交流發(fā)電機(jī)及調(diào)節(jié)器工程課件

1、2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,1,概述 交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造 交流發(fā)電機(jī)工作原理 交流發(fā)電機(jī)的特征 硅整流發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器 典型汽車的充電系電路及故障診斷 與排除,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,2,本章介紹了汽車用交流發(fā)電機(jī)及調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)、工作原理、充電系電路及檢測維修方法，通過對學(xué)習(xí)內(nèi)容的閱讀有了感性認(rèn)識后，再通過自學(xué)參考資料加深對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，然后進(jìn)入實踐課堂觀看（或去到實驗室親手對）實物的拆裝、檢測、試驗操作技能的訓(xùn)練，以便進(jìn)一步掌握其結(jié)構(gòu)、工作原理和檢測維修方法。,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,3,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造 第

2、三節(jié) 交流發(fā)電機(jī)工作原理 第四節(jié) 交流發(fā)電機(jī)的特征 第五節(jié) 硅整流發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器 第六節(jié) 典型汽車的充電系電路及故障 診斷 與排除,目錄,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,4,第一節(jié) 概述,交流發(fā)電機(jī)特點(diǎn)：與直流發(fā)電機(jī)相比 體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，使用壽命長 汽車用交流電的分類： 1、按總體結(jié)構(gòu)分： (見圖2-1) （1）普通交流發(fā)電機(jī) EQ1090：JF132 CA1091：JF1522A （2）整體式：內(nèi)裝調(diào)節(jié)器。 奧迪、Santana:JFZ18132 (3)帶泵交流發(fā)電機(jī)：帶真空制動助力泵的交流發(fā)電機(jī)。 JFB1712 （4）無刷交流發(fā)電機(jī)：無電刷，滑環(huán)。JFW

3、14X （5）永磁交流發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)子磁極采用永磁材料。,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,5,2、按磁場繞組搭鐵方式分：,（1）內(nèi)搭鐵式 EQ1090：JF132 （2）外搭鐵式 CA1091：JF152D、JF1522A 3、按裝用的二極管數(shù)量分： （1）六管交流發(fā)電機(jī)：JF132、JF1522A、JF152D （2）八管交流發(fā)電機(jī)：二個中性點(diǎn)二極管 TJ7100、TJ7100U：JFZ1542 （3）九管交流發(fā)電機(jī)：三個磁場二極管 BJ1022：JFZ141 （4）十一管交流發(fā)電機(jī)：二個中性點(diǎn)、三個磁場二極管 Santana:JFZ18132,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)

4、電學(xué)院郭新民,6,第二節(jié) 交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造,一、普通型交流發(fā)電機(jī) 三相同步交流發(fā)電機(jī)+整流器（六只硅二極管構(gòu)成三相橋式全波整流器） （一）轉(zhuǎn)子：見圖2-6。 發(fā)電機(jī)的磁場部分,見圖2-7。 兩塊爪極+磁場繞組+滑環(huán) 形成兩對相互交錯的磁極, （二）定子：見圖2-8A 功用：產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 釘子鐵芯+三相定子繞組 相臨兩相間繞組線圈的起端（或末端）相臨兩個槽（或8個槽），即三相繞組的各起端A、B、C分別放入1、3、5槽（或1、9、17槽）。 即能保證三相繞組相臨之間相差120電角度。,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,7,三相繞組的連接方法：星形接法（）：大多采用 三角形接法（）

5、(三)整流器： 作用：將發(fā)電機(jī)定子繞組產(chǎn)生的三相交流電變換為直流電。 組成：六只硅整二極管+散熱板（安裝二極管）。 負(fù)極管系：壓裝在發(fā)電機(jī)后端蓋上，引線為負(fù)極，外殼為正極。 負(fù)極管系：壓裝在散熱板上，引線為正極，外殼為負(fù)極。 散熱板（螺栓）火線接柱“B”（”+”A”或“電樞”接柱） 新型：正散熱板 負(fù)散熱板,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,8,（四）端蓋和電刷總成,電刷總成：兩只電刷+電刷彈簧+電刷架 端蓋：鋁合金（非導(dǎo)磁性材料） 交流發(fā)電機(jī)：內(nèi)搭鐵：兩電刷引線中一根與磁場接線柱“F”相連； 另一根接搭鐵“-”。見圖2-13a 外搭鐵：兩只電刷均與發(fā)電機(jī)絕緣，見圖2-13b 與

6、“F+”、”F-”（或“DF+”“DF-”）相連。 二、整體式交流發(fā)電機(jī) 特點(diǎn)：將集成電路調(diào)節(jié)器與交流發(fā)電機(jī)合為一體。 如 Santana、AUDI100、北京切諾基、天津夏利、豐田、三菱、 馬自達(dá)。 Santana交流發(fā)電機(jī)接線柱 D+：激磁電流接線柱 B+：輸出接線柱 -：搭鐵（外殼）,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,9,三、無刷交流發(fā)電機(jī),轉(zhuǎn)子上沒有勵磁繞組，省去了滑環(huán)、電刷，結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，故障少，維護(hù)簡單。 1、爪極式無刷交流發(fā)電機(jī) JFW14,見圖2-18 磁場繞組固定在后端蓋，兩個爪極直接固定在轉(zhuǎn)子軸上。 2、帶有激磁機(jī)的無刷交流發(fā)電機(jī):見圖2-19 3、永

7、磁式無刷交流發(fā)電機(jī), 永磁發(fā)電機(jī)電壓控制原理圖圖2-20 四、外搭鐵交流發(fā)電機(jī) 1、內(nèi)搭鐵：磁場電流經(jīng)搭鐵與發(fā)電機(jī)“-”接線柱構(gòu)成搭鐵回路。,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,10,激磁電流調(diào)節(jié)器“F”（發(fā)電機(jī)磁場接柱）發(fā)電機(jī)磁場繞組電刷搭鐵（“-”接線柱）,2、外搭鐵：激磁電流一般經(jīng)調(diào)節(jié)器的功率三極管構(gòu)成搭鐵回路。 激磁電流“F1” 磁場繞組“F2” 調(diào)節(jié)器搭鐵 如：CA1092、北京切諾基、Santana、AUDI （整體式）,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,11,五、八管、九管、十一管交流發(fā)電機(jī),（一）八管交流發(fā)電機(jī)：見圖2-14 加裝2只中性點(diǎn)二極管（用以

8、提高交流發(fā)電機(jī)的輸出功率），利用中性點(diǎn)電壓來增加交流發(fā)電機(jī)的輸出電流（增加10%）。 （二）九管交流發(fā)電機(jī)：9管交流發(fā)電機(jī)電路見圖2-16 增裝三支激磁二極管 作用：一、在交流發(fā)電機(jī)建立電壓后，向磁場繞組提供磁場電流。 二、控制充電指示燈。 如：捷達(dá)、高爾夫、神龍、富康、依維克、小解放。 （三）十一管交流發(fā)電機(jī)：如圖2-17 增加3只激磁二極管、2只中性點(diǎn)二極管。 如：Santana、AUDI、豐田皇冠,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,12,第三節(jié) 交流發(fā)電機(jī)工作原理,一、發(fā)電機(jī)原理 三相繞組中電動勢的瞬時值方程式為： 頻率相同，幅值相等，相位差120電角度。 定子三相繞組的接

9、法有兩種: （1）星形接法 IL=I I L-線電流 I-相電流,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,13,（2）三角形接法中 0UL=U 二、整流過程,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,14,發(fā)電機(jī)輸出直流的平均值 U=1.35UL=2.34U UL ：線電壓有效值 U ：相電壓有效值 中性點(diǎn)電壓 U：發(fā)電機(jī)直流輸出電壓 三、自激過程和激磁方式,他激：發(fā)電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，其電壓還未達(dá)到蓄電池充電電壓時,自激：發(fā)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，其電壓已達(dá)到蓄電池充電電壓時,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,15,1他勵 在發(fā)動機(jī)起動期間，需要蓄電池供給發(fā)電機(jī)磁場電流生磁使發(fā)電

10、機(jī)發(fā)電。這種供給磁場電流的方式稱為他勵發(fā)電。,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,16,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,17,2自勵 隨著轉(zhuǎn)速的提高，發(fā)電機(jī)的電動勢逐漸升高并能對外輸出，一般在發(fā)動機(jī)怠速時發(fā)電機(jī)就能對外供電了，當(dāng)發(fā)電機(jī)能對外供電時，就可以把自身發(fā)的電供給磁場繞組生磁發(fā)電，這種供給磁場電流的方式稱為自勵。 由于在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低時交流發(fā)電機(jī)不能自勵發(fā)電，所以低速時采取他勵發(fā)電，當(dāng)發(fā)動機(jī)達(dá)到正常怠速轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機(jī)的輸出電壓一般高出蓄電池電壓12V以便對蓄電池充電，此時，由發(fā)電機(jī)自勵發(fā)電。 交流發(fā)電機(jī)的勵磁電路如圖2-24。,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)

11、電學(xué)院郭新民,18,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,19,第四節(jié) 交流發(fā)電機(jī)的特征,一、輸出特征 發(fā)電機(jī)輸出電壓U=常數(shù)時，發(fā)電機(jī)的輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。 n1：空載轉(zhuǎn)速 n2 ：滿載轉(zhuǎn)速,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,20,二、空載特征 發(fā)電機(jī)空載時（I=0時），發(fā)電機(jī)電壓與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系（U=f(i)）. 如圖2-27 所示,三、外特征 轉(zhuǎn)速一定時，發(fā)電機(jī)的端電壓與輸出電流的關(guān)系,40,30,20,10,10,20,30,40,U（V）,0,I（A）,1000,1500,2000r/min,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,21,第五節(jié)

12、硅整流發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器,觸點(diǎn)式調(diào)節(jié)器,半導(dǎo)體式調(diào)節(jié)器,單級式（一對觸點(diǎn)）,雙級式（兩對觸點(diǎn)）,晶體管式,集成電路式,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,22,一、觸點(diǎn)式調(diào)節(jié)器 以電磁線圈為敏感元件，利用發(fā)電機(jī)不同轉(zhuǎn)速時的電壓變化，使觸點(diǎn)斷續(xù)接觸，來控制流過發(fā)電機(jī)勵磁繞組的勵磁電流，從而達(dá)到自動穩(wěn)定發(fā)電機(jī)輸出電壓的目的。,1、雙級式電壓調(diào)節(jié)器： FT61型（EQ1090） P52 圖 2-30 （1）低速觸點(diǎn)K1閉合時（常閉觸點(diǎn)） 勵磁電路：,蓄電池正極,A,點(diǎn)火開關(guān),調(diào)節(jié)器點(diǎn)火接柱,K1,動觸點(diǎn),磁軛,調(diào)節(jié)器磁場接柱,勵磁繞組,搭鐵,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,23

13、,（2）發(fā)電機(jī)電壓達(dá)第一級調(diào)節(jié)電壓（14V）時：K1打開、K2仍開啟 勵磁電路：,（3）發(fā)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)輸出電壓第二級調(diào)節(jié)值（14.5V）時，K2閉合。勵磁繞組兩端搭鐵。 勵磁電路：,蓄電池+,SW,磁場繞組,磁場接柱,R2,調(diào)節(jié)器點(diǎn)火接柱,R1,搭鐵,A,搭鐵,磁場繞組,磁場接柱,磁軛,動觸點(diǎn),K1,搭鐵,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,24,二、晶體管調(diào)節(jié)器,優(yōu)點(diǎn)： （1）調(diào)節(jié)黏度高。 （2）結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，故障少。 （3）使用中無需維修。 （4）能適應(yīng)大功率發(fā)電機(jī)的需求。 （5）工作中不會產(chǎn)生火花，無線電干擾小。 （一）晶體管調(diào)節(jié)器的基本原理 利用晶體三極管的開

14、關(guān)特征。 根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出電壓的高低，控制晶體三極管的導(dǎo)通和截止。 組成：功率開關(guān)三極管（V2）、信號放大（V1）和控制電路 （VD）、電壓信號（R1）的檢測電路等三部分電路。 圖2-32內(nèi)搭鐵晶體管調(diào)節(jié)器的基本電路。,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,25,(二)晶體管調(diào)節(jié)器實例： 1、國產(chǎn)JFT106型晶體管調(diào)節(jié)器：231b為 JFT106型晶體管調(diào)節(jié)器工 作原理圖。 電壓信號的檢測電路：R1、R2、R3 控制及放電路：VD1、VD2、V1、V2 功率開關(guān)三極管：V3 V1截止、V2導(dǎo)通、V3導(dǎo)通 2、JFT126A型晶體管調(diào)節(jié)器,（三）集成電路調(diào)節(jié)器的電壓檢測法： 1、發(fā)電機(jī)

15、電壓檢測法：發(fā)電機(jī)電壓檢測電路見圖3-32a 檢測點(diǎn)P加到穩(wěn)壓管VD1兩端的反向電壓與發(fā)電機(jī)的端電壓VB成正比。 2、蓄電池電壓檢測法：圖2-38 （四）集成電路調(diào)節(jié)器實例： 圖233a所示為天津夏利轎車發(fā)電機(jī)使用的集成電路調(diào)節(jié)器外形圖，該發(fā)電機(jī)為整體式交流發(fā)電機(jī)，調(diào)節(jié)器為內(nèi)裝式外搭鐵型。,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,26,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,27,第六節(jié) 典型汽車的充電系電路及故障診斷與排除,一、典型汽車的充電系電路 1、解放汽車的充電系電路 CA1091、CA1092：JF152D、JF1522A 發(fā)電機(jī) JFT106、JFT124 調(diào)節(jié)器

16、（1）充電系統(tǒng)工作原理 激磁電流的方向 調(diào)節(jié)電壓值13.8-14.6V （2）充電指示燈工作原理：P435 圖10-8 2、夏利轎車的充電系統(tǒng)：8管整流式發(fā)電機(jī) P76 圖2-58 發(fā)電機(jī)未轉(zhuǎn)動時、SW閉合：Tr1、Tr2導(dǎo)通 發(fā)電機(jī)中高速轉(zhuǎn)動時： Tr1、Tr2截止 3、北京切諾基吉普車的充電系統(tǒng) 圖 2-61,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,28,4、帶磁場繼電器充電系電路 防止蓄電池長期通過發(fā)電機(jī)勵磁繞組和電壓調(diào)節(jié)器線圈放電。 P78 圖2-62 起動按鈕,5、裝用九管交流發(fā)電機(jī)的汽車充電系統(tǒng)： 依維克、奧拓、神龍、富康、小解放 6、奧迪、桑塔納轎車的充電系統(tǒng) P80 圖2-64,2020/6/23,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院郭新民,29,二、充電系故障診斷與排除,（一）不充電： 發(fā)電機(jī)故障：勵磁繞組、三相繞組、短路、斷路、搭鐵 調(diào)節(jié)器故障：斷路 （二）充電電流過大： 調(diào)節(jié)器故障 ： 觸點(diǎn)式：彈簧張力過大、鐵芯與銜鐵氣隙過大 晶體管式：大功率三極管始終導(dǎo)通 （三）充電電流過?。?（1）皮帶松曠 （2）發(fā)電機(jī)故障：電刷滑環(huán)接觸不良、勵磁繞組局部短路、定系繞組一相斷路等 （3）調(diào)節(jié)器故障： 觸點(diǎn)式：彈簧拉力小