交流發(fā)電機課件

汽車電源系統(tǒng)一、學習目標1．熟悉轎車充電系統(tǒng)的組成結構；2．了解充電系的就車檢查分析方法，掌握發(fā)電機的整體拆卸及安裝要求；3．掌握交流發(fā)電機的結構和工作原理；4．了解交流發(fā)電機的工作特性；5．了解電壓調節(jié)器的基本工作原理與特性；6．掌握交流發(fā)電機的分解、檢修、裝復方法；7．會對交流發(fā)電機進行檢查分析和測試與充電系統(tǒng)電路連線；8．能通過充電系統(tǒng)的故障癥狀，判斷故障原因，采取相應排除措施。二、學習重點1．充電系的就車檢查分析和整體拆卸及安裝的方法；2．交流發(fā)電機的結構和基本工作原理；3．交流發(fā)電機的解體、檢修、裝復；4．交流發(fā)電機檢查分析和測試與充電系統(tǒng)電路連線；5．充電系統(tǒng)的故障癥狀、判斷故障原因與采取相應排除措施。第一節(jié)充電系統(tǒng)的組成與結構一、充電系統(tǒng)的組成與線路充電系統(tǒng)，簡稱充電系，主要由蓄電池、交流發(fā)電機、電壓調節(jié)器、點火開關和充電指示燈等組成，示意圖及電路圖如圖所示。二、充電系統(tǒng)的基本作用、類型與型號1．充電系統(tǒng)的基本作用(1)蓄電池當發(fā)動機停機或發(fā)電機不發(fā)電時，蓄電池向電氣設備供電或起動發(fā)動機。(2)交流發(fā)電機

1)在發(fā)動機怠速以上轉速運轉時，為所有電氣設備供電；

2)給蓄電池充電。(3)電壓調節(jié)器(裝在發(fā)電機內)

交流發(fā)電機電壓調節(jié)器又稱穩(wěn)壓器。其基本作用是：當發(fā)電機的負載和發(fā)動機的轉速在正常情況時，保持發(fā)電機輸出電壓在規(guī)定范圍內。(4)充電指示燈

指示充電系統(tǒng)的工作情況，充電指示燈亮，說明蓄電池供電或充電系統(tǒng)有故障。(5)點火開關點火開關用于起動發(fā)動機，使發(fā)電機發(fā)電。2．交流發(fā)電機的類型按總體結構和工作原理進行分類普通交流發(fā)電機整體式交流發(fā)電機帶泵交流發(fā)電機無刷交流發(fā)電機永磁交流發(fā)電機各式交流發(fā)電機普通交流發(fā)電機通用車系用的CS系列交流發(fā)電機帶泵的交流發(fā)電機無刷交流發(fā)電機3．交流發(fā)電機的型號國產交流發(fā)電機的型號組成分為5個部分。

(1)產品代號JF——交流發(fā)電機

JFZ——整體式交流發(fā)電機

JFB——帶泵交流發(fā)電機

JFW——無刷交流發(fā)電機

(2)電壓等級代號1——12V2——24V6——6V

(3)電流等級代號：分別用1位阿拉伯數字表示。１～９

(4)設計序號：按產品設計先后順序，以1～2位阿拉伯數字組成。

(5)變形代號：以調整臂位置作為變形代號。從驅動端看，在中間不加標記；在右邊時用Y表示；在左邊時用Z表示。表示交流發(fā)電機，其電壓等級為12V，電流等級為≥50～59A，第二次設計。表示電壓等級為12V，輸出電流大于等于90A，第13次設計，調整臂位于左邊的整體式交流發(fā)電機。例如：JFl52JFZ1913Z第二節(jié)交流發(fā)電機的就車檢查、系統(tǒng)拆卸和安裝一、交流發(fā)電機的就車檢查皮帶外觀和松緊程度、導線連接情況、運轉噪聲和發(fā)電情況。1．檢查須知

(1)檢查蓄電池電纜是否正確連接到接線柱上。

(2)當蓄電池快速充電時，應拆開蓄電池電纜。

(3)當發(fā)動機轉動時，不能斷開蓄電池電纜。2．就車檢查

(1)檢查蓄電池電解液的比重、液位和開路電壓。

(2)檢查蓄電池接線柱和熔斷絲。

(3)檢查傳動皮帶

(4)用肉眼觀察和檢查交流發(fā)電機的配線和用耳聽檢查是否有不正常的噪聲

(5)檢查充電指示燈線路

(6)空載測試(不帶負載檢查充電線路)

(7)帶負載測試(帶負載檢查充電線路)二、交流發(fā)電機整體拆卸與安裝1．拆卸交流發(fā)電機(1)拆卸蓄電池搭鐵電纜（具有故障自診斷功能系統(tǒng)，應先讀出故障代碼）。(2)拆卸發(fā)電機端子B電纜線和三極連接器。(3)拆卸發(fā)電機驅動皮帶

2．交流發(fā)電機安裝(1)安裝發(fā)電機(2)安裝發(fā)電機驅動皮帶(3)調整驅動皮帶張緊度(4)擰緊發(fā)電機的調整螺栓及樞軸螺母。(5)將電纜線與發(fā)電機連接(6)連接蓄電池電纜線，將電纜線接線柱螺栓切實擰緊。(7)檢查充電指示燈功能

2、簡述交流發(fā)電機安裝步驟。1、交流發(fā)電機的就車檢查項目有哪些？作業(yè)第三節(jié)交流發(fā)電機的構造、工作原理及工作特性一、交流發(fā)電機的構造(一)發(fā)電機的功能

1、發(fā)電

2、整流為了利用所產生的交流電，采用整流器將交流電變?yōu)橹绷麟姟?/p>

3、調節(jié)電壓交流發(fā)電機組件（二）整體式交流發(fā)電機組件，如圖所示。傳動帶輪驅動端架座前軸承后軸承轉子后端架整流器座ＩＣ電壓調節(jié)器電刷電刷座后端蓋（三）整體式（小型）交流發(fā)電機的結構內裝IC(集成電路)電壓調節(jié)器的整體式交流發(fā)電機的構造類似普通交流發(fā)電機，如圖所示。1、轉子轉子旋轉形成發(fā)電機的旋轉磁場。轉子總成由極芯（磁極或爪極）、勵磁線圈(轉子線圈或激磁繞組)、電刷、滑環(huán)、軸和風扇等組成。1)轉子極芯有六對(12極)磁極，兩個極芯安裝在轉子線圈的兩端，將線圈圍起來。2)在轉子的二端裝有風扇來冷卻轉子線圈。3)電刷和滑環(huán)可使電流流入旋轉的轉子線圈中產生磁場。2、端蓋端蓋由驅動端架和整流器后端架組成。3、定子（如下圖）定子又稱電樞，用以產生交流電動勢。定子總成由定子鐵心和定子線圈組成。4、整流器整流器的作用是將定子線圈繞組產生的三相交流電整流后變?yōu)橹绷麟姡⒆柚剐铍姵赝ㄟ^發(fā)電機放電，整流器總成如圖所示。整流器利用六只硅整流二極管將定子線圈發(fā)出的三相交流電全波整流成直流電，硅整流二極管如圖所示。5、V形有肋皮帶輪使用V形有肋皮帶輪，可提高高速轉動效率，使皮帶輪比增加約2.5％。6、IC電壓調節(jié)器1)IC電壓調節(jié)器的結構，如右圖所示。2)IC電壓調節(jié)器的類型，如右圖所示。a．蓄電池感應型：通過端子S(蓄電池檢測端子)來檢測蓄電池的電壓，并將輸出電壓調節(jié)為規(guī)定的值。b．發(fā)電機感應型：這種類型的IC電壓調節(jié)器通過檢測發(fā)電機的內部電壓，并將輸出電壓調節(jié)到規(guī)定的值。3)IC電壓調節(jié)器的功能a．電壓調節(jié)。b．控制充電指示燈點亮報警。二、交流發(fā)電機的工作原理1．發(fā)電機的轉子勵磁方式汽車上的發(fā)電機必須與蓄電池并聯(lián)。交流發(fā)電機開始發(fā)電時，由于硅二極管存在有死區(qū)電壓，所以先由蓄電池供給轉子勵磁電流，稱為他勵方式。當發(fā)電機電壓超過蓄電池電壓時，即由發(fā)電機自己供給轉子勵磁電流，這時稱為自勵方式。2．三相交流發(fā)電機交流發(fā)電機的示意圖如圖所示。

3．三相交流電整流器汽車交流發(fā)電機使用了簡單而有效的硅二極管。三相交流電通過六個硅二極管組成的三相橋式全波整流電路，將每個定子線圈流向硅二極管的電流整流為極性不變的脈動波形，如圖所示。三相橋式全波整流電路中，正極接繞組始端的硅二極管為正極管，負極接繞組始端的硅二極管為負極管。三、交流發(fā)電機的工作特性交流發(fā)電機的工作特性主要是指發(fā)電機輸出的直流電壓、直流電流和發(fā)電機轉速之間的關系。它包括輸出特性、空載特性和外特性。

1．輸出特性發(fā)電機輸出特性是指發(fā)電機的輸出電壓U保持一定時其輸出電流與轉速之間的關系。由輸出特性曲線可見：

(1)n0為發(fā)電機的空載轉速，通常將其作為選擇發(fā)電機傳動比的主要依據。

(2)nR為發(fā)電機額定功率轉速(即發(fā)電機達到額定電壓和額定電流時的轉速)，又稱滿載轉速。空載轉速與滿載轉速是測試交流發(fā)電機性能的重要依據。

2．空載特性空載特性是指交流發(fā)電機空載時，輸出電壓與轉速之間的關系，如圖所示。由空載特性可以判定發(fā)電機的低速充電性能是否良好。3．外特性外特性是指發(fā)電機轉速一定時，發(fā)電機輸出電壓與輸出電流的關系，如圖所示。由外特性曲線可見，隨著輸出電流增大，發(fā)電機的端電壓下降較快。當輸出電流超過某一最大值時，電流和電壓將同時下降。所以，要滿足汽車用電設備具有電壓恒定的要求，發(fā)電機必須配用電壓調節(jié)器。四、其他形式的交流發(fā)電機1、八管交流發(fā)電機(1)中性點電壓交流發(fā)電機中性點的平均電壓通常是發(fā)電機輸出直流電(DC)電壓的二分之一。當輸出電流流過交流發(fā)電機時，中性點的電壓除大部分為直流電(DC)外，還有AC(交流電)部分。(2)電路和結構交流發(fā)電機的定子線圈為星型連接。(3)工作原理2、九管交流發(fā)電機3、無刷交流發(fā)電機就是無電刷和滑環(huán)的交流發(fā)電機。4、永磁式無刷交流發(fā)電機利用永久磁鐵作為轉子磁極。作業(yè)：1、整體式交流發(fā)電機由哪些組成？2、繪制八管交流發(fā)電機工作原理圖。電壓調節(jié)器工作原理交流發(fā)電機有效電動勢E與轉子轉速n及磁通?成正比。E（U）=Cn?改變勵磁電流I，從而改變磁通?，調節(jié)電壓U。I----?----U一、觸點式電壓調節(jié)器觸點式電壓調節(jié)器又稱電磁振動式電壓調節(jié)器，包括單觸點和雙觸點式調節(jié)器兩類。其基本原理是通過改變觸點閉合或斷開時間的長短，來改變勵磁電流的大小，如圖所示。第四節(jié)電壓調節(jié)器的種類和工作原理電阻R在觸點斷開時，電壓會有較大的波動，并且觸點也會引起火花放電，從而縮短觸點的壽命。因此，現代汽車上不大使用觸點式電壓調壓器。二、集成電路(IC)電壓調節(jié)器1．IC電壓調節(jié)器的基本原理如圖所示。

2．IC電壓調節(jié)器的特性(1)蓄電池載荷特性(2)外部載荷特性隨著載荷電流增大，輸出電壓變低。即使是在額定的載荷，或不超過交流發(fā)電機的最大輸出電流情況下，電壓變化始終在0．5伏～1伏之間。(3)溫度特性當周圍環(huán)境溫度升高時，由于調節(jié)輸出電壓的齊納二極管的導電性能會變得更好，所以輸出電壓通常會變低。3．蓄電池感應型IC調節(jié)器的工作原理這種IC調節(jié)器的交流發(fā)電機是有中性點二極管的小型交流發(fā)電機。下圖為豐田車用單片式集成電路調節(jié)器的外形圖，該調節(jié)器具有控制發(fā)電機電壓、充電指示燈和檢測發(fā)電機故障的功能。IC調節(jié)器的（整體式）交流發(fā)電機的具體工作原理如下圖：點火開關接通，發(fā)動機停機時的工作情況

IC調節(jié)器的（整體式）交流發(fā)電機的具體工作原理如下圖：交流發(fā)電機發(fā)電但高于規(guī)定電壓時的工作情況4．發(fā)電機感應型IC電壓調節(jié)器的工作原理發(fā)電機感應型的基本操作與蓄電池檢測型類似，但是發(fā)電機感應型IC電壓調節(jié)器沒有檢測蓄電池電壓的S端子，如圖所示。三、計算機控制的充電電路1．計算機控制整流裝置

另外，該系統(tǒng)中還有一個用電負荷檢測器(ELD)，這個檢測器可確切地檢測發(fā)動機各部件所需電負荷的大小，并將數據傳送到PCM，用于改善汽車的燃油經濟性和使充電系統(tǒng)更有效地工作。2．電壓和工作循環(huán)在計算機控制充電系統(tǒng)中，控制模塊以大約400次/每秒的固定頻率信號控制電壓調節(jié)器，改變磁場線圈電流接通-切斷的占空比，對交流發(fā)電機的輸出電壓進行調節(jié)。在低速時，磁場線圈電流的接通時間最大可為90％，切斷的時間最小可為10％。這種工況稱為大勵磁電流工作循環(huán)工況。在高速時，勵磁線圈電流的接通時間最小可為10％，切斷的時間最大可為90％。這種工況稱為小勵磁電流工作循環(huán)工況。3．溫度和工作循環(huán)該電壓調節(jié)系統(tǒng)具有溫差補償功能。4．充電系統(tǒng)電路現代汽車的充電系統(tǒng)與動力控制模塊(PCM)和其他一些電路集成在一起。汽車交流發(fā)電機的種類繁多，型式各異，但解體、檢修、裝復、測試程序類似。一、交流發(fā)電機的不解體檢測為了確定交流發(fā)電機有無故障，在發(fā)電機解體之前應對其進行不解體檢測，主要使用試驗臺等試驗方法對發(fā)電機進行檢測。通過測出發(fā)電機空載轉速和滿載轉速，可判斷發(fā)電機的故障。例如空載轉速過高，或達到規(guī)定滿載轉速時，發(fā)電機的輸出電壓過小，則表示發(fā)電機有故障。第五節(jié)交流發(fā)電機的解體、檢修、裝復、測試二、整體式交流發(fā)電機的解體方法1．拆卸后端罩。2．拆卸2個螺釘、取出電刷架。3．拆卸3個螺釘和取出IC電壓調節(jié)器。4．拆卸整流器架(55A和60A型)5．拆卸皮帶輪6．拆卸整流器后端框架7．從驅動端框架拆下轉子三、交流發(fā)電機的檢修(參考教材）交流發(fā)電機解體后，可用壓縮空氣吹凈內部灰塵，并用汽油或煤油清洗表面油污，再進行零部件檢修。1．檢修轉子總成轉子總成的檢修主要包括：轉子線圈繞組、滑環(huán)、轉子軸的檢修。(1)檢查轉子線圈繞組是否導通(2)檢查轉子繞組是否絕緣(3)檢修滑環(huán)(4)檢查轉子軸2．檢修定子總成定子總成檢修主要是定子線圈的檢修。其故障有斷路、搭鐵和短路。因為定子線圈的阻值太小，使用萬用表無法測出定子線圈的短路故障，一般可通過示波器檢測發(fā)電機輸出端電壓波形的方法來判斷。(1)檢查定子線圈是否導通(2)檢查定子線圈是否絕緣3．檢修電刷組件電刷及電刷架應無破損或裂紋，電刷在電刷架中應能活動自如。(1)電刷高度檢測(2)電刷彈簧壓力檢測(3)更換電刷方法4．硅整流二極管的檢查(1)檢查正極管側整流二極管(2)檢查負極管側整流二極管5．檢查軸承(1)檢查前軸承(2)檢查后軸承四、交流發(fā)電機的裝復1．將轉子裝入驅動端框架內2．安裝后端框架3．安裝皮帶輪4．安裝整流器架(55A和60A型)：5．安裝電刷架和IC電壓調節(jié)器6．安裝后端罩7．轉子的動平衡試驗五、發(fā)電機裝復后的測試發(fā)電機裝復后，在往汽車上安裝以前，應對發(fā)電機進行測試。1．IC電壓調節(jié)器檢測(1)整體式交流發(fā)電機接線(2)檢測IC電壓調節(jié)器(13.5—14.5V)2．交流發(fā)電機性能試驗電氣試驗臺主要檢測發(fā)電機的空載性能和滿載性能。(1)空載性能試驗(2)滿載性能試驗一、交流發(fā)電機傳動帶張緊度