第三章交流发电机及电压调节器PPT讲稿.ppt

第三章交流发电机及电压调节器第1页，共91页，编辑于2022年，星期二第2页，共91页，编辑于2022年，星期二3.1 3.1 交流发电机的结构交流发电机的结构3.1.1发电机的功用3.1.2普通交流发电机的结构1转子2定子3整流器4端盖及电刷组件5带轮及风扇第3页，共91页，编辑于2022年，星期二3.1.1 3.1.1 发电机的功用发电机的功用 发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时，向所有用电设备（启动机除外）供电，正常运转时，向所有用电设备（启动机除外）供电，同时给蓄电池充电。同时给蓄电池充电。汽汽车车用用发发电电机机可可分分为为直直流流发发电电机机和和交交流流发发电电机机，由由于于交交流流发发电电机机的的性性能能在在许许多多方方面面优优于于直直流流发发电电机机，直流发电机已被淘汰。直流发电机已被淘汰。交交流流发发电电机机必必须须配配装装电电压压调调节节器器，电电压压调调节节器器对对发发电电机机的的输输出出电电压压进进行行控控制制，使使其其保保持持基基本本恒恒定定，以满足汽车用电器的需求。以满足汽车用电器的需求。第4页，共91页，编辑于2022年，星期二3.1.2 3.1.2 普通交流发电机的结构普通交流发电机的结构图3.1 JF132型交流发电机解体图1后端盖 2电刷架 3电刷 4电刷弹簧压盖5硅二极管6元件板 7转子 8定子 9前端盖 10风扇 11带轮 普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、带轮等组成。图带轮等组成。图3.13.1为为JF132JF132型型6 6管普通交流发电机解体图管普通交流发电机解体图 第5页，共91页，编辑于2022年，星期二3.1.2 3.1.2 普通交流发电机的结构普通交流发电机的结构 1转子转子 转子的功用是产生磁场。转子的功用是产生磁场。转子由爪极、磁轭、励磁绕组、滑环、转转子由爪极、磁轭、励磁绕组、滑环、转子轴等组成，如图子轴等组成，如图3.33.3、3.43.4所示。所示。转子轴上压装着两块爪极，爪极被加工成鸟转子轴上压装着两块爪极，爪极被加工成鸟嘴形状，爪极空腔内装有励磁绕组和磁轭。嘴形状，爪极空腔内装有励磁绕组和磁轭。滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，压装在转滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，压装在转子轴上并与轴绝缘，两个滑环分别与励磁绕组的子轴上并与轴绝缘，两个滑环分别与励磁绕组的两端相连。两端相连。当给两滑环通入直流电时，励磁绕组中就有当给两滑环通入直流电时，励磁绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为为N N极，另一块被磁化为极，另一块被磁化为S S极，从而形成六对极，从而形成六对（或八对）相互交错的磁极。如图（或八对）相互交错的磁极。如图3.33.3所示。所示。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。1滑环 2转子轴 3爪极 4磁轭 5励磁绕组图3.3 交流发电机的转子总成图3.4 交流发电机转子分解图第6页，共91页，编辑于2022年，星期二3.1.2 3.1.2 普通交流发电机的结构普通交流发电机的结构 2定子定子 定子的功用是产生交流电。定子的功用是产生交流电。定子安装在转子的外面，和发电机的定子安装在转子的外面，和发电机的前后端盖固定在一起，当转子在其内部转前后端盖固定在一起，当转子在其内部转动时，引起定子绕组中磁通的变化，定子动时，引起定子绕组中磁通的变化，定子绕组中就产生交变的感应电动势。绕组中就产生交变的感应电动势。定子由定子铁心和定子绕组（线圈）定子由定子铁心和定子绕组（线圈）组成，如图组成，如图3.53.5所示。所示。定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。硅钢片叠成。定子绕组有三组线圈，对称的嵌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，如接有星形接法和三角形接法两种，如图图3.5a3.5a、b b所示，都能产生三相交流电。所示，都能产生三相交流电。图3.5 交流发电机定子总成及连接方式a）定子绕组星形连接 b)定子绕组三角形连接第7页，共91页，编辑于2022年，星期二3.1.2 3.1.2 普通交流发电机的结构普通交流发电机的结构 3整流器整流器 整流器的功用是将定子绕组的三相交流整流器的功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。电变为直流电。整流器由整流板和整流二极管组成，6管交流发电机的整流器是由6只硅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，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。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3.6所示。图3.6 交流发电机整流二极管安装示意图a）焊接式 b）电路图 c)压装式1正整流板 2负整流板第8页，共91页，编辑于2022年，星期二3.1.2 3.1.2 普通交流发电机的结构普通交流发电机的结构 汽车用硅整流二极管是专用的，有汽车用硅整流二极管是专用的，有如下特点：如下特点：（1 1）允许的工作电流大，如）允许的工作电流大，如ZQ50ZQ50型二极型二极管的正向平均电流为管的正向平均电流为50A50A，浪涌电流为，浪涌电流为600A600A。（2 2）承受反向电压的能力高，可承受）承受反向电压的能力高，可承受的反向重复峰值电压在的反向重复峰值电压在270V270V左右，反向左右，反向不重复峰值电压在不重复峰值电压在300V300V左右。左右。（3 3）只有一根引线（引出电极）只有一根引线（引出电极）（4 4）根据引出电极的不同分为正二极管）根据引出电极的不同分为正二极管和负二极管。和负二极管。整流器总成的形状各异，有马蹄形、整流器总成的形状各异，有马蹄形、半圆形和圆形等。如图半圆形和圆形等。如图3.73.7所示。整流器所示。整流器和定子绕组的连接如图和定子绕组的连接如图3.83.8所示。所示。图3.7 JF132发电机整流器总成1-负整流板 2-正整流板 3-散热片 4-螺栓孔 5-正极管 6-负极管 7-安装孔 8-绝缘垫图3.8 交流发电机整流器和定子的连接电路图a）星形连接 b）三角形连接第9页，共91页，编辑于2022年，星期二3.1.2 3.1.2 普通交流发电机的结构普通交流发电机的结构 4端盖及电刷组件端盖及电刷组件 端盖一般分两部分（前端盖和端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起支撑转子、定子、整后端盖），起支撑转子、定子、整流器和电刷组件的作用。端盖一般流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。后漏磁，二是铝合金散热性能好。后端盖上装有电刷组件。端盖上装有电刷组件。电刷组件由电刷、电刷架和电刷电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成，如图弹簧组成，如图3.93.9所示。所示。电刷的作用是将电源通过滑环电刷的作用是将电源通过滑环引入励磁绕组。两个电刷分别装在引入励磁绕组。两个电刷分别装在电刷架的孔内，借助弹簧压力与滑电刷架的孔内，借助弹簧压力与滑环保持接触。环保持接触。电刷和滑环的接触应良好，否则会电刷和滑环的接触应良好，否则会因为磁场电流过小，导致发电机发电不因为磁场电流过小，导致发电机发电不足。足。图3.9 电刷组件第10页，共91页，编辑于2022年，星期二3.1.2 3.1.2 普通交流发电机的结构普通交流发电机的结构 励磁绕组通过两只电刷励磁绕组通过两只电刷(F(F和和E)E)和外和外电路相连，根据电刷和外电路的连接型电路相连，根据电刷和外电路的连接型式不同，发电机分为内搭铁型和外搭铁式不同，发电机分为内搭铁型和外搭铁型两种，如图型两种，如图3.103.10所示。所示。（1 1）内搭铁型交流发电机：励磁绕）内搭铁型交流发电机：励磁绕组的一端经负电刷（组的一端经负电刷（E E）引出后和后端盖）引出后和后端盖直接相连（直接搭铁）的发电机称为内直接相连（直接搭铁）的发电机称为内搭铁型交流发电机，如图搭铁型交流发电机，如图3.10a3.10a所示。所示。（2 2）外搭铁型交流发电机：励磁）外搭铁型交流发电机：励磁绕组的两端绕组的两端 (F(F和和E)E)均和端盖绝缘的发均和端盖绝缘的发电机称为外搭铁型交流发电机，如图电机称为外搭铁型交流发电机，如图3.10b3.10b所示。所示。a)内搭铁型交流发电机 b)外搭铁型交流发电机图3.10 交流发电机的搭铁型式第11页，共91页，编辑于2022年，星期二3.1.2 3.1.2 普通交流发电机的结构普通交流发电机的结构 5 5带轮及风扇带轮及风扇 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。发电机的转子轴和风扇一起旋转。发电机工作时，定子绕组和励磁绕组中都会有热量产生，发电机工作时，定子绕组和励磁绕组中都会有热量产生，温度过高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作，所以温度过高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作，所以为发电机散热是必须的，为了提高散热能力，有的发电机装为发电机散热是必须的，为了提高散热能力，有的发电机装有两个风扇（前后各一个）。如丰田轿车的发电机。有两个风扇（前后各一个）。如丰田轿车的发电机。第12页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2 3.2 交流发电机工作原理交流发电机工作原理3.2.1发电原理3.2.2整流原理3.2.3交流发电机的励磁第13页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2.1交流发电机发电原理 如图3.11所示，发电机定子的三相绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中，内部有一个转子，转子上安装着爪极和励磁绕组。当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为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应电动势。这就是交流发电机的发电原理。图3.11 交流发电机发电原理示意图1定子铁心 2定子绕组 3转子 4励磁绕组 5整流二极管 6电刷第14页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2.1交流发电机发电原理 1.交流电动势的变化频率f和转速、磁极对数成正比 式中 磁极对数 发电机转速(r/min)在交流发电机中，由于转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律，所以交流电动势的波形也近似正弦规律，如果发电机定子的三相绕组是对称绕制的则产生的三相电动势也是对称的。第15页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2.1交流发电机发电原理2.三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式：式中 每相电动势的最大值 每相电动势的有效值 电角速度第16页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2.1交流发电机发电原理3.定子每相电动势的有效值的表示 式中 -绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关)-每相绕组的匝数（单位：匝）频率（单位：Hz）-每极磁通（单位：Wb）-电机结构常数（）-称为相电动势。由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数 不变），相电动势 和发电机转速、磁通成正比。第17页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2.2 交流发电机整流原理图3.12 交流发电机整流原理a)整流电路图 b)三相绕组电压波形图 c)整流后发电机输出波形图第18页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2.2 交流发电机整流原理1 1整流原理整流原理:（1 1）二极管的导通原则）二极管的导通原则 当当3 3只只正正二二极极管管负负极极端端连连接接在在一一起起时时，正极端电位最高者导通；正极端电位最高者导通；当当3 3只只负负二二极极管管正正极极端端连连接接在在一一起起时，负极端电位最低者导通。时，负极端电位最低者导通。（2 2）整流过程的分析）整流过程的分析 同同时时导导通通的的二二极极管管管管子子总总是是两两个个，正、负管子各一个。正、负管子各一个。三三相相桥桥式式整整流流电电路路中中二二极极管管的的依依次次循循环环导导通通,使使得得负负载载RLRL两两端端得得到到一一个个比比较较平平稳的脉动直流电压稳的脉动直流电压,如图如图3.12(c)3.12(c)所示。所示。图3.13整流二极管导通分析第19页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2.2 交流发电机整流原理 2 2中性点电压中性点电压 在在定定子子绕绕组组为为星星形形连连接接时时，三三相相绕绕组组的的公公共共结结点点称称为为中中性性点点。从从三三相相绕绕组组的的中中性性点点引引一一根根导导线线到到发发电电机机外外，标标记记为为“N”N”。“N”N”点点电电压压称为中性点电压。称为中性点电压。中中性性点点电电压压的的瞬瞬时时值值是是一一个个三三次次谐谐波波电电压压,如如图图3.153.15所所示示，平平均均值值为为发发电电机机输出电压（平均值）的一半，即输出电压（平均值）的一半，即：带有中性点接线柱的发电机，可用中性点电压来控制各种用途的继电器工作。图3.15 交流发电机中性点电压波形图第20页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2.2 交流发电机整流原理 利用中性点电压提高发电机功率 有的发电机（如夏利发电机）的整流器有8只整流管，其中两只整流管接在中性点处（1只正极管和1只负极管），如图3.16所示。把中性点电压和三相绕组并联输出，实践证明这样可提高发电机功率1015。由于中性点电压的瞬时值是一个三次谐波，其波峰在有些时候可能大于三相绕组的最高值，此时，中性点正极管VD7导通，其他三个正极管截止，由VD7供给外电路高电压；同理，波谷也能小于三相绕组的最低值，此时，中性点负极管VD8导通，参与对外输出，这样就提高了发电机的对外输出能力，提高了发电机的输出功率。图3.16 具有中性点二极管的整流电路第21页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2.3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，必须给励磁绕组通电才会有磁场产生而发电，否则发电机将不能发电。将电流引入到励磁绕组使之产生磁场称为励磁。交流发电机励磁方式有自励和他励两种。1他励 在发电机转速较低时（发动机未达到怠速转速），自身不能发电，需要蓄电池供给发电机励磁绕组电流，使励磁绕组产生磁场来发电。这种由蓄电池供给磁场电流发电的方式称为他励发电。第22页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2.3交流发电机的励磁 2自励 随着转速的提高（一般在发动机达到怠速时），发电机定子绕组的电动势逐渐升高并能使整流器二极管导通，当发电机的输出电压UB大于蓄电池电压时，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，这种自身供给磁场电流发电的方式称为自励发电。交流发电机励磁过程是先他励后自励。当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压12V以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。不同汽车的励磁电路各不相同，但有一个共同特点是，励磁电路都必须由点火开关控制。交流发电机的励磁电路如图3.17、3.18所示。第23页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2.3交流发电机的励磁图3.17 6管内搭铁型交流发电机的励磁 第24页，共91页，编辑于2022年，星期二3.2.3交流发电机的励磁图3.18 11管外搭铁型交流发电机的励磁第25页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3常见交流发电机的结构3.3.1交流发电机的分类3.3.2常见发电机的结构型式3.3.3交流发电机的型号3.3.4交流发电机的性能指标 第26页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.1交流发电机的分类1.按总体结构分 （1）普通交流发电机。这种发电机即无特殊装置，也无特殊功能特点，使用时需要配装电压调节器。（2）整体式交流发电机，发电机和调节器制成一个整体的发电机。（3）带泵的交流发电机。发电机和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机。（4）无刷交流发电机，不需要电刷的发电机。（5）永磁交流发电机，转子磁极为永磁铁制成的发电机。第27页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.1交流发电机的分类图3.19 交流发电机结构外型a)JF1522A型交流发电机 b)捷达JFZ1813型交流发电机 c）JFB1712型交流发电机第28页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.1交流发电机的分类2.按整流器结构分（1）6管交流发电机。（2）8管交流发电机。（3）9管交流发电机。（4）11管交流发电机。3.按励磁绕组搭铁型式分（1）内搭铁型交流发电机。（2）外搭铁型交流发电机。注意：注意：交流发电机搭铁型式不同，交流发电机搭铁型式不同，所配用的调节器及接线方法不同，充所配用的调节器及接线方法不同，充电系故障检查方法也不同，使用时应电系故障检查方法也不同，使用时应予注意，否则发电机不发电，调节器予注意，否则发电机不发电，调节器不工作。不工作。第29页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.1交流发电机的分类图3.20 奥迪11管整交流发电机的整流器结构形状 图3.21本田雅阁8管交流发电机的整流器结构形状第30页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.2常见发电机的结构型式 19管交流发电机 （1）9管交流发电机结构特点：9管交流发电机的基本结构和6管交流发电机相同，所不同的是整流器，9管交流发电机的整流器是由6只大功率硅整流二极管和3只小功率励磁二极管组成。图3.22所示为日立公司生产的LR160-708型整体式外搭铁型9管交流发电机电路图。图3.22 LR160-708型9管交流发电机电路图1点火开关 2主继电器 3熔丝 4充电指示灯第31页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.2常见发电机的结构型式 （2）充电指示灯电路：LR160-708型9管交流发电机的励磁电路还有一个功能，就是控制充电指示灯电路，在图3.22所示电路中，有一充电指示灯，其作用是：指示发电机是否有故障；警告驾驶员停车后关断点火开关。（3）充电指示灯的工作原理：当点火开关接通时，发电机未发电，由蓄电池供给磁场电流。此时充电指示灯亮，表示蓄电池放电，发电机他励。当发动机启动后，转速升高到怠速及其以上时，发电机应能正常发电并对外输出，此时，磁场电流由发电机供给，发电机自励发电。若没有熄灭,说明发电机不发电或充电指示灯电路有故障。发电机熄火后，由于发电机不再发电，如果没有关断点火开关，蓄电池会通过磁场电路向励磁绕组放电，充电指示灯会再次发亮，可提醒驾驶员关断点火开关，避免蓄电池放电时间过长烧坏励磁绕组和引起蓄电池亏电。第32页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.2常见发电机的结构型式 211管交流发电机 （1）11管交流发电机整流器的结构特点：11管交流发电机的整流器由8只大功率硅整流二极管和3只小功率磁场二极管组成，8只整流管（其中6只接三相绕组,2只接中性点）组成全波桥式整流电路对外负载输出，3只小功率磁场二极管与3只大功率负极管也组成三相全波桥式整流电路，为发电机磁场供电和控制充电指示灯电路。图3.23 桑塔纳轿车用整体式外搭铁型11管发电机电路原理图1交流发电机 2电压调节器 3调节器的传感器第33页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.2常见发电机的结构型式 （2）调节器的特点 桑塔纳发电机为整体式外搭铁型交流发电机，采用集成电路调节器，调节器和电刷架制成一个整体安装在发电机内部，称为整体式发电机。外搭铁型是指发电机磁场的负电刷通过调节器后再搭铁。桑塔纳发电机的外部有两个接线柱，分别为火线接线柱B和磁场接线柱D+，火线接线柱B向全车供电，磁场接线柱D+的作用是由蓄电池向励磁绕组提供励磁电流使发电机发电，并且控制充电指示灯电路。11管交流发电机目前汽车上应用较多，因为它具有中性点二极管可提高发电机功率，又有励磁二极管可控制充电指示灯电路。去掉11管交流发电机中的3只励磁二极管，就变成了8管交流发电机。8管交流发电机的充电指示灯电路由调节器直接控制。第34页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.2常见发电机的结构型式 3无刷交流发电机 由于没有电刷和滑环，所以不会因为电刷及滑环的磨损和接触不良造成励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。（1）爪极式无刷交流发电机的结构及工作原理 如图3.24所示，爪极式无刷交流发电机励磁绕组是静止的，它通过一个磁轭托架固定在后端盖上,所以，不再需要电刷。两个爪极中，只有一个爪极直接固定在电机转子轴上，另一爪极则用非导磁焊接在前一爪极上。当转子旋转时，一个爪极就带动另一爪极一起在定子内转动,当励磁绕组中有直流电通过时，爪极被磁化,就形成了旋转磁场。磁路如图3.25箭头所示第35页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.2常见发电机的结构型式图3.24 爪极式无刷交流发电机的结构1外型 2后轴承 3防护罩 4整流器 5壳体 6定子 7磁轭 8励磁绕组接头 9励磁绕组 10爪极 11前端盖12风扇 13带轮第36页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.2常见发电机的结构型式 （2）爪极式无刷交流发电机的特点 爪极式无刷交流发电机的优点是：结构简单、维护方便、工作可靠，不存在电刷与滑环接触不良导致的发电不稳或不发电故障；缺点是爪极间连接工艺困难，由于磁路中间隙加大，发电机相同输出功率下需加大励磁电流。图3.25 爪极式无刷交流发电机的结构原理与磁路1转子轴 2磁轭托架 3端盖 4爪极 5定子铁心 6非导磁联结环 7励磁绕组 8转子磁轭第37页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.3 交流发电机的型号 汽车交流发电机型号由产品代号、电压等级代号、电流等级代号、设计序号、变型代号五部分组成，如图3.26所示。图3.26 交流发电机型号第38页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.4 交流发电机的性能指标 1额定电压 交流发电机的电压受电压调节器控制，一般比较稳定，只是在发动机启动阶段略有变化，正常情况下，发动机达到怠速转速时，发电机的输出电压应能达到一个稳定值，这个电压值称为发电机的额定电压（12V系统的发电机额定电压为14V，24V系统的发电机额定电压为28V）。2空载转速 交流发电机不带负载，能够达到额定电压时的初始转速值定为空载转速，空载转速在发电机出厂时通过试验确定，列入产品说明书。空载转速是汽车设计时选择发动机和发电机速比的主要依据，也是发电机使用过程中性能是否下降的评价指标之一。第39页，共91页，编辑于2022年，星期二3.3.4 交流发电机的性能指标 3额定电流和额定转速 交流发电机受结构、转速等条件的限制，对外输出电流的能力是有限的，为了评价发电机的对外输出电流能力，把发电机输出最大电流的2/3定为发电机的额定电流，达到额定电流时的转速定为额定转速。发电机出厂时，通过试验确定额定转速和额定电流，并列入产品说明书，发电机的额定转速和额定电流是评价发电机性能的重要指标。几种国产交流发电机的主要性能指标交流发电机型号额定电压(V)空载转速(r/min)额定电流(A)额定转速(r/min)使用车型JFZ1913Z141050906000桑塔纳、奥迪JFZ1512Z141050556000广州标致JFZ2518281150275000切诺基JFZ1714141000456000依维柯JF13A141000253500NJ1060第40页，共91页，编辑于2022年，星期二3.4交流发电机的故障检测 汽车交流发电机当发现发电机不发电或发电量不足等故障时，应首先判断故障发生在外电路还是发电机内部，若初步确定故障在发电机内部，就应将交流发电机从车上拆下来，对其进行检测、修理。应先对交流发电机进行整机测试。目的是为了判定交流发电机有无故障和故障发生在哪个部位，以便有的放矢地修理。整机测试包括：测量各接线柱之间的电阻、在万能试验台上进行空载电压和负载电流的试验、用示波器观察发电机输出波形。第41页，共91页，编辑于2022年，星期二3.4.1 交流发电机的整机测试 1.测量各接线柱之间的电阻 （1）测量发电机的输出端子B+和搭铁端E之间的阻值（壳体或搭铁接线柱）。通过测量可以判断交流发电机整流器是否有故障，如有故障应将发电机解体进一步检测。（2）测量发电机正电刷F接线柱和负电刷E之间的阻值 通过测量各接线柱之间的阻值，不能确定交流发电机是否有无故障时，应进行试验台试验。图3.27各接线柱之间电阻的测量第42页，共91页，编辑于2022年，星期二3.4.1 交流发电机的整机测试2试验台试验（1）空载试验 空载试验是在交流发电机不带任何负载（不对外输出电流）情况下的一种试验。空载试验的目的是：初步测定发电机是否有故障。（2）负载试验 负载试验就是在交流发电机带有负载（对外输出电流）情况下的一种试验。负载试验的目的是：进一步测定发电机是否有故障。交流发电机的有些故障，在没有电流输出的情况下是表现不出来的，所以如果交流发电机空载试验正常情况下，应再作负载试验。第43页，共91页，编辑于2022年，星期二3.4.1 交流发电机的整机测试 3用示波器观察输出电压波形（有条件的情况下）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，在有条件的情况下，可用示波器观察发电机的输出电压波形，根据输出电压波形可以判断交流发电机内部故障是整流器故障还是定子绕组故障。图3.29交流发电机各种故障时的电压波形第44页，共91页，编辑于2022年，星期二3.4.2 零部件的检修 1转子的检修(1)励磁绕组的检修 用万用表测量励磁绕组的电阻，应符合标准。每个滑环与转子轴之间的阻值都应该是无穷大。图3.30 励磁绕组短路、断路的检测图3.31 励磁绕组搭铁的检测第45页，共91页，编辑于2022年，星期二3.4.2 零部件的检修 (2)转子轴和滑环的检修 转子轴的弯曲会造成转子与定子之间间隙过小而摩擦或碰撞，如发现发电机运转时阻力过大或有异响，应检查转子轴是否有弯曲。滑环应表面光滑，无烧蚀，厚度应大于1.5mm (3)轴承的检修 若发现发电机运转时有异响，应仔细检查是否因轴承的损坏而造成。图3.32 转子轴径向摆差的检测第46页，共91页，编辑于2022年，星期二3.4.2 零部件的检修2定子的检修（1）定子绕组的断路和搭铁故障检测（2）定子绕组的短路故障检测图3.33定子断路故障的检测图3.34定子搭铁故障的检测第47页，共91页，编辑于2022年，星期二3.4.2 零部件的检修 3整流器的检修 (1)普通整流器的检测 将二极管的引线与其他连接分离，用指针万用表的两个表笔分别接到二极管的引线与壳体上，测二极管的正向与反向电阻。二极管的正向电阻应符合标准值，反向电阻应在10k以上。3.35 整流二极管的检测检测正二极管的正向电阻检测正二极管的反向电阻检测负二极管的正向电阻检测负二极管的反向电阻第48页，共91页，编辑于2022年，星期二3.4.2 零部件的检修（2）整体结构的整流器检测：整体结构整流器的整流板、正、负硅二极管全部焊装在一起，不可分解。右图为本田汽车交流发电机的整流器。检测正极管时，将指针万用表的红表笔接B，黑表笔依次接P1、P2、P3、P4，均应导通；交换两表笔后再测，均应为无穷大，否则有正二极管损坏，需更换整流器总成。检测负极管时将指针万用表的黑表笔接E，红表笔依次接P1、P2、P3、P4，均应导通；交换两表笔后再测，均应为无穷大，否则有负二极管损坏，需更换整流器总成。第49页，共91页，编辑于2022年，星期二3.4.2 零部件的检修 4电刷组件的检测 电刷和电刷架应无破损或裂纹，电刷在电刷架中应活动自如，不得出现卡滞现象。电刷露出电刷架部分的长度叫电刷长度，电刷长不应超出磨损极限（原长的1/2），否则应更换。电刷弹簧压力应符合标准，一般为23N，将电刷压入电刷架使之露出部分约2mm，弹簧压力过小应更换。第50页，共91页，编辑于2022年，星期二3.5电压调节器3.5.1电压调节器的功用3.5.2电压调节器的分类3.5.3电压调节器的调压原理3.5.4电子调节器的工作原理第51页，共91页，编辑于2022年，星期二3.5.1电压调节器的功用 由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱动旋转的，且发动机和交流发电机的速比为1.73，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才能工作。电压调节器是把发电机输出电压控制在规定范围内的装置，其功用是在发电机转速变化时，自动控制发电机电压保持恒定，使其不因发电机转速高时电压过高烧坏用电器和导致蓄电池过充电；也不会因发电机转速低而电压不足导致用电器工作失常。第52页，共91页，编辑于2022年，星期二3.5.2电压调节器的分类 随着电子技术的发展，目前交流发电机几乎全部采用电子调节器。其优点是：电压调节精度高，且不产生火花，还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点。电子调节器有晶体管调节器和集成电路调节器两种。图3.38 晶体管调节器和集成电路调节器a)晶体管调节器 b)集成电路调节器第53页，共91页，编辑于2022年，星期二3.5.2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类型可分两种（1）内搭铁型调节器 适用于内搭铁型交流发电机的电子调节器称为内搭铁型电子调节器；（2）外搭铁型调节器 适合用于外搭铁型交流发电机的电子调节器称为外搭铁型电子调节器。对于晶体管调节器，在使用过程中，最好使用汽车说明书中指定的调节器，如果采用其他型号替代，除标称电压、功率等规定参数与原调节器相同外，代用调节器必须与原调节器的搭铁形式相同，否则，发电机可能由于励磁电路不通而不能正常工作。第54页，共91页，编辑于2022年，星期二3.5.3电压调节器的调压原理 交流发电机的三相绕组产生的相电动势有效值为 即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。当转速n升高时，E增大，发电机输出端电压UB升高，当转速升高到一定值时，输出端电压达到限定值，要想使发电机的输出电压UB不再随转速的升高而上升，只能通过减小磁通来实现。又因磁极磁通与励磁电流If成正比，所以减小磁通也就是减小励磁电流If。所以，交流发电机电压调节器的调压原理是：当发电机转速升高时，调节器通过减小发电机励磁电流If来减小磁通，使发电机的输出电压UB保持不变；当发电机的转速降低时，调节器通过增大发电机的励磁电流If来增加磁通，使发电机的输出电压UB保持不变。第55页，共91页，编辑于2022年，星期二3.5.4电子调节器的工作原理 1外搭铁型电子调节器的工作原理（1）基本电路 电子调节器有多种型式，其内部电路各不相同，但工作原理可用基本电路工作原理去理解。第56页，共91页，编辑于2022年，星期二3.5.4电子调节器的工作原理（2）工作原理 点火开关SW刚接通时，发动机不转，发电机不发电，蓄电池电压加在分压器R1、R2上，此时因UR1 较低不能使稳压管VS的反向击穿，VT1截止，VT1截止使得VT2导通，发电机磁场电路接通，此时由蓄电池供给磁场电流。随着发动机的启动，发电机转速升高，发电机他励发电，电压上升。当发电机电压升高到大于蓄电池电压时，发电机自励发电并开始对外蓄电池充电，如果此时发电机输出电压UB调节器调节上限UB2，VT1继续截止，VT2继续导通，但此时的磁场电流由发电机供给，发电机电压随转速升高迅速升高。当发电机电压升高到等于调节上限UB2时，调节器对电压的调节开始。此时VS导通，VT1导通，VT2截止，发电机磁场电路被切断，由于磁场被断路，磁通下降，发电机输出电压下降。当发电机电压下降到等于调节下限UB1时，VS截止，VT1截止，VT2重新导通，磁场电路重新被接通，发电机电压上升。周而复始，发电机输出电压UB被控制在一定范围内，这就是外搭铁型电子调节器的工作原理。第57页，共91页，编辑于2022年，星期二3.5.4电子调节器的工作原理 2内搭铁型电子调节器的基本电路 内搭铁型电子调节器基本电路的特点是晶体管VT1、VT2采用PNP型，发电机的励磁绕组连接在VT2的集电极和搭铁端之间，与外搭铁型电路显著不同，电路工作原理和结构与外搭铁型电子调节器类似。第58页，共91页，编辑于2022年，星期二3.5.4电子调节器的工作原理 3电子调节器的工作特性 调节器通过三级管VT2的通断控制磁场电流，随着转速的提高，大功率三级管VT2的导通时间减小，截止时间增加，这样可使得磁场电流平均值减小，磁通减小，保持输出电压UB不变。发电机的输出电压UB、磁场电流If（平均值）随转速n的变化关系称为电子调节器的工作特性。从电子调节器的工作特性曲线可以看出，n1为调节器开始工作转速，称为工作下限，随着发电机转速的升高，磁场电流减小。当发电机转速很高时，由于大功率三极管可不导通，磁场电流被切断，发电机仅靠剩磁发电，所以，电子调节器的工作转速上限很高，调节范围很大。第59页，共91页，编辑于2022年，星期二3.5.4电子调节器的工作原理电子调节器的工作特性曲线 第60页，共91页，编辑于2022年，星期二3.6电子调节器的应用实例外型电路原理图 3.6.1 JFT106型晶体管调节器 1.应用 JFT106型调节器属于外搭铁式晶体管调节器，调节电压为13.814.6V，可与14V功率为750W外搭铁式九管式交流发电机配套，也可与14V功率小于1000W的外搭铁式六管交流发电机配套。2.外形 3.组成与原理第61页，共91页，编辑于2022年，星期二3.6.2.集成电路调节器 1奥迪轿车交流发电机的集成电路调节器 奥迪轿车交流发电机发电机为整体式外搭铁型交流发电机，调节器为内装式，和电刷架安装在一起。该发电机外部有2个接线端子，分别是发电机输出端B，蓄电池励磁的接线端子D，。发电机内部和调节器的连接有三个，分别是D，F（和负电刷相连）和搭铁端子E。红旗、奥迪轿车发电机及集成电路调节器电路图1励磁绕组 2电压调节器 3励磁二极管 4充电指示灯 5防干扰电容器第62页，共91页，编辑于2022年，星期二3.6.2.集成电路调节器 2日产蓝鸟轿车交流发电机的集成电路调节器 日产蓝鸟轿车交流发电机为整体式外搭铁型交流发电机，调节器为内装式，和电刷架安装在一起。该发电机外部有3个接线端子，分别是发电机输出端B，蓄电池接线端子S，充电指示灯接线端子L。日产蓝鸟交流发电机集成电路调节器电路图第63页，共91页，编辑于2022年，星期二3.6.2.集成电路调节器 3夏利轿车发电机的集成电路调节器 夏利发电机为整体式交流发电机，调节器为内装式外搭铁型。该调节器有6个接线端子F、P、E三个端子用螺钉直接和发电机连接，B端用螺母固定在发电机的输出端子“B”上，IG、L两个端子用金属线引到调节器的外部接线插座上。第64页，共91页，编辑于2022年，星期二3.6.2.集成电路调节器 4广州本田轿车交流发电机的集成电路调节器 广州本田轿车交流发电机为8管外搭铁型交流发电机，调节器为内装式外搭铁型，由发动机电脑控制。在汽车电路中有一个负载检测仪，检测电路中总电流负载大小，送信号到电脑，调节器送发电机电压信号到电脑，电脑根据这两个信号，发送电信号到调节器，驱动调节器的控制电路工作，适时地接通和断开励磁绕组电流，从而控制发电机电压。B发电机输出接住，S、FR接电脑，L接充电指示灯，LG接点火开关第65页，共91页，编辑于2022年，星期二3.7 充电系的使用和维护 3.7.1充电系使用注意事项 交流发电机与调节器的结构简