汽车电气设备第二章交流发电机及调节器.ppt

汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修第二章第二章 交流发电机及调节器交流发电机及调节器 n概述概述 n 交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 n 交流发电机的结构交流发电机的结构 n 交流发电机的工作特性交流发电机的工作特性 n 交流发电机的电压调节器交流发电机的电压调节器 n 交流发电机与调节器使用与维护交流发电机与调节器使用与维护汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修学习目标学习目标 n了解交流发电机的功用、分类；了解交流发电机的功用、分类；n 掌握发电机的结构、工作原理及检测维掌握发电机的结构、工作原理及检测维修方法；修方法；n 掌握汽车充电系的组成、电路及检测维掌握汽车充电系的组成、电路及检测维修方法；修方法；n 了解调节器的工作原理；了解调节器的工作原理；n 掌握调节器的检测方法掌握调节器的检测方法 汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修学习方法学习方法 n本章介绍了汽车用交流发电机及调节器本章介绍了汽车用交流发电机及调节器结构、工作原理、充电系电路及检测维结构、工作原理、充电系电路及检测维修方法，通过对学习内容的阅读有了感修方法，通过对学习内容的阅读有了感性认识后，再通过自学参考资料加深对性认识后，再通过自学参考资料加深对学习内容的理解，然后进入实践课堂观学习内容的理解，然后进入实践课堂观看（或去到实验室）亲手对实物的拆装、看（或去到实验室）亲手对实物的拆装、检测、试验操作技能的训练，以便进一检测、试验操作技能的训练，以便进一步掌握其结构、工作原理和检测维修方步掌握其结构、工作原理和检测维修方法。法。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修 第一节第一节 概述概述n一、发电机的功用一、发电机的功用 n发电机是汽车的发电机是汽车的主要电源，其功用是主要电源，其功用是在发动机正常运转时在发动机正常运转时（怠速以上），向所（怠速以上），向所有用电设备（起动机有用电设备（起动机除外）供电，同时向除外）供电，同时向蓄电池充电蓄电池充电。(见图见图2-1)汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修一、发电机的功用一、发电机的功用汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修二、发电机的分类二、发电机的分类 n汽车用发电机可分为直流发电机和交流汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，由于交流发电机在许多方面优发电机，由于交流发电机在许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘汰，于直流发电机，直流发电机已被淘汰，目前所有汽车均采用交流发电机，交流目前所有汽车均采用交流发电机，交流发电机按照不同的分类方法分为以下几发电机按照不同的分类方法分为以下几类：类：汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修1.1.按结总体结构分五类按结总体结构分五类n普通交流发电机普通交流发电机(使用时需要配装电压调节器使用时需要配装电压调节器的发电机的发电机)例例JF132 JF132（EQ140EQ140用）用）n整体式交流发电机整体式交流发电机(发电机和调节器制成一个发电机和调节器制成一个整体的发电机整体的发电机)例别克轿车的发动机上装配的例别克轿车的发动机上装配的是是CSCS型发电机型发电机n带泵交流发电机带泵交流发电机(和汽车制动系统用真空助力和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机泵安装在一起的发电机)例例JFZB292JFZB292发电机。发电机。n无刷交流发电机无刷交流发电机(不需要电刷的发电机不需要电刷的发电机)例例JFW1913JFW1913n永磁交流发电机永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机磁极为永磁铁制成的发电机)汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修发电机插图发电机插图汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修2.2.按整流器结构分四类按整流器结构分四类n六管交流发电机六管交流发电机 例例JF1522JF1522（东风汽车用）东风汽车用）n八管交流发电机八管交流发电机 例例JFZ1542JFZ1542（天津夏利天津夏利汽车用）汽车用）n九管交流发电机九管交流发电机 例（日本日立、三凌、例（日本日立、三凌、马自达汽车用）马自达汽车用）n十一管交流发电机十一管交流发电机 例例JFZ1913ZJFZ1913Z（奥迪、奥迪、桑塔纳汽车用）桑塔纳汽车用）汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修3.3.按磁场绕组搭铁形式两分类按磁场绕组搭铁形式两分类n内搭铁型交流发电机内搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相联）（负极）直接搭铁（和壳体相联）n外搭铁型交流发电机外搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁。搭铁。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修三、交流发电机的型号三、交流发电机的型号n根据中华人民共和国汽车行业标准根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-93QC/T73-93汽车电器设备产品型号编制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组方法的规定，汽车交流发电机型号组成如下成如下：汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修1.1.产品代号产品代号n产品代号用中文字母表示，例：产品代号用中文字母表示，例：nJFJF普通交流发电机普通交流发电机 nJFZJFZ整体式（调节器内置）交流发电整体式（调节器内置）交流发电机机 nJFBJFB带泵的交流发电机带泵的交流发电机 nJFWJFW无刷交流发电机无刷交流发电机汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修2.2.电压等级代号电压等级代号n电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，n1 1表示表示1212V V系统系统n2 2表示表示2424V V系统系统n6 6表示表示6 6V V系统系统汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修第二节第二节 交流发电机工作原理交流发电机工作原理n交流发电原理交流发电原理n整流原理整流原理汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修交流发电机发电原理图交流发电机发电原理图汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修一、交流发电原理一、交流发电原理n1.1.在发电机内部有一个由在发电机内部有一个由发动机带动转子（旋转磁发动机带动转子（旋转磁场）场）n2.2.磁场外有一个定子绕组磁场外有一个定子绕组,绕组有绕组有3 3组线圈组线圈(3(3相绕组相绕组)，3 3相绕组彼此相隔相绕组彼此相隔120120度度n3.3.当转子旋转时，旋转的当转子旋转时，旋转的磁场使固定的电枢绕组切磁场使固定的电枢绕组切割磁力线（或者说使电枢割磁力线（或者说使电枢绕组中通过的磁通量发生绕组中通过的磁通量发生变化）而产生电动势。变化）而产生电动势。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修定子定子3 3相绕组感生电动势的大小为：相绕组感生电动势的大小为：n其中：其中：E m-E m-每相电动势的最大值每相电动势的最大值n-电角速度电角速度 nf-f-交流电动势的频率（为转速的函数）交流电动势的频率（为转速的函数）np-p-磁极对数磁极对数nn-n-发电机转速（发电机转速（r/minr/min）nE-E-每相电动势的有效值每相电动势的有效值汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修定子每相电动势的有效值定子每相电动势的有效值nK-K-绕组系数绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方法有关和发电机定子绕组的绕线方法有关 )nN-N-每项匝数（匝）每项匝数（匝）n-每极磁通（每极磁通（WbWb）nCeCe-电机结构常数电机结构常数汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修交流电动势波形交流电动势波形n交流电动势的幅交流电动势的幅值是发电机转值是发电机转速的函数。速的函数。n因此，当转速因此，当转速n n变化时，三相变化时，三相电动势的波形电动势的波形为变频率、变为变频率、变幅值的交流波幅值的交流波形。形。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修定子三相绕组的接法定子三相绕组的接法n定子三相绕组的接法定子三相绕组的接法有两种有两种n星形接法星形接法n三角形接法三角形接法汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修二、整流原理二、整流原理n交流发电机定子的三相交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是绕组中，感应产生的是交流电交流电n是靠六只二极管组成的是靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为三相桥式整流电路变为直流电的。直流电的。n二极管具有单项导电性二极管具有单项导电性,当给二极管加上正向电当给二极管加上正向电压时压时,二极管导通二极管导通,当给当给二极管加上反向电压时二极管加上反向电压时,二极管截止二极管截止,二极管的导二极管的导通原则如下通原则如下:汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修二极管的导通原则二极管的导通原则n当三只二极管负当三只二极管负极端相连时，正极端相连时，正极端电位最高者极端电位最高者导通；导通；n当三只二极管正当三只二极管正极端相连时，负极端相连时，负极端电位最低者极端电位最低者导通。导通。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修2.2.整流过程分析整流过程分析汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修整流时二极管导通条件整流时二极管导通条件n对于三个正极管子（对于三个正极管子（D1D1、D3D3、D5D5正极和正极和定子绕组始端相联），在某瞬时，电压定子绕组始端相联），在某瞬时，电压最高一相的正极管导通。最高一相的正极管导通。n对于三个负极管子（对于三个负极管子（D2D2、D4D4、D6D6负极和负极和定子绕组始端相联），在某瞬时，电压定子绕组始端相联），在某瞬时，电压最低一相的负极管导通。最低一相的负极管导通。n但同时导通的管子总是两个，正、负管但同时导通的管子总是两个，正、负管子各一个。子各一个。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修整流过程整流过程n三相桥式整流电路中二极管的依次循环三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通导通,使得负载使得负载RLRL两端得到一个比较平稳两端得到一个比较平稳的脉动直流电压。的脉动直流电压。n发电机输出的直流电压平均值为：发电机输出的直流电压平均值为：nU=1.35UL=2.34UU=1.35UL=2.34U汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修3 3中性点电压中性点电压n有的发电机具有中性点有的发电机具有中性点接线柱，如图接线柱，如图2-42-4，是从，是从三相绕组的中性点引出三相绕组的中性点引出来的，标记为来的，标记为“N”N”。输输出电压为出电压为UNUN，称为中性称为中性点电压点电压n图图2-42-4带中心抽头的交流带中心抽头的交流发电机发电机n中性点电压的瞬时值是中性点电压的瞬时值是一个三次谐波电压，中一个三次谐波电压，中性点电压的平均值为发性点电压的平均值为发电机输出电压（平均值）电机输出电压（平均值）的一半的一半汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修中性点电压中性点电压汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修中性点作用中性点作用n带有中性点接线柱的带有中性点接线柱的发电机可用中性点电发电机可用中性点电压来控制各种用途的压来控制各种用途的继电器。继电器。n有的发电机没有中性有的发电机没有中性点接线柱，但是也把点接线柱，但是也把中性点电压充分的利中性点电压充分的利用了（如夏利、桑塔用了（如夏利、桑塔纳发电机），这些发纳发电机），这些发电机在中性点处接上电机在中性点处接上两只整流二极管，和两只整流二极管，和三相绕组的六只整流三相绕组的六只整流二极管一道输出，可二极管一道输出，可提高发电机功率。提高发电机功率。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修第三节第三节 交流发电机的结构交流发电机的结构n交流发电机一般由转子、定子、整流器、交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。端盖四部分组成。nJF132JF132型交流发电机组件图见图型交流发电机组件图见图汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修交流发电机的结构交流发电机的结构汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修交流发电机的结构交流发电机的结构汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修交流发电机的电路交流发电机的电路汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修一、转子一、转子n转子的功用是产生旋转磁场。转子的功用是产生旋转磁场。n转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图。转子轴组成，见图。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修转子结构图转子结构图汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修转子转子n转子轴上压装着两块转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极六个鸟嘴形磁极,爪爪极空腔内装有磁场绕极空腔内装有磁场绕组组(转子线圈转子线圈)和磁和磁轭。轭。n集电环由两个彼此绝集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的环分别与磁场绕组的两端相连。两端相连。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修交流发电机磁路交流发电机磁路n交流发电机的交流发电机的磁路为：磁轭磁路为：磁轭N N极极转子转子与定子之间的与定子之间的气隙气隙定子定子定子与转子间定子与转子间的气隙的气隙S S极极磁轭。磁轭。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修转子产生旋转磁场转子产生旋转磁场n当两集电环通入直当两集电环通入直流电时（通过电刷）流电时（通过电刷），磁场绕组中就有，磁场绕组中就有电流通过，并产生电流通过，并产生轴向磁通，使爪极轴向磁通，使爪极一块被磁化为一块被磁化为N N极，极，另一块被磁化为另一块被磁化为S S极，从而形成六对极，从而形成六对相互交错的磁极。相互交错的磁极。当转子转动时，就当转子转动时，就形成了旋转的磁场。形成了旋转的磁场。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修二、定子二、定子n定子的功用定子的功用是产生交是产生交流电。流电。n定子由定子定子由定子铁心和定铁心和定子绕组成。子绕组成。见图见图汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修定子定子n定子铁心由内圈带槽的硅定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。线就嵌放在铁心的槽中。n定子绕组有三相，三相绕定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产（大功率）接法，都能产生三相交流电。生三相交流电。n三相绕组的必须按一定要三相绕组的必须按一定要求绕制求绕制,才能使之获得频率才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互相同、幅值相等、相位互差差120120的三相电动势。的三相电动势。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修定子绕组定子绕组n1.1.每个线圈的两个有效边之间的距离应每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。和一个磁极占据的空间距离相等。n2.2.每相绕组相邻线圈始边之间的距离应每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。和一对磁极占据的距离相等或成倍数。n3.3.三相绕组的始边应相互间隔三相绕组的始边应相互间隔2 2+120o+120o电角度（一对磁极占有的空间为电角度（一对磁极占有的空间为360360o o电电角度）角度）汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修JF13交流发电机三相绕组绕制交流发电机三相绕组绕制n结构参数如下：结构参数如下：磁极对数磁极对数p 6p 6对；定子对；定子槽数槽数z 36z 36槽槽n定子绕组相数定子绕组相数3 3相；每个线圈匝数相；每个线圈匝数N 13N 13匝匝n绕组联结方法绕组联结方法 Y Y型联结型联结汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修发电机定子展开图发电机定子展开图汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修三、整流器三、整流器n交流发电机整流器的作交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相用是将定子绕组的三相交流电变为直流电交流电变为直流电n6 6管交流发电机的整流管交流发电机的整流器是由器是由6 6只硅整流二极只硅整流二极管组成三相全波桥式整管组成三相全波桥式整流电路流电路n6 6只整流管分别压装只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。（或焊装）在两块板上。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修整流器电路整流器电路汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修汽车用硅整流二极管特点汽车用硅整流二极管特点n工作电流大，正向平均电流工作电流大，正向平均电流5050A A，浪涌电流浪涌电流600600A A；n反向电压高，反向重复峰值反向电压高，反向重复峰值电压电压270270V V，反向不重复峰值反向不重复峰值电压电压300300V V；n只有一根引线见图。并且有只有一根引线见图。并且有的二极管引线是正极，有的的二极管引线是正极，有的二极管引线是负极，引出线二极管引线是负极，引出线为正极的管子叫正极管，引为正极的管子叫正极管，引出线为负极的管子叫负极管，出线为负极的管子叫负极管，所以说整流二极管有正二极所以说整流二极管有正二极管和负二极管之分。管和负二极管之分。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修汽车用二极管结构汽车用二极管结构汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修整流管的安装整流管的安装n将正极管安装在一块铝制散热板上，称为将正极管安装在一块铝制散热板上，称为正整流板；正整流板；n将负极管安装另一块铝制散热板上，称为将负极管安装另一块铝制散热板上，称为负整流板，也可用发电机后盖代替负整流负整流板，也可用发电机后盖代替负整流板。见图。板。见图。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修二极管安装示意图二极管安装示意图汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修整流管的安装整流管的安装n在正整流板上有一个在正整流板上有一个输出接线柱输出接线柱B B（发电发电机的输出端）。机的输出端）。n负整流板上直接搭铁。负整流板上直接搭铁。负整流板上一定和壳负整流板上一定和壳体相联接。体相联接。n整流板的形状各异，整流板的形状各异，有马蹄形、长方形、有马蹄形、长方形、半圆形等见图半圆形等见图汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修整流管的安装整流管的安装汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修四、端盖四、端盖n端盖一般分两部分（前端盖端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起固定转子、和后端盖），起固定转子、定子、整流器和电刷组件的定子、整流器和电刷组件的作用。作用。n端盖一般用铝合金铸造，一端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。铝合金散热性能好。n后端盖上装有电刷组件，有后端盖上装有电刷组件，有电刷、电刷架和电刷弹簧组电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷的作用是将电源通成。电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。过集电环引入磁场绕组。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修电刷架电刷架汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修电刷架电刷架汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修五、磁场绕组的内搭铁型和外搭铁五、磁场绕组的内搭铁型和外搭铁n内搭铁型发电机：磁内搭铁型发电机：磁场绕组负电刷直接搭场绕组负电刷直接搭铁的发电机（和壳体铁的发电机（和壳体直接相连）。外搭铁直接相连）。外搭铁型发电机：磁场绕组型发电机：磁场绕组的两只电刷都和壳体的两只电刷都和壳体绝缘的发电机。绝缘的发电机。n外搭铁型发电机的磁外搭铁型发电机的磁场绕组负极（负电刷）场绕组负极（负电刷）接调节器，通过后再接调节器，通过后再搭铁。搭铁。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修磁场绕组的内搭铁型和外搭铁磁场绕组的内搭铁型和外搭铁汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修六、六、8管交流发电机管交流发电机n8 8管交流发电管交流发电机（如夏利机（如夏利车用）和车用）和6 6管管交流发电机交流发电机的基本机构的基本机构是相同的，是相同的，所不同的是所不同的是整流器有整流器有8 8只只硅整流二极硅整流二极管管汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修8管交流发电机管交流发电机n其中其中6 6只组成三相全波桥只组成三相全波桥式整流电路，还有式整流电路，还有2 2只是只是中性点二极管，中性点二极管，1 1只正极只正极管接在中性点和正极之管接在中性点和正极之间，间，1 1只负极管接在中性只负极管接在中性点和负极，对中性点电点和负极，对中性点电压进行全波整流。压进行全波整流。n试验表明：加装中性点试验表明：加装中性点二极管的交流发电机在二极管的交流发电机在结构不变的情况下可以结构不变的情况下可以提高发电机的功率提高发电机的功率10%10%15%15%。之间。之间。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修中性点二极管提高发电机功率的原理中性点二极管提高发电机功率的原理n交流发电机交流发电机中性点电压中性点电压为三次谐波，为三次谐波，随着发电机随着发电机转速的提高，转速的提高，中性点三次中性点三次谐波电压也谐波电压也升高。升高。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修中性点二极管提高发电机功率的原理中性点二极管提高发电机功率的原理n当中性点电压瞬时值高于当中性点电压瞬时值高于三相绕组的最高值时，中三相绕组的最高值时，中性点正极管导通对外输出性点正极管导通对外输出电流；电流回路为：中性电流；电流回路为：中性点点中性点正极管中性点正极管负载负载某一负极管某一负极管定子绕组定子绕组中性点。中性点。n当中性点电压瞬时值低于当中性点电压瞬时值低于三相绕组的最低值时，中三相绕组的最低值时，中性点负极管导通对外输出性点负极管导通对外输出电流；电流回路：中性点电流；电流回路：中性点定子绕组定子绕组某一正极管某一正极管负载负载中性点负极管中性点负极管中性点。中性点。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修七、七、9 9管交流发电机管交流发电机n9 9管交流发电机的管交流发电机的基本结构和基本结构和6 6管交管交流发电机相同，流发电机相同，所不同的是整流所不同的是整流器。器。9 9管交流发电管交流发电机的整流器是由机的整流器是由6 6只大功率整流二只大功率整流二极管和极管和3 3只小功率只小功率励磁二极管组成励磁二极管组成的交流发电机。的交流发电机。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修9 9管交流发电机管交流发电机n其中其中6 6只大功率整流只大功率整流二极管组成三相全波二极管组成三相全波桥式整流电路，对外桥式整流电路，对外负载供电负载供电n3 3只小功率管二极管只小功率管二极管与三只大功率负极管与三只大功率负极管也组成三相全波桥式也组成三相全波桥式整流电路专门为发电整流电路专门为发电机磁场供电。所以称机磁场供电。所以称3 3只小功率管为励磁只小功率管为励磁二极管二极管。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修八、八、1111管交流发电机管交流发电机（如桑塔纳车用发电机）（如桑塔纳车用发电机）n1111管交流发管交流发电机的整流电机的整流器由器由8 8只大功只大功率整流二极率整流二极管（其中管（其中2 2只只中性点二极中性点二极管）和管）和3 3只磁只磁场二极管组场二极管组成。其它结成。其它结构和构和6 6管交流管交流发电机相同。发电机相同。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修1111管交流发电机管交流发电机n1111管交流发电机管交流发电机的整流器，相当的整流器，相当于于9 9管交流发电管交流发电机的整流器加机的整流器加2 2只中性点整流管。只中性点整流管。n由于由于1111管交流发管交流发电机既能提高率电机既能提高率又使充电指示灯又使充电指示灯电路简化，因此电路简化，因此应用较广。应用较广。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修九、无刷交流发电机九、无刷交流发电机n由于没有电刷和集电环，由于没有电刷和集电环，所以不会因为电刷和集所以不会因为电刷和集电环的磨损和接触不良电环的磨损和接触不良造成激磁不稳定或发电造成激磁不稳定或发电机不发电等故障；同时机不发电等故障；同时工作时无火花，也减小工作时无火花，也减小了无线电干扰。了无线电干扰。n无刷交流发电机分为爪无刷交流发电机分为爪极式、激磁机式和永磁极式、激磁机式和永磁式三种。式三种。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修第四节、交流发电机工作特性第四节、交流发电机工作特性n交流发电机的励磁交流发电机的励磁n交流发电机的工作特性交流发电机的工作特性汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修 一、交流发电机的励磁一、交流发电机的励磁n除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，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。须给磁场绕组通电才会有磁场产生。n将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称将电源引入到磁场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为励磁，交流发电机励磁方式有自励和他励两种。他励两种。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修他励他励n在发动机起在发动机起动期间，需动期间，需要蓄电池供要蓄电池供给发电机磁给发电机磁场电流生磁场电流生磁使发电机发使发电机发电。这种供电。这种供给磁场电流给磁场电流的方式称为的方式称为他励发电。他励发电。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修自励自励n随着转速的提高，发随着转速的提高，发电机的电动势逐渐升电机的电动势逐渐升高并能对外输出，高并能对外输出，n一般在发动机怠速时一般在发动机怠速时发电机就能对外供电发电机就能对外供电n当发电机能对外供电当发电机能对外供电时，就可以把自身发时，就可以把自身发的电供给磁场绕组生的电供给磁场绕组生磁发电，这种供给磁磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自场电流的方式称为自励。励。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修内搭铁交流发电机励磁电路内搭铁交流发电机励磁电路汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修外搭铁交流发电机励磁电路外搭铁交流发电机励磁电路汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修充电指示灯的作用充电指示灯的作用n在某些充电系电路中，在某些充电系电路中，接有充电指示灯，其接有充电指示灯，其作用是：作用是：n 指示发电机是否有指示发电机是否有故障；故障；n 警告驾驶员停车后警告驾驶员停车后关断点火开关。关断点火开关。n电流表的作用？电流表的作用？汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修6管交流发电机电源系电路管交流发电机电源系电路汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修九管交流发电机电源系电路九管交流发电机电源系电路汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修九管交流发电机电源系电路九管交流发电机电源系电路n在发动机起动期间，在发动机起动期间，发电机电压发电机电压(为为0 0)UD+)UD+蓄电池电压蓄电池电压时，整流二极管截时，整流二极管截止，发电机不能对止，发电机不能对外输出，由蓄电池外输出，由蓄电池供给磁场电流。路供给磁场电流。路径：蓄电池径：蓄电池+点火点火开关开关充电指示灯充电指示灯调节器调节器磁场绕磁场绕组组搭铁搭铁蓄电池蓄电池-。充电指示灯亮充电指示灯亮汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修九管交流发电机电源系电路九管交流发电机电源系电路n当发动机转速升高当发动机转速升高到怠速及其以上时，到怠速及其以上时，发电机应能正常发发电机应能正常发电并对外输出，此电并对外输出，此时，发电机电压时，发电机电压蓄电池电压，发电蓄电池电压，发电机自励。机自励。UB=UD+UB=UD+，充电指示灯两端压充电指示灯两端压降为零，灯熄灭降为零，灯熄灭,若若没有熄灭没有熄灭,说明发电说明发电机有故障或充电指机有故障或充电指示灯电路有搭铁示灯电路有搭铁汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修二、交流发电机的工作特性二、交流发电机的工作特性n交流发电机的工作特点是转速变化范围交流发电机的工作特点是转速变化范围大，对于一般汽油发动机来说，其转速大，对于一般汽油发动机来说，其转速变化约为变化约为1 1：8 8，柴油机约为，柴油机约为1 1：5 5，因此，因此分析汽车用交流发电机的特性必须以转分析汽车用交流发电机的特性必须以转速的变化为基础。速的变化为基础。n交流发电机的特性有输出特性、空载特交流发电机的特性有输出特性、空载特性和外特性，其中以输出特性最为重要。性和外特性，其中以输出特性最为重要。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修输出特性输出特性n输出特性是指在发输出特性是指在发电机端电压电机端电压U U不变不变（对（对1212V V系列的交流系列的交流发电机规定为发电机规定为1414V V，对对2424V Vn输出电流与转速之输出电流与转速之间的关系，即间的关系，即U=U=常常数时，数时，I If f（n n）的函数关系。的函数关系。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修由特性曲线由特性曲线I=fI=f（n n）可以看出可以看出n（1 1）空载转速）空载转速n1n1n发电机转速小于一定发电机转速小于一定值值n1n1时，对外输出电时，对外输出电流为零。当发电机达流为零。当发电机达到额定电压并能对外到额定电压并能对外输出电流时的最小转输出电流时的最小转速为速为n1n1，称称n1n1为空载为空载转速。空载转速常用转速。空载转速常用来作为测试发电机性来作为测试发电机性能的参数之一。能的参数之一。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修由特性曲线由特性曲线I=fI=f（n n）可以看出可以看出n（2 2）最大电流）最大电流ImaxImaxn发电机输出电流能力随发电机输出电流能力随转速的升高而增大，但转速的升高而增大，但曲越来越平坦，当转速曲越来越平坦，当转速达到一定值时，无论转达到一定值时，无论转速增加多少电流都不再速增加多少电流都不再增加，即一定结构的发增加，即一定结构的发电机输出最大电流电机输出最大电流ImaxImax有一定限制。由此可见，有一定限制。由此可见，交流发电机自身具有限交流发电机自身具有限制输出电流防止过载的制输出电流防止过载的能力，又称为自我保护能力，又称为自我保护能力。能力。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修交流发电机自我限流的原理交流发电机自我限流的原理n交流发电机定子交流发电机定子绕组具有一定的绕组具有一定的阻抗阻抗Z Z，它由绕组它由绕组的电阻的电阻r r及感抗及感抗XLXL两部分组成，两部分组成，nXLXL22fLfL汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修交流发电机自我限流的原理交流发电机自我限流的原理n由于由于XL XL 与与n n成正比，故发电机定子绕组的阻抗成正比，故发电机定子绕组的阻抗Z Z随发电机的车速升高而增加。高速时，由于随发电机的车速升高而增加。高速时，由于R R与与XLXL相比可忽略不计，相比可忽略不计，n故阻抗故阻抗Z Z约等于约等于XLXL，定子阻抗定子阻抗Z Z与转速与转速n n成正比，成正比，其值较大，产生较大的内压降。其值较大，产生较大的内压降。n定子电流增加时，由于电枢反应的增强，也会定子电流增加时，由于电枢反应的增强，也会使感应电动势下降。使感应电动势下降。n两者共同作用的结果，当发电机的转速升高且两者共同作用的结果，当发电机的转速升高且负载电流达到最大值时，输出电流几乎不随负负载电流达到最大值时，输出电流几乎不随负载电阻的减小或转速的增加而增大。载电阻的减小或转速的增加而增大。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修交流发电机自我限流的原理结论交流发电机自我限流的原理结论n结论结论n发电机电压（输出）一定时，发电机电流存在发电机电压（输出）一定时，发电机电流存在最大值。（无论转速多高）最大值。（无论转速多高）n即发电机功率存在最大值。即发电机功率存在最大值。n限制发电机输出功率，只要限制发电机输出电限制发电机输出功率，只要限制发电机输出电压即可。压即可。n限制输出电压后，发电机转速增加，不会出现限制输出电压后，发电机转速增加，不会出现由于电流过高，烧坏发电机的情况。由于电流过高，烧坏发电机的情况。n如果发电机电压过高通常损坏用电设备。如果发电机电压过高通常损坏用电设备。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修输出特性输出特性n(3)(3)额定转速额定转速n2 n2 额定电流额定电流IAIAn发电机出厂时，发电机出厂时，通过试验，规定通过试验，规定了空载转速与额了空载转速与额定转速。在使用定转速。在使用过程中，可通过过程中，可通过检测这两个数据检测这两个数据来判断发电机性来判断发电机性能的好坏。能的好坏。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修输出特性输出特性n发电机达到额定电发电机达到额定电流流IAIA时的转速定为时的转速定为额定转速，图中用额定转速，图中用n2n2表示，额定电流表示，额定电流一般定为最大输出一般定为最大输出电流的电流的2 23 3。n空载转速与额定转空载转速与额定转速是测试交流发电速是测试交流发电机性能的重要依据。机性能的重要依据。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修空载特性空载特性n空载特性是研究空载特性是研究发电机在空载运发电机在空载运行时，其端电压行时，其端电压随转速变化的关随转速变化的关系，即系，即I I0 0时，时，U=fU=f（n n）的曲线，的曲线，如图如图汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修外特性外特性n外特性是研究当外特性是研究当发电机转速一定发电机转速一定时，其端电压与时，其端电压与输出电流的关系，输出电流的关系，即即n-=n-=常数时，常数时，U=fU=f（I I）的曲线，的曲线，如图所示。如图所示。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修外特性外特性n从外特性曲线可以从外特性曲线可以看出发电机电压受看出发电机电压受负载影响的程度：负载影响的程度：n如果发电机在高速如果发电机在高速运转时，突然失去运转时，突然失去负载，发电机电压负载，发电机电压会突然升高，致使会突然升高，致使发电机及调节器等发电机及调节器等内部电子元件有被内部电子元件有被击穿的危险。击穿的危险。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修第五节第五节 交流发电机的电压调节器交流发电机的电压调节器n电压调节器的分类电压调节器的分类n电压调节器的调压原理电压调节器的调压原理n电子调节器结构与工作原理电子调节器结构与工作原理n电子调节器应用实例电子调节器应用实例汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修交流发电机的电压调节器交流发电机的电压调节器n由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱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动旋转的，且发动机和交流发电机的速比为1 17 73 3，因此交流发电机转子的转速变化范围，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。大变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。n为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电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，使其输出电压在发动机必须配用电压调节器，使其输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。机所有工况下基本保持恒定。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修一、电压调节器的分类一、电压调节器的分类n交流发电机电压调节器按工作原理可分交流发电机电压调节器按工作原理可分为：为：n触点式电压调节器触点式电压调节器n晶体管调节器晶体管调节器n集成电路调节器集成电路调节器n电脑控制调节器电脑控制调节器汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修触点式电压调节器触点式电压调节器n触点式电压调节器应用较早，这种调节触点式电压调节器应用较早，这种调节器触点振动频率慢，存在机械惯性和电器触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯性，电压调节精度低，触点易产生磁惯性，电压调节精度低，触点易产生火花，对无线电干扰大，可靠性差，寿火花，对无线电干扰大，可靠性差，寿命短，现已被淘汰。命短，现已被淘汰。汽车气设备构造与维修汽车气设备构造与维修晶体管调节器晶体管调节器n随着半导体技术的发展，采用了晶体管随着半导体技术的发展，采用了晶体管调节器。其优点是：三极管的开关频率调节器。其优点是：三极管的开关频率高，且不产生火花，调节精度高，还具高，且不产生火花，调节精度高，还