03第3章-第二章--交流发电机及调节器-汽车电气系统课件.ppt

华信教育资源网华信教育资源网第二章 交流发电机及调节器华信教育资源网华信教育资源网第二章第二章交流发电机及调节器交流发电机及调节器本章的任务本章的任务：（一）了解交流发电机的结构、工作原理和特性（一）了解交流发电机的结构、工作原理和特性;（二）掌握交流发电机的检测和试验方法（二）掌握交流发电机的检测和试验方法（三）了解交流发电机输出电压是如何控制的（三）了解交流发电机输出电压是如何控制的;（四）掌握电子调节器的工作原理和检测方法（四）掌握电子调节器的工作原理和检测方法;（五）掌握充电系的组成及电路（五）掌握充电系的组成及电路;（六）常见故障及诊断、排除。（六）常见故障及诊断、排除。华信教育资源网华信教育资源网第一节 概述一、发电机的功用一、发电机的功用发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。二、汽车用发电机的分类二、汽车用发电机的分类 直流发电机和交流发电机 目前汽车采用三相交流发电机，内部带有二极管整流电路，将交流电整流为直流电，所以，汽车交流发电机输出的是直流电。三、交流发电机的电压调节器三、交流发电机的电压调节器交流发电机必须配装电压调节器才能工作，电压调节器对发电机的输出电压进行控制，使其保持基本恒定，以满足汽车用电器的需求。华信教育资源网华信教育资源网第二节 发电机工作原理由发动机带动发电机转子旋转；由发动机带动发电机转子旋转；由电刷给转子通电（励磁）产生磁场（有刷交流发电由电刷给转子通电（励磁）产生磁场（有刷交流发电机，无刷直接通电）；机，无刷直接通电）；由定子产生交变感应电动势；由定子产生交变感应电动势；由整流器整流为直流电输出。由整流器整流为直流电输出。一、一、发电原理原理华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网2.三相交流感生电动势幅值1）交流电动势的波形近似正弦波（因转子磁极呈鸟嘴形，）交流电动势的波形近似正弦波（因转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律）其磁场的分布近似正弦规律）2）三相电动势对称（因三相绕组对称安置）三相电动势对称（因三相绕组对称安置）华信教育资源网华信教育资源网三相交流电动势幅值表达式式中式中Em每相电动势的最大值每相电动势的最大值 E每相电动势的有效值每相电动势的有效值 w w电角速度（电角速度（w w2 f）华信教育资源网华信教育资源网3.每相绕组中电动势的有效值式中：K-绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关的系数)N-每项匝数（匝）f频率（Hz）-每极磁通（Wb）Ce-电机常数（Ce4.44KNp/60）称E为相电动势。由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数Ce不变），相电动势E和发电机转速、磁通成正比。华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网0t1瞬时瞬时华信教育资源网华信教育资源网t1t2瞬时瞬时华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网交流发电机整流原理总结交流发电机整流原理总结 三只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；三只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。每一瞬时都有一个正极和一个管导通，使电路形成回路。这样，通过用电器的就是直流电。华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网关于中性点电压的讨论1.可以用来控制各种用途可以用来控制各种用途的用电器。的用电器。2.还可以对其整流，协同还可以对其整流，协同发电机输出。（发电机输出。（8管或管或11管交流发电机）管交流发电机）华信教育资源网华信教育资源网三、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，也就是说必须给磁场绕组通电才会有磁场产生。1.定义：将电源引入到磁场绕组，使之产生磁场称为励磁。2.交流发电机励磁两种方式：1）自励 2）他励华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网四、交流发电机的励磁电路1.机械式华信教育资源网华信教育资源网2.电子调节器（内搭铁）华信教育资源网华信教育资源网3.电子调节器（外搭铁）华信教育资源网华信教育资源网第三节 交流发电机的构造（普通）交流发电机的结构分以下几部分:转子转子定子定子端盖端盖整流器整流器电刷组件电刷组件带轮带轮风扇风扇华信教育资源网华信教育资源网一、转子1功用：产生功用：产生旋转磁场旋转磁场2组成：组成：1）转子轴）转子轴2）集电环）集电环3）爪极）爪极4）磁轭）磁轭5）磁场绕组）磁场绕组华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网二、定子（又叫电枢）1功用：产生交流功用：产生交流（交变）电动势（交变）电动势2组成：组成：1）定子铁心）定子铁心2）定子绕组）定子绕组华信教育资源网华信教育资源网二、定子定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。定定子子绕绕组组有有三三组组线线圈圈，对对称称的的嵌嵌放放在在定定子子铁铁心心的的槽槽中中。三三相相绕绕组组的的连连接接有有星星形形接接法法和和三三角角形形接接法法两两种种，如如图图35a、b所所示示，都都能能产产生生三三相相交流电。交流电。三三相相绕绕组组必必须须按按一一定定要要求求绕绕制制，才才能能使使之之获获得得频频率率相相同同、幅幅值值相相等等、相相位位互互差差120的的三三相相电电动势。发电机定子绕组由专门人员绕制。动势。发电机定子绕组由专门人员绕制。华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网图35华信教育资源网华信教育资源网三、整流器整流器由整流板和硅二极管组成华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网1.功用：功用：将三相交流电变为直流电将三相交流电变为直流电2.组成：组成：六六只只或或八八只只硅硅二二极极管管分分别别焊焊装装在在两两块块极极板板（整整流板）上而组成流板）上而组成华信教育资源网华信教育资源网整流二极管特点:工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A；反向电压高，反向 重 复 峰 值 电 压270V，反向不重复峰值电压300V；有正极管和负极管之分；只有一个引线端。华信教育资源网华信教育资源网整流器和定子绕组的连接星形连接星形连接三角形连接三角形连接华信教育资源网华信教育资源网四、前后端盖1端盖一般用铝合金铸造端盖一般用铝合金铸造2端端盖盖上上装装有有电电刷刷组组件件，普普通通发发电电机机中中一一般般有有两只电刷两只电刷3.无刷发电机中没有电刷。无刷发电机中没有电刷。华信教育资源网华信教育资源网电刷的功用电刷将电源引入到转子的线圈（磁场绕组）中，电刷将电源引入到转子的线圈（磁场绕组）中，使内部的电磁铁（磁轭和爪极）产生较强的磁场。使内部的电磁铁（磁轭和爪极）产生较强的磁场。华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网 内搭铁型发电机内搭铁型发电机有一只电刷（负电刷）有一只电刷（负电刷）和壳体直接搭铁和壳体直接搭铁外搭铁型发电机外搭铁型发电机两只电刷（负电刷）两只电刷（负电刷）和壳体绝缘的发电机和壳体绝缘的发电机 交流交流发电机分机分为内搭内搭铁和外搭和外搭铁两种两种华信教育资源网华信教育资源网五、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过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转。（1）转子的转动使发电机发电；转子的转动使发电机发电；（2）风扇的转动为发电机散热。）风扇的转动为发电机散热。华信教育资源网华信教育资源网六、交流发电机的型号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/T73-1993汽车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电器设备产品型号编制方法的规定，汽车交流发电机型号由五部分组成：由五部分组成：华信教育资源网华信教育资源网1、产品代号JF表示普通交流发电机；表示普通交流发电机；JFZ表示整体式（调节器内置）交流发电机；表示整体式（调节器内置）交流发电机；JFB表示带泵的交流发电机；表示带泵的交流发电机；JFW表示无刷交流发电机。表示无刷交流发电机。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。1表示表示12V系统；系统；2表示表示24V系统；系统；6表示表示6V系统。系统。2、电压等级代号华信教育资源网华信教育资源网3、电流等级代号电流等级代号也用一位阿拉伯数字表示。电流等级代号也用一位阿拉伯数字表示。电流等级代号电流等级代号1234发电机额定电流发电机额定电流19A29A39A49A设计序号用设计序号用12位阿拉伯数字表示，表示产品设计的先后位阿拉伯数字表示，表示产品设计的先后顺序。顺序。交流发电机以调整臂位置作为变形代号。交流发电机以调整臂位置作为变形代号。Z左调整臂左调整臂Y右调整臂右调整臂例：例：JFZ1913Z发电机发电机4、设计序号 5、变型代号华信教育资源网华信教育资源网JFWZ240发电机桑塔纳JFZ1913Y发电机别克cs130发电机华信教育资源网华信教育资源网1、输出特性试验、输出特性试验第四节 交流发电机工作特性华信教育资源网华信教育资源网输出特性曲线输出特性曲线华信教育资源网华信教育资源网2、空载特性曲线华信教育资源网华信教育资源网3、外特性试验华信教育资源网华信教育资源网外特性曲线华信教育资源网华信教育资源网第五节交流发电机的其他结构型式华信教育资源网华信教育资源网一、交流发电机分五类1、普通交流发电机华信教育资源网华信教育资源网2、整体交流发电机例例:JFZ1913Z（奥迪、（奥迪、桑塔纳汽车用）桑塔纳汽车用）华信教育资源网华信教育资源网3、带泵的交流发电机例例:JFB1712华信教育资源网华信教育资源网4、无刷交流发电机华信教育资源网华信教育资源网爪极式无刷交流发电机华信教育资源网华信教育资源网5、永磁交流发电机华信教育资源网华信教育资源网二、交流发电机结构按整流器分类 1.8管交流发电机华信教育资源网华信教育资源网2.9管交流发电机的整流器华信教育资源网华信教育资源网3.11管交流发电机的整流器华信教育资源网华信教育资源网交流发电机的性能指标交流发电机的性能指标包括：一、额定电压 二、空载转速 三、额定电流 四、额定转速华信教育资源网华信教育资源网1、额定电压在发动机正常转速下发电机应达到的输出在发动机正常转速下发电机应达到的输出电压称为发电机的额定电压。电压称为发电机的额定电压。对对12V系统：系统：额定电压为额定电压为14V；对对24V系统：系统：额定电压额定电压28V。华信教育资源网华信教育资源网2、空载转速空载转速n1 发电机达到额定电压，但输出电流为0时的转速。额定转速n2 发电机达到额定电流时的转速。空载转速空载转速n1、额定额定转速转速n2是评价发电是评价发电机性能的重要参数机性能的重要参数华信教育资源网华信教育资源网3、额定电流把发电机输出最大电流的2/3作为评价发电机的性能指标，称为额定电流；发电机达到额定电流时的转速定义为额定转速n2。几种国产发电机的主要性能指标华信教育资源网华信教育资源网第六节 交流发电机的检修、试验一、整机测试 1.检测各接柱之间的电阻 2.试验台试验二、零部件检修 1.转子的检修 2.定子的检修 3.整流器的检修 4.电刷组件的检测华信教育资源网华信教育资源网第七节 电压调节器电压调节器功用电压调节器功用:由于交流发电机的转子是由发动机驱动的，因此交流发由于交流发电机的转子是由发动机驱动的，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。调节器。电压调节器功用：使交流发电机输出电压在发动机所有电压调节器功用：使交流发电机输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。工况下基本保持恒定。华信教育资源网华信教育资源网一、电压调节器的分类 1交交流流发发电电机机电电压压调调节节器器按按工工作作原原理理可可分分为：为：（1）触点式（电磁振）触点式（电磁振动式）电压调节器动式）电压调节器华信教育资源网华信教育资源网1交流发电交流发电机电压调节机电压调节器按工作原器按工作原理可分为：理可分为：（2）晶体）晶体管管调节器调节器华信教育资源网华信教育资源网1交流发交流发电机电压调电机电压调节器按工作节器按工作原理可分为：原理可分为：（3）集成电路）集成电路调节器调节器 华信教育资源网华信教育资源网（4）数字调）数字调节器节器华信教育资源网华信教育资源网2电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式可分为：（1）内搭铁型电子调节器：适配于与内搭铁型交流发电机；（2）外搭铁型调节器：适配于与外搭铁型交流发电机。华信教育资源网华信教育资源网各种型式调节器外形图华信教育资源网华信教育资源网二、电压调节器的调压原理由由交交流流发发电电机机的的工工作作原原理理我我们们知知道道，交交流流发发电电机机的的三相绕组产生的相电动势的有效值：三相绕组产生的相电动势的有效值：E=Cen（V）Ce为发电机的结构常数，为发电机的结构常数，n 为转子转速，为转子转速，为转子磁极的磁通，为转子磁极的磁通，也也就就是是说说交交流流发发电电机机所所产产生生的的感感应应电电动动势势与与转转子子转转速和磁极磁通成正比。速和磁极磁通成正比。华信教育资源网华信教育资源网E（不变）（不变）=CenE（不变）（不变）=Ce n 转速转速n是随发动机转速变化的，无法控制；是随发动机转速变化的，无法控制；我们可以控制磁通我们可以控制磁通 使之随使之随n的变化作相应的变化来保的变化作相应的变化来保持发电机电动势持发电机电动势E的不变；的不变；方法是：当交流发电机的转速升高时，通过减小发电方法是：当交流发电机的转速升高时，通过减小发电机的励磁电流机的励磁电流If来减小磁通来减小磁通，使发电机电动势，使发电机电动势E保持保持不变。不变。当交流发电机的转速升高时，调节器通过减小发电机当交流发电机的转速升高时，调节器通过减小发电机的励磁电流的励磁电流If来减小磁通来减小磁通，使发电机的输出电压，使发电机的输出电压UB保保持不变。持不变。电电子子式式调调节节器器就就是是利利用用大大功功率率三三极极管管的的导导通通和和截截止止，接通和断开磁场电路，来改变磁场电流接通和断开磁场电路，来改变磁场电流If大小。大小。华信教育资源网华信教育资源网一、晶体管调节器1外搭铁型晶体管调节器的基本电路三只电阻R1、R2、R3 两只三极管VT1、VT2 一只稳压二极管VS 一只二极管VD组成 第八节 电子调节器的工作原理华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网1.外搭铁型电子调节器的基本电路 电阻R1和R2组成一个分压器，R1上得分压为：华信教育资源网华信教育资源网稳压管VS是感受元件，串联在VT1的基极电路中，并通过VT1的发射结并联于分压电阻R1的两端，以感受发电机的输出电压；VT2是大功率三极管（NPN型），和发电机的磁场绕组串联，起开关作用，用来接通与切断发电机的励磁电路；VT1是小功率三极管（NPN型），用来放大控制信号；VD是续流二极管；磁场绕组由接通转为断开状态时（F端为+，B端为），经二极管 VD构成放电回路，防止三极管VT2被击穿损坏。华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网2外搭铁式电子节器的工作原理（1）点火开关SW接通，发电机电压UB蓄电池端电压时,VT1截止，VT2导通，蓄电池直接供电到磁场绕组。他励发电，发电机电压随转速升高而升高。华信教育资源网华信教育资源网(2)发电机电压虽然升高,但如果蓄电池端电压发电机输出电压UB调节上限时,VT1继续截止，VT2继续导通。发电机自励且开始对外供电。华信教育资源网华信教育资源网(3)当发电机电压升高到等于调节上限U2时，调节器开始工作。电阻R1、R2分压，UR1=UVS+Ube1，VS导通，VT1导通，VT2截止，磁场电路被切断，发电机输出电压迅速下降。华信教育资源网华信教育资源网当发电机电压下降到等于调节下限U1时，电阻R1、R2分压减小，当UR1UW+Ube1，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。华信教育资源网华信教育资源网发发电电机机电电压压升升到到调调节节上上限限时时，VT2就就截截止止，磁磁场场电电路路被被切切断断，输输出出电电压压下下降降；降降到到等等于于调调节节下下限限U1时时，磁磁场场电电路路被被接接通通，发发电电机机电电压压上上升升，周周而而复复始始，发发电电机机输输出出电电压压被被控控制在一定范围内。制在一定范围内。由由于于三三极极管管VT2的的状状态态转转换换（导导通通和和截截止止）频频率率很很高高，所所以以配配装装电电子子调调节节器器的的发发电电机机的的输输出出电电压压上上限限U2和和下下限限U1的的差差值值很很小小，所所以以发发电电机机的的输输出出电电压压波波动动非非常常小小，再再加加上上电电容的滤波，所以发电机的输出电压很稳定。容的滤波，所以发电机的输出电压很稳定。华信教育资源网华信教育资源网3-41内搭铁式电子节器的工作原理华信教育资源网华信教育资源网3、电子调节器的工作特性发电机的输出电压发电机的输出电压UB、磁场电流磁场电流If（平平均值）随转速均值）随转速n的变的变化关系称为电子调节化关系称为电子调节器的工作特性。器的工作特性。JF106型晶体管调节型晶体管调节器的工作特性曲线器的工作特性曲线如如图图所示所示。华信教育资源网华信教育资源网从从电电子子调调节节器器的的工工作作特特性性曲曲线线可可以以看看出出，n1为为调调节节器器开开始始工工作作转转速速，称称为为工工作作下下限限，随随着着发发电电机机转转速速的的升升高高，磁磁场场电电流流减减小小。当当发发电电机机转转速速很很高高时时，由由于于大大功功率率三三极极管管可可不不导导通通，磁磁场场电电流流被被切切断断，发发电电机机仅仅靠靠剩剩磁磁发发电电，所所以以，电电子子调调节节器器的的工工作作转转速速上上限限很很高高，调节范围很大。调节范围很大。华信教育资源网华信教育资源网JFT106调节器第九节 电子调节器应用举例华信教育资源网华信教育资源网集成电路调节器集成电路调节器也称集成电路调节器也称IC调节器调节器IC调节器是根据使用要求，将若干元件集成到同一基调节器是根据使用要求，将若干元件集成到同一基片上制成一个独立的电子芯片所组成的调节器。片上制成一个独立的电子芯片所组成的调节器。IC调节器体积小，装在发电机内部，在成整体式发电调节器体积小，装在发电机内部，在成整体式发电机。机。集成电路调节器工作原理和晶体管调节器相同。集成电路调节器工作原理和晶体管调节器相同。华信教育资源网华信教育资源网夏利轿车IC调节器华信教育资源网华信教育资源网集成电路调节器的检测电路集成电路调节器，根据分压器（集成电路调节器，根据分压器（R1、R2)的连接不的连接不同，可分为两种检测电路：同，可分为两种检测电路：1、蓄电池检测电路；、蓄电池检测电路；2、发电机检测电路。、发电机检测电路。华信教育资源网华信教育资源网1、蓄电池检测电路（将蓄电池的电压直接加在R1、R2上）华信教育资源网华信教育资源网蓄电池检测电路的缺点：当发电机到蓄电池的连接断路或是信号线断路时，调节器将检测不到发电机的电压，而使发电机失控。华信教育资源网华信教育资源网2、发电机检测电路（将发电机的电压直接加在R1、R2上）华信教育资源网华信教育资源网发电机检测电路的优缺点优点：优点：可直接检测到发电机电压的高低，及时调节；可直接检测到发电机电压的高低，及时调节；缺点：缺点：如果发电机到蓄电池的连接有接触不良，会导如果发电机到蓄电池的连接有接触不良，会导致蓄电池充电不足。致蓄电池充电不足。华信教育资源网华信教育资源网集成电路调节器应用实例华信教育资源网华信教育资源网集成电路调节器应用实例（日产兰鸟）华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网集成电路调节器应用实例（夏利）华信教育资源网华信教育资源网集成电路调节器应用实例华信教育资源网华信教育资源网第十一节 典型充电系电路实例一、普桑充电系电路；二、帕萨特充电系电路；三、广州本田充电系电路四、日产9管交流发电机华信教育资源网华信教育资源网一、普桑充电系电路华信教育资源网华信教育资源网二、帕萨特充电系电路华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网三、广州本田充电系电路1-蓄电池；2-继电器；3-点火开；4-电负载检测仪；5-仪表板下保险丝和继电器 6、8-发动机电脑接线端子；7-ABS电脑接线端子；9充电指示灯；10整体式交流发电机；11-内置式调节器；12-磁场绕组；13；整流器；华信教育资源网华信教育资源网四、宝来充电系电路华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网华信教育资源网