項(xiàng)目3汽車交流發(fā)電機(jī)的認(rèn)知與檢修

任務(wù)3.1汽車交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)造與原理認(rèn)知任務(wù)3.2電壓調(diào)節(jié)器任務(wù)3.3充電系故障檢修項(xiàng)目3、汽車交流發(fā)電機(jī)的認(rèn)知與檢修隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電壓、電流稱為正弦電壓和正弦電流。表達(dá)式為：概念任務(wù)3.1：交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理認(rèn)知式中,小寫字母e、u、

i是這些量的瞬時(shí)值。

以正弦電流為例振幅角頻率振幅Im、角頻率ω和初相φ0稱為正弦量的的三要素。相位初相角:簡(jiǎn)稱初相波形瞬時(shí)值正弦交流電周期T：正弦量完整變化一周所需要的時(shí)間周期與頻率的關(guān)系：正弦量的三要素幅值：瞬時(shí)值中的最大值，又稱最大值或峰值。正弦交流電頻率f：正弦量在單位時(shí)間內(nèi)變化的周數(shù)

我國(guó)電能規(guī)定：頻率f＝50Hz角頻率ω：正弦量單位時(shí)間內(nèi)變化的弧度數(shù)角頻率與周期及頻率的關(guān)系：正弦交流電正弦交流電振幅：正弦量的最大值周期電流有效值：讓周期電流i和直流電流I分別通過兩個(gè)阻值相等的電阻R，如果在相同的時(shí)間T內(nèi)，兩個(gè)電阻消耗的能量相等，則稱該直流電流I的值為周期電流i的有效值。根據(jù)有效值的定義有：

周期電流的有效值為：正弦交流電對(duì)于正弦電流:所以正弦電流的有效值為：同理：正弦電壓的有效值：所有交流用電設(shè)備銘牌上標(biāo)注的額定電壓、額定電流都是有效值、交流電表和電壓表的刻度也是有效值正弦交流電三相交流電源由3個(gè)頻率相同、振幅相同、相位互差120°的正弦電壓源所構(gòu)成的電源稱為三相電源。由三相電源供電的電路稱為三相電路。三相電源由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。在三相交流發(fā)電機(jī)中有3個(gè)相同的繞組。正弦交流電

定義：1.端線2.中性線3.星形聯(lián)接三相四線制：由三根端線和一根中性線組成的供電方式。三相三線制：只用三根端線制組成的供電方式正弦交流電三個(gè)電壓同幅值同頻率相位互差120三個(gè)電壓達(dá)最大值的先后次序叫相序，圖示相序?yàn)閁VW正弦交流電三相電源的星形連接星形連接：3個(gè)末端連接在一起引出中線，由3個(gè)首端引出3條火線。每個(gè)電源的電壓稱為相電壓火線間電壓稱為線電壓。正弦交流電可見，三個(gè)線電壓幅值相同，頻率相同，相位相120三相電源的三角形連接

此種接法如一相接反，將造成嚴(yán)重后果。三角形連接：將三相繞組的首、末端依次相連，從3個(gè)點(diǎn)引出3條火線。正弦交流電對(duì)稱三相電源的產(chǎn)生通常由三相同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，三相繞組在空間互差120°，當(dāng)轉(zhuǎn)子以均勻角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在三相繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，從而形成對(duì)稱三相電源。NSooIwAZBXCY三相同步發(fā)電機(jī)示意圖正弦交流電正序(順序)：A—B—C—A負(fù)序(逆序)：A—C—B—AABC相序的實(shí)際意義：對(duì)三相電動(dòng)機(jī)，如果相序反了，就會(huì)反轉(zhuǎn)。以后如果不加說明，一般都認(rèn)為是正相序。DABC123DACB123正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)對(duì)稱三相電源的相序ABC三相電源中各相電源經(jīng)過同一值(如最大值)的先后順序正弦交流電把三個(gè)繞組的末端X,Y,Z

接在一起，把始端A,B,C

引出來+–ANX+–BY+–CZA+–X+–+–BCYZABCN

X,Y,Z接在一起的點(diǎn)稱為Y聯(lián)接對(duì)稱三相電源的中性點(diǎn)，用N表示。星形聯(lián)接(Y聯(lián)接)正弦交流電三角形聯(lián)接(聯(lián)接)+–AXBYCZ+–+–A+–X+–+–BCYZABC三角形聯(lián)接的對(duì)稱三相電源沒有中點(diǎn)。三個(gè)繞組始末端順序相接。正弦交流電名詞介紹：(1)端線(火線)：始端A,B,C

三端引出線。(2)中線：中性點(diǎn)N引出線，接無中線。(3)三相三線制與三相四線制。(5)相電壓：每相電源的電壓。(4)線電壓：端線與端線之間的電壓。A+–X+–+–BCYZABCA+–X+–+–BCYZABCN正弦交流電

三相電路的負(fù)載由三部分組成，其中每一部分叫做一相負(fù)載，三相負(fù)載也有星型和三角形二種聯(lián)接方式。A'B'C'N'ZAZCZBA'B'C'ZBCZCAZAB星形聯(lián)接三角形聯(lián)接稱三相對(duì)稱負(fù)載正弦交流電負(fù)載的相電壓：每相負(fù)載上的電壓。線電流：流過端線的電流。相電流：流過每相負(fù)載的電流。A'B'C'N'ZAZCZBA'B'C'ZBCZCAZAB負(fù)載的線電壓：負(fù)載端線間的電壓。正弦交流電三相電路

三相電路就是由對(duì)稱三相電源和三相負(fù)載聯(lián)接起來所組成的系統(tǒng)。工程上根據(jù)實(shí)際需要可以組成：電源YY△負(fù)載電源△Y△負(fù)載當(dāng)組成三相電路的電源和負(fù)載都對(duì)稱時(shí)，稱對(duì)稱三相電路正弦交流電1.Y聯(lián)接11.2對(duì)稱三相電源線電壓（電流）與相電壓（電流）的關(guān)系A(chǔ)+–X+–+–BCYZABCN利用相量圖得到相電壓和線電壓之間的關(guān)系：線電壓對(duì)稱(大小相等，相位互差120o)一般表示為：30o30o30o對(duì)Y接法的對(duì)稱三相電源

所謂的“對(duì)應(yīng)”：對(duì)應(yīng)相電壓用線電壓的第一個(gè)下標(biāo)字母標(biāo)出。(1)

相電壓對(duì)稱，則線電壓也對(duì)稱。(3)線電壓相位領(lǐng)先對(duì)應(yīng)相電壓30o。結(jié)論2.聯(lián)接即線電壓等于對(duì)應(yīng)的相電壓。A+–X+–+–BCYZABC

以上關(guān)于線電壓和相電壓的關(guān)系也適用于對(duì)稱星型負(fù)載和三角型負(fù)載。當(dāng)將一組三相電源連成三角形時(shí)，應(yīng)先不完全閉合，留下一個(gè)開口，在開口處接上一個(gè)交流電壓表，測(cè)量回路中總的電壓是否為零。如果電壓為零，說明連接正確，然后再把開口處接在一起。VV型接法的電源：若將接的三相電源去掉一相，則線電壓仍為對(duì)稱三相電源。+–+–ABCABC+–+–相電流和線電流的關(guān)系A(chǔ)+–+–+–BCABCNA'B'C'N'ZZZ星型聯(lián)接時(shí)，線電流等于相電流。結(jié)論A'B'C'ZZZA'B'C'Z/3Z/3Z/3N’結(jié)論(2)線電流相位滯后對(duì)應(yīng)相電流30o。△聯(lián)接的對(duì)稱電路：關(guān)于零線的結(jié)論

負(fù)載不對(duì)稱而又沒有中線時(shí)，負(fù)載上可能得到大小不等的電壓，有的超過用電設(shè)備的額定電壓，有的達(dá)不到額定電壓，都不能正常工作。比如，照明電路中各相負(fù)載不能保證完全對(duì)稱，所以絕對(duì)不能采用三相三相制供電，而且必須保證零線可靠。

中線的作用在于，使星形連接的不對(duì)稱負(fù)載得到相等的相電壓。為了確保零線在運(yùn)行中不斷開，其上不允許接保險(xiǎn)絲也不允許接刀閘。

三相電路是由三個(gè)頻率相同、振幅相同、相位彼此相差1200的正弦電動(dòng)勢(shì)作為供電電源的電路。

三相電路的優(yōu)點(diǎn)：

（1）發(fā)電方面：比單項(xiàng)電源可提高功率50％；

（2）輸電方面：比單項(xiàng)輸電節(jié)省鋼材25％；

（3）配電方面：三相變壓器比單項(xiàng)變壓器經(jīng)濟(jì)且便于接入負(fù)載；

（4）運(yùn)電設(shè)備：具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

以上優(yōu)點(diǎn)使三相電路在動(dòng)力方面獲得了廣泛應(yīng)用。在汽車電源系統(tǒng)也有廣泛應(yīng)用新課導(dǎo)入

汽車蓄電池的容量是有限的，不能滿足汽車長(zhǎng)途行駛的需要，所以，在汽車上除裝有蓄電外，還另裝有發(fā)電機(jī)。它的主要作用是：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)電壓高于蓄電池電壓時(shí)，能及時(shí)向蓄電池充電，并向全車用電設(shè)備（除起動(dòng)機(jī)外）直接供電。汽車交流發(fā)電機(jī)具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)和低速充電性能好等顯著特點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用在汽車上而取代直流發(fā)電機(jī)。1、交流發(fā)電機(jī)的功用

發(fā)電機(jī)是汽車的主要電源，其功用是在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)（怠速以上），向所有用電設(shè)備（起動(dòng)機(jī)除外）供電，同時(shí)向蓄電池充電。二、交流發(fā)電機(jī)的分類汽車用發(fā)電機(jī)可分為直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)，由于交流發(fā)電機(jī)在許多方面優(yōu)于直流發(fā)電機(jī)，直流發(fā)電機(jī)已被淘汰，目前所有汽車均采用交流發(fā)電機(jī)，交流發(fā)電機(jī)按照不同的分類方法分為以下幾類：

1、按結(jié)總體結(jié)構(gòu)分五類（1）普通交流發(fā)電機(jī)(使用時(shí)需要配裝電壓調(diào)節(jié)器的發(fā)電機(jī))例JF132（EQ140用）

（2）整體式交流發(fā)電機(jī)(發(fā)電機(jī)和調(diào)節(jié)器制成一個(gè)整體的發(fā)電機(jī))

例別克轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)上裝配的是CS型發(fā)電機(jī)（包括CS—121、CS—130和CS—144三種不同的型號(hào)）如圖：

（3）帶泵交流發(fā)電機(jī)(和汽車制動(dòng)系統(tǒng)用真空助力泵安裝在一起的發(fā)電機(jī))例JFZB292發(fā)電機(jī)。

（4）無刷交流發(fā)電機(jī)(不需要電刷的發(fā)電機(jī))例JFW1913

（5）永磁交流發(fā)電機(jī)(磁極為永磁鐵制成的發(fā)電機(jī))2.按整流器結(jié)構(gòu)分四類

（1）六管交流發(fā)電機(jī)例JF1522（東風(fēng)汽車用）

（2）八管交流發(fā)電機(jī)例JFZ1542（天津夏利汽車用）

（3）九管交流發(fā)電機(jī)例（日本日立、三凌、馬自達(dá)汽車用）

（4）十一管交流發(fā)電機(jī)例JFZ1913Z（奧迪、桑塔納汽車用）3.按磁場(chǎng)繞組搭鐵形式兩分類

（1）內(nèi)搭鐵型交流發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組的一端（負(fù)極）直接搭鐵（和殼體相聯(lián)）

（2）外搭鐵型交流發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組的一端（負(fù)極）接入調(diào)節(jié)器，通過調(diào)節(jié)器后再搭鐵。

交流發(fā)電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、整流裝置和傳動(dòng)散熱裝置等部分組成，如圖1發(fā)電機(jī)的外部結(jié)構(gòu)、圖2發(fā)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所示。圖1發(fā)電機(jī)的外部結(jié)構(gòu)圖2發(fā)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)JF132型交流發(fā)電機(jī)組件圖見圖1.后端蓋

2.電刷架

3.電刷

4.電刷彈簧壓蓋

5.硅二極管

6.元件板（散熱板）7.轉(zhuǎn)子總成

8.定子總成

9.前端蓋

10.風(fēng)扇

11.V帶輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子的功用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子由爪極、磁軛、磁場(chǎng)繞組、集電環(huán)、轉(zhuǎn)子軸組成，見圖。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸上壓裝著兩塊爪極，兩塊爪極各有六個(gè)鳥嘴形磁極,爪極空腔內(nèi)裝有磁場(chǎng)繞組(轉(zhuǎn)子線圈)和磁軛。集電環(huán)由兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)組成，集電環(huán)壓裝在轉(zhuǎn)子軸上并與軸絕緣，兩個(gè)集電環(huán)分別與磁場(chǎng)繞組的兩端相連。交流發(fā)電機(jī)磁路交流發(fā)電機(jī)的磁路為：磁軛→N極→轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙→定子→定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙→S極→磁軛。轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)當(dāng)兩集電環(huán)通入直流電時(shí)（通過電刷），磁場(chǎng)繞組中就有電流通過，并產(chǎn)生軸向磁通，使爪極一塊被磁化為N極，另一塊被磁化為S極，從而形成六對(duì)相互交錯(cuò)的磁極。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就形成了旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。定子定子的功用是產(chǎn)生交流電。定子由定子鐵心和定子繞組成。見圖定子定子鐵心由內(nèi)圈帶槽的硅鋼片疊成，定子繞組的導(dǎo)線就嵌放在鐵心的槽中。定子繞組有三相，三相繞組采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能產(chǎn)生三相交流電。三相繞組的必須按一定要求繞制,才能使之獲得頻率相同、幅值相等、相位互差120°的三相電動(dòng)勢(shì)。定子繞組1.每個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊之間的距離應(yīng)和一個(gè)磁極占據(jù)的空間距離相等。

2.每相繞組相鄰線圈始邊之間的距離應(yīng)和一對(duì)磁極占據(jù)的距離相等或成倍數(shù)。

3.三相繞組的始邊應(yīng)相互間隔2π+120o電角度（一對(duì)磁極占有的空間為360o電角度）JF13交流發(fā)電機(jī)三相繞組繞制結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：磁極對(duì)數(shù)p6對(duì)；定子槽數(shù)z36槽定子繞組相數(shù)3相；每個(gè)線圈匝數(shù)N13匝繞組聯(lián)結(jié)方法Y型聯(lián)結(jié)交流發(fā)電機(jī)控制電路1、交流發(fā)電機(jī)的外部控制電路2、交流發(fā)電機(jī)內(nèi)部控制電路三相橋式整流電路及電壓波形3、交流發(fā)電機(jī)發(fā)電原理圖

教學(xué)目的要求：

通過教學(xué)掌握交流發(fā)電機(jī)電子電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，以及控制電路。主要教學(xué)內(nèi)容：

1、交流發(fā)電機(jī)電子電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)

2、交流發(fā)電機(jī)電子電壓調(diào)節(jié)器的控制電路教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：掌握交流發(fā)電機(jī)電子電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，以及控制電路。任務(wù)3.2：汽車電子電壓調(diào)節(jié)器檢測(cè)與試驗(yàn)導(dǎo)入新課

由于交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過皮帶驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的，且發(fā)動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)的速比為1．7～3，因此交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速變化范圍非常大，這樣將引起發(fā)電機(jī)的輸出電壓發(fā)生較大變化，無法滿足汽車用電設(shè)備的工作要求。為了滿足用電設(shè)備恒定電壓的要求，交流發(fā)電機(jī)必須配用電壓調(diào)節(jié)器，使其輸出電壓在發(fā)動(dòng)機(jī)所有工況下基本保持恒定。（1）晶體管調(diào)節(jié)器隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，采用了晶體管調(diào)節(jié)器。其優(yōu)點(diǎn)是：三極管的開關(guān)頻率高，且不產(chǎn)生火花，調(diào)節(jié)精度高，還具有重量輕、體積小、壽命長(zhǎng)、可靠性高、電波干擾小等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于東風(fēng)、解放及多種中低檔車型。

（2）集成電路調(diào)節(jié)器（3）電腦控制調(diào)節(jié)器

電腦控制調(diào)節(jié)器是現(xiàn)在轎車采用的一種新型調(diào)節(jié)器，由電負(fù)載檢測(cè)儀測(cè)量系統(tǒng)總負(fù)載后，向發(fā)電機(jī)電腦發(fā)送信號(hào)，然后由發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器，適時(shí)地接通和斷開磁場(chǎng)電路，即能可靠地保證電器系統(tǒng)正常工作，使蓄電池充電充足，又能減輕發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，提高燃料經(jīng)濟(jì)性。如上海別克、廣州本田等轎車發(fā)電機(jī)上使用了這種調(diào)節(jié)器。電子調(diào)節(jié)器按所匹配的交流發(fā)電機(jī)搭鐵型式可分為：（1）內(nèi)搭鐵型調(diào)節(jié)器（2）外搭鐵型調(diào)節(jié)器電子電壓調(diào)節(jié)器的控制電路（1）內(nèi)搭鐵式晶體管調(diào)節(jié)器基本電路（2）內(nèi)搭鐵式晶體管調(diào)節(jié)器基本電路（3）外搭鐵式晶體管調(diào)節(jié)器基本電路任務(wù)3.3汽車充電系統(tǒng)的常見故障與排除1.不充電

（1）故障現(xiàn)象

發(fā)動(dòng)機(jī)以中速以上速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電流表指示不充電．或充電指示燈不熄滅，或發(fā)電機(jī)端電壓在12V以下。

（2）原因分析

①發(fā)電機(jī)傳動(dòng)帶太松或沾油打滑。

②發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電路或充電線路斷路。

③發(fā)電機(jī)有故障

a二極管擊穿、短路、斷路；

b定子繞組斷路或搭鐵；

c電刷與滑環(huán)接觸不良；

d轉(zhuǎn)子繞組斷路。

④調(diào)節(jié)器有故障

a觸點(diǎn)燒蝕、臟污、彈簧彈力過軟、氣隙過??；

b晶體管調(diào)節(jié)器的穩(wěn)壓管及小功率三極管短路，大功率三極管斷路；

c調(diào)節(jié)器的搭鐵方式與發(fā)電機(jī)不配套。2.充電電流過小

（1）故障現(xiàn)象

在蓄電池虧電情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)中高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的充電電流很小。

（2）原因分析

①充電線路接觸不良。

②傳動(dòng)帶打滑．使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速過低。

③發(fā)電機(jī)有故障。如個(gè)別二極管損壞；滑環(huán)臟污，電刷與滑環(huán)接觸不良，導(dǎo)致勵(lì)磁電流過??；定于繞組連接不良，有短路或斷路故障；轉(zhuǎn)子繞組局部短路，轉(zhuǎn)子與定子刮碰或氣隙不當(dāng)。

④節(jié)器調(diào)節(jié)電壓值過低或有故障。

（3）故障診斷

①檢查發(fā)電機(jī)傳動(dòng)帶松緊度．清除油污，檢查緊固導(dǎo)線。

②拆下發(fā)電機(jī)“B”和“F”接線住上導(dǎo)線．用試燈的兩根導(dǎo)線分別連接發(fā)電機(jī)“B”和”F”接線柱，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，逐步提高轉(zhuǎn)速，查看試燈亮度。若試燈發(fā)紅，且不隨轉(zhuǎn)速升高而增加亮度或亮度增加不明顯，則為發(fā)電機(jī)內(nèi)部有故障，應(yīng)拆檢發(fā)電機(jī)；若試燈亮度能隨轉(zhuǎn)速增加而增強(qiáng)較大，則說明發(fā)電機(jī)良好，故障在調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器的檢查方法可按發(fā)電機(jī)不充電故障所述方法檢查。

3.充電電流過大

（1）故障現(xiàn)象

在蓄電池不虧電的情況下，電流表指示充電仍在10A以上。

（2）原因分析

①調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電壓值高或有其他故障，如雙級(jí)電磁振動(dòng)式調(diào)節(jié)器高速觸點(diǎn)臟污、接觸不良，搭鐵電阻增加，使勵(lì)磁繞組不能及時(shí)短路；磁化線圈或溫度補(bǔ)償電阻燒斷；晶體管調(diào)節(jié)器的大功率三極管集電極和發(fā)射極不能有效截止等。

②發(fā)電機(jī)有故障，如絕緣電刷與散熱板短接時(shí)，造成調(diào)節(jié)器不起作用。

（3）故障診斷

以雙級(jí)電磁振動(dòng)式調(diào)節(jié)器為例加以說明：

①拆下調(diào)節(jié)器磁場(chǎng)接線柱接線，逐步提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速并觀察電流表。如仍指示充電，即為發(fā)電機(jī)有故障，若不充電，則為調(diào)節(jié)器故障。

②拆下調(diào)節(jié)器蓋，用紙片插在第二級(jí)觸點(diǎn)（高速觸點(diǎn)）之間，以防短路，然后按壓活動(dòng)觸點(diǎn)，如按不下，則為第一級(jí)觸點(diǎn)（低速觸點(diǎn)）燒結(jié)；能按下，并且在壓下后充電電流有所下降，則為調(diào)節(jié)器彈簧拉力過大或氣隙過