20日，星期四整流器整流器由整流板和硅二极管组成第19页，共93页，2023年，2月20日，星期四整流器1．

功用：将三相交流电变为直流电2．

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20页，共93页，2023年，2月20日，星期四整流板有正整流板

和负整流板之分整流板由互相绝缘的两块板组成，其中一块为正极板（带有输出端螺栓），另一块为负极板，负极板和发电机外壳直接相连（搭铁），也可以将发电机的后盖直接作为负极板。第21页，共93页，2023年，2月20日，星期四整流管分为：

正极管和负极管两种引出电极为正极的为正极管，安装在正极板上；引出电极为负极，称为负极管，安装在负极板上。第22页，共93页，2023年，2月20日，星期四整流二极管特点1）

汽车用整流二极管特点：①工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A②反向电压高，反向重复峰值电压270V，反向不重复峰值电压300V③有正极管和负极管之分（画图说明）④只有一个引线端（画图说明）第23页，共93页，2023年，2月20日，星期四整流器和定子绕组的连接星形连接三角形连接第24页，共93页，2023年，2月20日，星期四第25页，共93页，2023年，2月20日，星期四前后端盖一、

端盖1．

端盖一般用铝合金铸造2．端盖上装有电刷组件，普通发电机中一般有两只电刷3.无刷发电机中没有电刷。第26页，共93页，2023年，2月20日，星期四电刷的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。第27页，共93页，2023年，2月20日，星期四第28页，共93页，2023年，2月20日，星期四

交流发电机的内搭铁和外搭铁和电刷的接线方法有关交流发电机分为内搭铁和外搭铁两种第29页，共93页，2023年，2月20日，星期四

内搭铁型发电机有一只电刷（负电刷）和壳体直接搭铁的发电机

外搭铁型发电机两只电刷（负电刷）和壳体绝缘的发电机

第30页，共93页，2023年，2月20日，星期四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。（1）转子的转动使发电机发电；（2）风扇的转动为发电机散热。第31页，共93页，2023年，2月20日，星期四四、交流发电机的型号根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-1993《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由五部分组成：第32页，共93页，2023年，2月20日，星期四1、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。第33页，共93页，2023年，2月20日，星期四2、电压等级代号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。第34页，共93页，2023年，2月20日，星期四3、电流等级代号电流等级代号也用一位阿拉伯数字表示。见表2－1电流等级代号1234发电机额定电流<19A<29A<39A<49A第35页，共93页，2023年，2月20日，星期四4、设计序号

5、变型代号设计序号用1～2位阿拉伯数字表示，表示产品设计的先后顺序。交流发电机以调整臂位置作为变形代号。Z——左调整臂

Y——右调整臂例：JFZ1913Z发电机第36页，共93页，2023年，2月20日，星期四五、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第37页，共93页，2023年，2月20日，星期四发电原理

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38页，共93页，2023年，2月20日，星期四1、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39页，共93页，2023年，2月20日，星期四2、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40页，共93页，2023年，2月20日，星期四2、三相交流电动势幅值表达式式中Em－每相电动势的最大值

Eф－每相电动势的有效值

w－电角速度（w

＝2π

f）第41页，共93页，2023年，2月20日，星期四3、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）φ-每极磁通（Wb）Ce-电机常数（Ce＝4.44KNp/60）称Eф为相电动势。第42页，共93页，2023年，2月20日，星期四

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Eф和发电机转速、磁通成正比。

第43页，共93页，2023年，2月20日，星期四交流发电机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44页，共93页，2023年，2月20日，星期四（三相全波桥式整流）第45页，共93页，2023年，2月20日，星期四三只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；三只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。每一瞬时都有一个正极和一个管导通，使电路形成回路。这样，通过用电器的就是直流电。第46页，共93页，2023年，2月20日，星期四关于中性点电压的讨论理论上中性点电压:实际上中性点电压为：第47页，共93页，2023年，2月20日，星期四关于中性点电压的讨论1、可以用来控制各种用途的用电器2、还可以对其整流，协同发电机输出。（8管或11管交流发电机）第48页，共93页，2023年，2月20日，星期四交流发电机的励磁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49页，共93页，2023年，2月20日，星期四交流发电机的励磁

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）自励

2）他励第50页，共93页，2023年，2月20日，星期四交流发电机的励磁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。第51页，共93页，2023年，2月20日，星期四3.交流发电机的励磁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52页，共93页，2023年，2月20日，星期四交流发电机的励磁电路如图

（6管内搭铁交流发电机）

电磁振动式调节器

第53页，共93页，2023年，2月20日，星期四交流发电机的励磁电路上一个电路有一个缺点：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54页，共93页，2023年，2月20日，星期四交流发电机的励磁电路

如图带充电指示灯的电路

（9管内搭铁交流发电机）

电子调节器发电机电压小于蓄电池时充电指示灯发亮第55页，共93页，2023年，2月20日，星期四充电指示灯的作用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第56页，共93页，2023年，2月20日，星期四桑塔纳JFZ1913Y发电机第57页，共93页，2023年，2月20日，星期四六、

交流发电机的分类交流发电机按结总体结构分五类1）普通交流发电机例JF132（EQ140用）5）

永磁交流发电机2）

整体式交流发电机例JFZ1913Z（奥迪、桑塔纳汽车用）4）无刷交流发电机3）

带泵交流发电机例JFB1712第58页，共93页，2023年，2月20日，星期四1、普通交流发电机例依维柯发电机第59页，共93页，2023年，2月20日，星期四2、

整体式交发电机例JFZ1913Z（奥迪、桑塔纳汽车用）别克轿车cs130发电机第60页，共93页，2023年，2月20日，星期四3）

带泵交流发电机例JFB1712第61页，共93页，2023年，2月20日，星期四4、无刷交流发电机由于没有电刷和集电环，所以不会因为电刷和集电环的磨损和接触不良造成激磁不稳定或发电机不发电等故障；同时工作时无火花，也减小了无线电干扰。无刷交流发电机分为爪极式、激磁机式和永磁式三种。第62页，共93页，2023年，2月20日，星期四5、永磁交流发电机第63页，共93页，2023年，2月20日，星期四七、电压调节器功用、分类及调压原理电压调节器的分类电压调节器的调压原理第64页，共93页，2023年，2月20日，星期四电压调节器

电压调节器功用:

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65页，共93页，2023年，2月20日，星期四电压调节器

一、电压调节

器的分类

1．交流发电机电压调节器按工作原理可分为：

（1）触点式（电磁振动式）电压调节器第66页，共93页，2023年，2月20日，星期四一、电压调节器的分类1．交流发电机电压调节器按工作原理可分为：（2）晶体管调节器第67页，共93页，2023年，2月20日，星期四一、电压调节器的分类1．交流发电机电压调节器按工作原理可分为：（3）集成电路调节器

第68页，共93页，2023年，2月20日，星期四一、电压调节器的分类1．交流发电机电压调节器按工作原理可分为：

（4）数字调节器第69页，共93页，2023年，2月20日，星期四一、电压调节器的分类1．交流发电机电压调节器按工作原理可分为：（1）触点式电压调节器（2）晶体管调节器（3）集成电路调节器电子调节器（4）数字电路调节器第70页，共93页，2023年，2月20日，星期四一、电压调节器的分类2．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71页，共93页，2023年，2月20日，星期四各种型式调节器外形图

第72页，共93页，2023年，2月20日，星期四二、电压调节器的调压原理

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：

Eφ=CeФn（V）

Ce－为发电机的结构常数，

n－为转子转速，

Ф－为转子磁极的磁通，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。第73页，共93页，2023年，2月20日，星期四二、电压调节器的调压原理Eφ（不变）

=CeФ↓n↑Eφ（不变）

=CeФ↑n↓

转速n是随发动机转速变化的，无法控制我们可以控制磁通Ф使之随n的变化作相应的变化来保持发电机电动势Eφ的不变方法是：当交流发电机的转速升高时，通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通Ф，使发电机电动势Eφ保持不变。第74页，共93页，2023年，2月20日，星期四二、电压调节器的调压原理

Eφ不随转速变化，输出电压UB即可保持恒定所以，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Ф，使发电机的输出电压UB保持不变。

第75页，共93页，2023年，2月20日，星期四二、电压调节器的调压原理

电子式调节器就是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76页，共93页，2023年，2月20日，星期四充电系整机测试

各零部件检修交流发电机的检修、试验一、整机测试

1.检测各接柱之间的电阻

2.试验台试验二、零部件检修

1.转子的检修

2.定子的检修

3.整流器的检修

4.电刷组件的检测第77页，共93页，2023年，2月20日，星期四整机测试测量各接线柱之间的电阻：工具：万用表档位选择R×1挡测量方法：如图所示：判断说明：如果“F”与“－”之间的阻值过大说明什么问题？若阻值过小，则表明什么？若“＋”与“－”、“＋”与“F”之间的电阻值小于表中的标准值，则表示有什么问题？如接近表中的数值，但负载电流测试时电流很小，则表示什么？第78页，共93页，2023年，2月20日，星期四空载与满载电路示意图第79页，共93页，2023年，2月20日，星期四判断过程：如果阻值低于标准值，则说明励磁绕组短路；如果阻值为无穷大，则说明励磁绕组断路。判断过程：每个集电环与转子轴之间，其阻值都是无穷大，如果阻值很低，说明励磁绕组搭铁。无论励磁绕组是短路、断路还是搭铁，都必须更换转子。但是，更换转子的费用与更换发电机的费用接近，所以一般情况下，当励磁绕组需要更换时，就可以直接更换发电机总成。转子检修第80页，共93页，2023年，2月20日，星期四检测判断过程：每次任取两个首端，测量三次，每次测量的阻值都应小于0.5Ω；如果阻值有无穷大的情况，说明励磁绕组断路，需更换定子总成。搭铁检测判断过程：如图测量三次，阻值均应为无穷大，如果有不是无穷大的情况，说明定子绕组搭铁，需更换定子总成。定子检修第81页，共93页，2023年，2月20日，星期四定子绕组短路故障检测定子绕组短路很难检测。因为一个正常定子绕组的阻值非常低。如果所有其他部件的检测均属正常，但输出电压却很低，其原因可能是定子绕组匝间短路。无论定子绕组是断路、短路还是搭铁，均需更换定子总成。第82页，共93页，2023年，2月20日，星期四

3．二极管的检修检测工具：

标准：二极管的正向电阻应在

Ω，反向电阻应在

Ω以上。检测方法：将二极管与定子绕组之间的连线断开用万用表的两个表笔分别接到

上，测二极管的正向与反向电阻。判断过程：若正、反向电阻均为0，说明二极管

；若正、反向电阻均为无穷大，说明二极管

。维修方法：更换二极管需要在压床上进行，或在台虎钳上使用专用工具，但不得使用锤子敲击，以免损坏元件。压装二极管时，过盈量控制在0．07－0．09mm之间。第83页，共93页，2023年，2月20日，星期四4．电刷的检测检测内容包括：电刷的标准高度应是

mm，磨损至

mm时，应进行更换。电刷弹簧的压力：1.5－2N电刷架内部是否发卡。第84页，共93页，2023年，2月20日，星期四交流发电机故障诊断一、充电系的故障现象一般充电系的故障现象有以下几种情况：l）发动机起动后，充电指示灯仍亮。2）发动机起动后，充电指示灯亮，发动机高速运行时，充电指示灯熄灭。3）汽车运行时，经常烧灯泡、熔丝及各种开关等电器设备。4）打开点火开关，充电指示灯不亮。5）汽车运行时，发电机或传动带有异响。第85页，共93页，2023年，2月20日，星期四故障诊断过程

对于大多数汽车来说，充电系的电路故障现象都是根据充电指示灯来判断，正常情况是：

利用二极管来控制充电的指示灯电路请说明各种情况下的工作过程.第86页，共93页，2023年，2月20日，星期四工作原理当点火开关S闭合时，励磁电路过程：

蓄电池正极→点火开关S→充电指示灯→调节器→发电机励磁绕组→搭铁。这时，充电指示灯亮。当发动机起动后，二极管VD导通，VD将充电指示灯短路，灯熄灭，表明发电机工作正常。此时蓄电池充电电路为：发电机的火线接线柱