汽車電工電子基礎(chǔ)

汽車電工電子基礎(chǔ)丁立新主編機(jī)械工業(yè)出版社汽車電工電子基礎(chǔ)書名：汽車電工電子基礎(chǔ)書號：978-7-111-54197-4作者：丁立新主編出版社：機(jī)械工業(yè)出版社配套試卷項目二汽車交流發(fā)電機(jī)與交流電項

目

目

標(biāo)知識目標(biāo)1.理解并掌握交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及功能。2.掌握交流電的產(chǎn)生、特征、基本概念及相互關(guān)系。能力目標(biāo)1.能夠進(jìn)行交流發(fā)電機(jī)的拆裝及簡單的檢測維修。2.能夠熟練進(jìn)行簡單交流電路的設(shè)計與安裝。項

目

設(shè)

計

發(fā)電機(jī)是汽車的主要電源，由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，在正常工作時，對除起動機(jī)以外的所有用電設(shè)備供電，若還有過余能量，再向蓄電池充電。本項目就是要通過對汽車用交流發(fā)電機(jī)的拆裝，使學(xué)生理解和掌握汽車用交流發(fā)電機(jī)的一些基本結(jié)構(gòu)、基本發(fā)電和正弦交流電的產(chǎn)生原理，并能靈活運用到汽車供電系統(tǒng)的檢測中。

此外，還要通過對簡單熒光燈電路的設(shè)計與安裝，使學(xué)生理解和掌握正弦交流電路的一些基本概念、基本理論、基本元件和電路的基本分析方法，并能靈活運用到生產(chǎn)與生活實際中。為此，本項目設(shè)計為三個任務(wù)，分別是交流發(fā)電機(jī)的拆卸與安裝、設(shè)計與安裝熒光燈電路和設(shè)計與安裝一個三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)電路。任務(wù)1.交流發(fā)電機(jī)的拆卸與安裝任務(wù)描述首先要求教師講解交流發(fā)電機(jī)基本的拆裝過程及注意事項，從而明確汽車用交流發(fā)電機(jī)的基本組成元件及電路的基本功能；然后指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實物拆裝并分析它的發(fā)電原理及工作特性；在此基礎(chǔ)之上拓展到汽車充電電路相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。任務(wù)實施

1.實驗工具：蓄電池、一字及十字螺釘旋具、開口及梅花扳手、萬用表、彈簧稱、游標(biāo)卡尺、拉器、百分表、V型鐵、油盆、毛刷、清洗劑、潤滑脂、“00”號紗布及棉紗。

2.拆裝過程（1）硅整流交流發(fā)電機(jī)的拆解及清洗

下面以豐田系列40A型硅整流交流發(fā)電機(jī)為例，說明發(fā)電機(jī)的拆解及清洗過程。1）拆下皮帶輪。2）擰下“B”端子上的固定螺母并取下絕緣套管。3）拆下后端蓋罩。4）擰下電刷架和IC調(diào)節(jié)器的固定螺絲，取下電刷架和IC調(diào)節(jié)器（注意：電刷要輕取）。5）將與整流器相連接的三相繞組引線及中性點引線的連接螺釘用十字起擰下，取下整流器。6）拆卸整流器端座。7）從驅(qū)動端蓋里取出轉(zhuǎn)子；用棉紗沾適量清洗劑擦洗轉(zhuǎn)子繞組、定子繞組、電刷及其他機(jī)件。

（2）硅整流交流發(fā)電機(jī)的檢查1）轉(zhuǎn)子的檢查

轉(zhuǎn)子繞組短路與斷路的檢查

轉(zhuǎn)子繞組搭鐵檢查

滑環(huán)的檢查

轉(zhuǎn)子軸檢查

2）定子的檢查

定子繞組短路與斷路的檢查

定子繞組搭鐵檢查

3）整流器的檢查

檢測正極管

檢測負(fù)極管

在不分解發(fā)電機(jī)的情況下檢測二極管

電刷組件的檢查（3）硅整整流交交流發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)的裝裝復(fù)按拆解解的反反順序序裝復(fù)復(fù)發(fā)電電機(jī)。。裝復(fù)復(fù)后，，轉(zhuǎn)動動發(fā)電電機(jī)皮皮帶輪輪，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動平平順，，無摩摩擦及及碰擊擊聲。。（4）演示示發(fā)電電機(jī)發(fā)發(fā)電過過程待發(fā)電電機(jī)裝裝復(fù)完完好后后，實實訓(xùn)課課教師師演示示發(fā)電電機(jī)發(fā)發(fā)電過過程，，驗證證發(fā)電電機(jī)的的發(fā)電電功能能。同同時指指導(dǎo)學(xué)學(xué)生簡簡單分分析發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)的發(fā)發(fā)電原原理。。4．思考考與討討論汽車用用交流流發(fā)電電機(jī)的的基本本構(gòu)成成及發(fā)發(fā)電原原理相關(guān)知識（1）交流流發(fā)電電機(jī)的的結(jié)構(gòu)構(gòu)交流發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)一般般由轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子、、定子子、整整流器器、端端蓋四四部分分組成成。相關(guān)知識1）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子。。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子的的功功用用是是產(chǎn)產(chǎn)生生旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁場場。。相關(guān)知識2）定定子子。。定定子子的的功功用用是是產(chǎn)產(chǎn)生生交交流流電電，，由由鐵鐵心心和和三三項項繞繞組組組組成成。。相關(guān)知識3）整整流流器器交流流發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)整整流流器器的的作作用用是是將將定定子子繞繞組組的的三三相相交交流流電電變變?yōu)闉橹敝绷髁?，，并并可可阻阻止止蓄蓄電電池池電電流流向向發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)倒倒流流。。相關(guān)知識4）端端蓋蓋。。端端蓋蓋一一般般分分兩兩部部分分（（前前端端蓋蓋和和后后端端蓋蓋）），，起起固固定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子、、定定子子、、整整流流器器和和電電刷刷組組件件的的作作用用。。相關(guān)知識（2）交交流流發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)的的工工作作原原理理在交交流流發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)內(nèi)內(nèi)部部有有一一個個由由發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)帶帶動動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子而而形形成成的的旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁場場，，磁磁場場外外有有定定子子繞繞組組，，繞繞組組有有3組線圈(即3相繞組)，3相繞組彼此相相隔120°，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的磁場使固固定的電樞繞繞組切割磁力力線（或者說說使電樞繞組組中通過的磁磁通量發(fā)生變變化）而產(chǎn)生生電動勢。相關(guān)知識（3）交流發(fā)電機(jī)機(jī)的類型和結(jié)結(jié)構(gòu)特點相關(guān)知識（4）交流發(fā)電機(jī)機(jī)的型號交流發(fā)電機(jī)的的型號通常有有五部分組成成。第一部分為產(chǎn)產(chǎn)品代號，第二部分為電電壓等級代號號，第三部分為電電流等級代號號，第四部分分為設(shè)計序號號，第五部分分為變型代號號。（5）交流發(fā)電機(jī)機(jī)的勵磁方式式將電源電流引引入到繞組，，使繞組產(chǎn)生生磁場的現(xiàn)象象，稱為勵磁磁。交流發(fā)電電機(jī)勵磁方式式有自勵和他他勵兩種。相關(guān)知識2.正弦交流電的的產(chǎn)生交流電的大小小和方向以各各種不同的形形式隨時間作作周期性變化化，按正弦規(guī)規(guī)律變化的電電流、電壓和和電動勢稱作作正弦交流電電。要得到交交變電流，必必須有交變的的電源。獲得得交變電源的的方法有很多多種，電力上上用的交流電電都是交流發(fā)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的的。相關(guān)知識2.正弦交流電的的產(chǎn)生交流電的大小小和方向以各各種不同的形形式隨時間作作周期性變化化，按正弦規(guī)規(guī)律變化的電電流、電壓和和電動勢稱作作正弦交流電電。要得到交交變電流，必必須有交變的的電源。獲得得交變電源的的方法有很多多種，電力上上用的交流電電都是交流發(fā)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的的。實踐訓(xùn)練1.上網(wǎng)搜查一下下直流發(fā)電機(jī)機(jī)的構(gòu)造、發(fā)發(fā)電原理及主主要應(yīng)用，并并回答其與交交流發(fā)電機(jī)在在結(jié)構(gòu)和發(fā)電電原理上有什什么異同點。。2.汽車用電源是是直流電源，，為什么汽車車用發(fā)電機(jī)一一般都使用交交流發(fā)電機(jī)？？任務(wù)2.設(shè)計與安裝熒熒光燈電路任務(wù)描述首先，要求學(xué)學(xué)生設(shè)計一個個簡單的熒光光燈交流電路路，通過這個個電路，進(jìn)一一步明確交流流電的產(chǎn)生及及其基本特征征，從而理解解正弦交流電電的基本概念念，基本理論論和正弦交流流電的三要素素，掌握正弦弦交流電的表表示方法。其其次，復(fù)習(xí)與與理解電阻、、電感及感抗抗的物理意義義，在掌握電電阻、電感電電路中的電壓壓、電流關(guān)系系的基礎(chǔ)上，，設(shè)計熒光燈燈的實際電路路圖，明確熒熒光燈電路的的基本組成元元件及各元件件的作用和電電路的基本功功能，然后指指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行行實物操作。。任務(wù)實施1.實驗器材工具具：三相交流電源源、熒光燈管管、鎮(zhèn)流器、、輝光起動器器、開關(guān)、導(dǎo)導(dǎo)線、電壓表表、電流表、、萬用表等。。2.電路設(shè)計要求學(xué)生在認(rèn)認(rèn)知各元件性性能的基礎(chǔ)上上進(jìn)行電路設(shè)設(shè)計，畫出實實物連接圖和和原理圖。3.電路安裝1）用萬用表分分別判斷燈管管、鎮(zhèn)流器、、輝光起動器器是否可用。。2）根據(jù)設(shè)計的的熒光燈電路路原理圖進(jìn)行行實物連接，，即使用絕緣緣導(dǎo)線將電源源、開關(guān)、熒熒光燈管、鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器和輝光光起動器等元元件正確連接接起來。3）連接好電路路后，檢查電電路連接是否否正確，檢查查正確無誤后后再通電。4）通電后打開開開關(guān)，觀察察熒光燈是否否正常工作、、觀察各測量量儀表的變化化情況，看是是否正確。若若表指針數(shù)據(jù)據(jù)有變化，說說明電路正確確。5）實驗完畢時時，斷開電源源，拆解電路路。4.熒光燈電路工工作原理熒光燈電路主主要由熒光燈燈管、鎮(zhèn)流器器、輝光起動動器（啟輝器器）開關(guān)及交交流電源構(gòu)成成，電路如圖圖2-17所示。熒光燈燈電路實際是是一個R、L、C混聯(lián)電路，其其中，R代表燈管電阻阻、L代表鎮(zhèn)流器、、C代表輝光起動動器。3.正弦交流電的的基本要素（1）正弦量的三三要素在正弦交流電電路中，電壓壓和電流的大大小和方向隨隨時間按正弦弦規(guī)律變化。。凡按照正弦弦規(guī)律變化的的電壓、電流流等物理量統(tǒng)統(tǒng)稱正弦量，，它們的特征征表現(xiàn)在變化化的快慢、大大小及起始點點的相位角三三個方面，這這三個方面成成為正弦量的的三要素，分分別是頻率（（周期）、振振幅（或有效效值）和初相相位。相關(guān)知識1）頻率與周期期。正弦量完成一一次周期性變變化所需的時時間稱為周期期T。2）振幅和有效效值正弦量的大小小和方向隨時時間作周期性性的變化，最最大幅值稱為為振幅，也叫叫最大值。相關(guān)知識3）相位、初相相位、相位差差（2）正弦量的四四種表示方法法1）解析式（瞬瞬時值表達(dá)式式）表示法2）波形圖表示示法3）相量表示法法4）相量圖表示示法相關(guān)知識4.交流電路元件件電阻、電感、、電容器是交交流電路的基基本元件，由由電阻、電感感、電容單個個元件組成的的正弦交流電電路是最簡單單的交流電路路。分析與計計算正弦交流流電路與直流流電路一樣，，主要是確定定電路中電壓壓與電流間的的關(guān)系，以及及討論電路中中的功率（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換與平衡））問題。相關(guān)知識（1）純電阻元件1）純電阻元件件的電壓電流流關(guān)系相關(guān)知識2）純電阻元件的的功率關(guān)系不同時刻電阻阻上的功率是是不同的，將將任意時刻的的功率成為瞬瞬時功率，用用p表示，它等于于電壓瞬時值值u與電流瞬時值值i的乘積。p=ui=UmImsin2ωt=2UIsin2ωt=UI(1-cos2ωt)（2）純電感元件1）電感元件的的電壓電流關(guān)關(guān)系相關(guān)知識2）純電感元件的功率關(guān)關(guān)系在電感元件的的正弦交流電電路中，瞬時時功率p也是時刻變化化的。p=ui=UmImsinωtsin(ωt+90°)=UmImsinωtcosωt=UmIm/2sin2ωt=UIsin2ωt相關(guān)知識（3）純電容元件件1）電容元件的的電壓電流關(guān)關(guān)系相關(guān)知識2）純電容元件件的功率關(guān)系系在電容元件的的正弦交流電電路中，其瞬瞬時功率p也是時刻變化化的。p=ui=UmImsinωtsin(ωt+90°)=UmImsinωtcosωt=UmImsin2ωt/2=UIsin2ωt相關(guān)知識電阻R、電感L、電容C三個單一元件件交流電路的的特征相關(guān)知識4．思考與討論論設(shè)計一個包含含有電阻、電電感、電容三三種電路元件件的混合交流流電路任務(wù)3.設(shè)計與安裝一一個三相負(fù)載載的星形聯(lián)結(jié)結(jié)電路任務(wù)描述在理解三相對對稱電動勢、、相序概念的的基礎(chǔ)上，設(shè)設(shè)計安裝一個個三相負(fù)載的的星形聯(lián)結(jié)電電路（三相四四線制供電））。明確三相相負(fù)載電路的的基本組成元元件和電路中中各元件的作作用，然后指指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行行實物連接，，并驗證各元元件的工作狀狀態(tài)和特征。。任務(wù)實施1.實驗工具萬用表、220V/10W白熾燈若干、、開關(guān)、三相相交流電源、、剩余電流斷斷路器、熔斷斷器、導(dǎo)線等等。2.電路設(shè)計要求學(xué)生在明明確三相負(fù)載載星形（Y）聯(lián)結(jié)原理的的基礎(chǔ)上進(jìn)行行電路設(shè)計，，畫出實物連連接圖及原理理圖。3.電路安裝1）檢查實驗材材料及工具，，明確每一個個器材的實際際用途及安全全使用注意事事項。2）根據(jù)設(shè)計圖圖樣進(jìn)行實物物連接。將3只10W的燈泡按照圖圖所示電路連連接成星形三三相平衡負(fù)載載。3）電路連接結(jié)結(jié)束，檢查電電路安裝的正正確性4.數(shù)據(jù)測量三相負(fù)載星形形（Y）聯(lián)結(jié)電路分分兩種形式，，即有中線電電路和無中線線電路，要分分別測量。5.思考與討論三相交流電路路在有中線（（三相四線制制）和無中線線（三相三線線制）兩種情情況下：1）三相各對稱稱負(fù)載兩端電電壓、電流值值有什么變化化？2）若三相負(fù)載載不對稱，各各負(fù)載兩端電電壓、電流值值又會有什么么變化？3）三相四線線制供電系系統(tǒng)中，中中線起什么么作用？實踐訓(xùn)練1.上網(wǎng)搜查一一下直流發(fā)發(fā)電機(jī)的構(gòu)構(gòu)造、發(fā)電電原理及主主要應(yīng)用，，并回答其其與交流發(fā)發(fā)電機(jī)在結(jié)結(jié)構(gòu)和發(fā)電電原理上有有什么異同同點。2.汽車用電源源是直流電電源，為什什么汽車用用發(fā)電機(jī)一一般都使用用交流發(fā)電電機(jī)？5.三相正弦交交流電路有三個交變變電動勢的的正弦交流流電路稱為為三相正弦弦交流電路路。有三個個交變電動動勢的電源源稱為三相相正弦交流流電源；三三相正弦交交流電源中中常見的是是對稱三相相交流電源源，對稱三三相交流電電是三個頻頻率、幅值值相等，彼彼此相位相相差120°的一組組交流電電，簡稱稱三相交交流電，，是應(yīng)用用最廣泛泛的一種種交流電電。相關(guān)知識（1）三相交交流電動動勢的產(chǎn)產(chǎn)生相關(guān)知識規(guī)定三相相電動勢勢的正方方向是從從繞組的的末端指指向首端端。三相相電動勢勢的瞬時時值以eU為參考正正弦量，，則三相相電壓的的波形圖圖如圖所所示，三三相電動動勢的瞬瞬時表達(dá)達(dá)式為：相關(guān)知識（2）三相交交流電源源電路三相交流流發(fā)電機(jī)機(jī)的三相相繞組通通常并不不單獨對對外供電電，而是是按一定定方式連連接在一一起同時時對外供供電。三三相電源源的基本本連接方方式有星星形（Y）聯(lián)結(jié)和和三角形形（△））聯(lián)結(jié)。。相關(guān)知識1）三相交交流電源源星形（（Y）聯(lián)結(jié)如果把三三相發(fā)電電機(jī)三個個繞組的的末端U2、V2、W2接在一起起成為一一個公共共端N，三個繞繞組的首首端U1、V1、W1各引出一一條