項目3汽車交流發(fā)電機的認知與檢修

任務3.1汽車交流發(fā)電機的結構造與原理認知任務3.2電壓調節(jié)器任務3.3充電系故障檢修項目3、汽車交流發(fā)電機的認知與檢修隨時間按正弦規(guī)律變化的電壓、電流稱為正弦電壓和正弦電流。表達式為：概念任務3.1：交流發(fā)電機的結構與原理認知式中,小寫字母e、u、

i是這些量的瞬時值。

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:簡稱初相波形瞬時值正弦交流電周期T：正弦量完整變化一周所需要的時間周期與頻率的關系：正弦量的三要素幅值：瞬時值中的最大值，又稱最大值或峰值。正弦交流電頻率f：正弦量在單位時間內變化的周數(shù)

我國電能規(guī)定：頻率f＝50Hz角頻率ω：正弦量單位時間內變化的弧度數(shù)角頻率與周期及頻率的關系：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分別通過兩個阻值相等的電阻R，如果在相同的時間T內，兩個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：所有交流用電設備銘牌上標注的額定電壓、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個頻率相同、振幅相同、相位互差120°的正弦電壓源所構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)電機產生的。在三相交流發(fā)電機中有3個相同的繞組。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電壓同幅值同頻率相位互差120三個電壓達最大值的先后次序叫相序，圖示相序為UVW正弦交流電三相電源的星形連接星形連接：3個末端連接在一起引出中線，由3個首端引出3條火線。每個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，將造成嚴重后果。三角形連接：將三相繞組的首、末端依次相連，從3個點引出3條火線。正弦交流電對稱三相電源的產生通常由三相同步發(fā)電機產生，三相繞組在空間互差120°，當轉子以均勻角速度轉動時，在三相繞組中產生感應電壓，從而形成對稱三相電源。NSooIwAZBXCY三相同步發(fā)電機示意圖正弦交流電正序(順序)：A—B—C—A負序(逆序)：A—C—B—AABC相序的實際意義：對三相電動機，如果相序反了，就會反轉。以后如果不加說明，一般都認為是正相序。DABC123DACB123正轉反轉對稱三相電源的相序ABC三相電源中各相電源經過同一值(如最大值)的先后順序正弦交流電把三個繞組的末端X,Y,Z

接在一起，把始端A,B,C

引出來+–ANX+–BY+–CZA+–X+–+–BCYZABCN

X,Y,Z接在一起的點稱為Y聯(lián)接對稱三相電源的中性點，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)接的對稱三相電源沒有中點。三個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

三相電路的負載由三部分組成，其中每一部分叫做一相負載，三相負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)接稱三相對稱負載正弦交流電負載的相電壓：每相負載上的電壓。線電流：流過端線的電流。相電流：流過每相負載的電流。A'B'C'N'ZAZCZBA'B'C'ZBCZCAZAB負載的線電壓：負載端線間的電壓。正弦交流電三相電路

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

所謂的“對應”：對應相電壓用線電壓的第一個下標字母標出。(1)

相電壓對稱，則線電壓也對稱。(3)線電壓相位領先對應相電壓30o。結論2.聯(lián)接即線電壓等于對應的相電壓。A+–X+–+–BCYZABC

以上關于線電壓和相電壓的關系也適用于對稱星型負載和三角型負載。當將一組三相電源連成三角形時，應先不完全閉合，留下一個開口，在開口處接上一個交流電壓表，測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，則線電壓仍為對稱三相電源。+–+–ABCABC+–+–相電流和線電流的關系A+–+–+–BCABCNA'B'C'N'ZZZ星型聯(lián)接時，線電流等于相電流。結論A'B'C'ZZZA'B'C'Z/3Z/3Z/3N’結論(2)線電流相位滯后對應相電流30o?！髀?lián)接的對稱電路：關于零線的結論

負載不對稱而又沒有中線時，負載上可能得到大小不等的電壓，有的超過用電設備的額定電壓，有的達不到額定電壓，都不能正常工作。比如，照明電路中各相負載不能保證完全對稱，所以絕對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，使星形連接的不對稱負載得到相等的相電壓。為了確保零線在運行中不斷開，其上不允許接保險絲也不允許接刀閘。

三相電路是由三個頻率相同、振幅相同、相位彼此相差1200的正弦電動勢作為供電電源的電路。

三相電路的優(yōu)點：

（1）發(fā)電方面：比單項電源可提高功率50％；

（2）輸電方面：比單項輸電節(jié)省鋼材25％；

（3）配電方面：三相變壓器比單項變壓器經濟且便于接入負載；

（4）運電設備：具有結構簡單、成本低、運行可靠、維護方便等優(yōu)點。

以上優(yōu)點使三相電路在動力方面獲得了廣泛應用。在汽車電源系統(tǒng)也有廣泛應用新課導入

汽車蓄電池的容量是有限的，不能滿足汽車長途行駛的需要，所以，在汽車上除裝有蓄電外，還另裝有發(fā)電機。它的主要作用是：當發(fā)動機電壓高于蓄電池電壓時，能及時向蓄電池充電，并向全車用電設備（除起動機外）直接供電。汽車交流發(fā)電機具有體積小，重量輕，結構簡單，維護方便，使用壽命長和低速充電性能好等顯著特點，故廣泛應用在汽車上而取代直流發(fā)電機。1、交流發(fā)電機的功用

發(fā)電機是汽車的主要電源，其功用是在發(fā)動機正常運轉時（怠速以上），向所有用電設備（起動機除外）供電，同時向蓄電池充電。二、交流發(fā)電機的分類汽車用發(fā)電機可分為直流發(fā)電機和交流發(fā)電機，由于交流發(fā)電機在許多方面優(yōu)于直流發(fā)電機，直流發(fā)電機已被淘汰，目前所有汽車均采用交流發(fā)電機，交流發(fā)電機按照不同的分類方法分為以下幾類：

1、按結總體結構分五類（1）普通交流發(fā)電機(使用時需要配裝電壓調節(jié)器的發(fā)電機)例JF132（EQ140用）

（2）整體式交流發(fā)電機(發(fā)電機和調節(jié)器制成一個整體的發(fā)電機)

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

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

（4）無刷交流發(fā)電機(不需要電刷的發(fā)電機)例JFW1913

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

（1）六管交流發(fā)電機例JF1522（東風汽車用）

（2）八管交流發(fā)電機例JFZ1542（天津夏利汽車用）

（3）九管交流發(fā)電機例（日本日立、三凌、馬自達汽車用）

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

（1）內搭鐵型交流發(fā)電機磁場繞組的一端（負極）直接搭鐵（和殼體相聯(lián)）

（2）外搭鐵型交流發(fā)電機磁場繞組的一端（負極）接入調節(jié)器，通過調節(jié)器后再搭鐵。

交流發(fā)電機主要由定子、轉子、整流裝置和傳動散熱裝置等部分組成，如圖1發(fā)電機的外部結構、圖2發(fā)電機的內部結構所示。圖1發(fā)電機的外部結構圖2發(fā)電機的內部結構JF132型交流發(fā)電機組件圖見圖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.轉子總成

8.定子總成

9.前端蓋

10.風扇

11.V帶輪轉子轉子的功用是產生旋轉磁場。轉子由爪極、磁軛、磁場繞組、集電環(huán)、轉子軸組成，見圖。轉子轉子軸上壓裝著兩塊爪極，兩塊爪極各有六個鳥嘴形磁極,爪極空腔內裝有磁場繞組(轉子線圈)和磁軛。集電環(huán)由兩個彼此絕緣的銅環(huán)組成，集電環(huán)壓裝在轉子軸上并與軸絕緣，兩個集電環(huán)分別與磁場繞組的兩端相連。交流發(fā)電機磁路交流發(fā)電機的磁路為：磁軛→N極→轉子與定子之間的氣隙→定子→定子與轉子間的氣隙→S極→磁軛。轉子產生旋轉磁場當兩集電環(huán)通入直流電時（通過電刷），磁場繞組中就有電流通過，并產生軸向磁通，使爪極一塊被磁化為N極，另一塊被磁化為S極，從而形成六對相互交錯的磁極。當轉子轉動時，就形成了旋轉的磁場。定子定子的功用是產生交流電。定子由定子鐵心和定子繞組成。見圖定子定子鐵心由內圈帶槽的硅鋼片疊成，定子繞組的導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°的三相電動勢。定子繞組1.每個線圈的兩個有效邊之間的距離應和一個磁極占據(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和一對磁極占據(jù)的距離相等或成倍數(shù)。

3.三相繞組的始邊應相互間隔2π+120o電角度（一對磁極占有的空間為360o電角度）JF13交流發(fā)電機三相繞組繞制結構參數(shù)如下：磁極對數(shù)p6對；定子槽數(shù)z36槽定子繞組相數(shù)3相；每個線圈匝數(shù)N13匝繞組聯(lián)結方法Y型聯(lián)結交流發(fā)電機控制電路1、交流發(fā)電機的外部控制電路2、交流發(fā)電機內部控制電路三相橋式整流電路及電壓波形3、交流發(fā)電機發(fā)電原理圖

教學目的要求：

通過教學掌握交流發(fā)電機電子電壓調節(jié)器的結構，以及控制電路。主要教學內容：

1、交流發(fā)電機電子電壓調節(jié)器的結構

2、交流發(fā)電機電子電壓調節(jié)器的控制電路教學重點、難點：掌握交流發(fā)電機電子電壓調節(jié)器的結構，以及控制電路。任務3.2：汽車電子電壓調節(jié)器檢測與試驗導入新課

由于交流發(fā)電機的轉子是由發(fā)動機通過皮帶驅動旋轉的，且發(fā)動機和交流發(fā)電機的速比為1．7～3，因此交流發(fā)電機轉子的轉速變化范圍非常大，這樣將引起發(fā)電機的輸出電壓發(fā)生較大變化，無法滿足汽車用電設備的工作要求。為了滿足用電設備恒定電壓的要求，交流發(fā)電機必須配用電壓調節(jié)器，使其輸出電壓在發(fā)動機所有工況下基本保持恒定。（1）晶體管調節(jié)器隨著半導體技術的發(fā)展，采用了晶體管調節(jié)器。其優(yōu)點是：三極管的開關頻率高，且不產生火花，調節(jié)精度高，還具有重量輕、體積小、壽命長、可靠性高、電波干擾小等優(yōu)點，現(xiàn)廣泛應用于東風、解放及多種中低檔車型。

（2）集成電路調節(jié)器（3）電腦控制調節(jié)器

電腦控制調節(jié)器是現(xiàn)在轎車采用的一種新型調節(jié)器，由電負載檢測儀測量系統(tǒng)總負載后，向發(fā)電機電腦發(fā)送信號，然后由發(fā)動機電腦控制發(fā)電機電壓調節(jié)器，適時地接通和斷開磁場電路，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)動機負荷，提高燃料經濟性。如上海別克、廣州本田等轎車發(fā)電機上使用了這種調節(jié)器。電子調節(jié)器按所匹配的交流發(fā)電機搭鐵型式可分為：（1）內搭鐵型調節(jié)器（2）外搭鐵型調節(jié)器電子電壓調節(jié)器的控制電路（1）內搭鐵式晶體管調節(jié)器基本電路（2）內搭鐵式晶體管調節(jié)器基本電路（3）外搭鐵式晶體管調節(jié)器基本電路任務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)動機以中速以上速度運轉時，電流表指示不充電．或充電指示燈不熄滅，或發(fā)電機端電壓在12V以下。

（2）原因分析

①發(fā)電機傳動帶太松或沾油打滑。

②發(fā)電機勵磁電路或充電線路斷路。

③發(fā)電機有故障

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轉子繞組斷路。

④調節(jié)器有故障

a觸點燒蝕、臟污、彈簧彈力過軟、氣隙過??；

b晶體管調節(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調節(jié)器的搭鐵方式與發(fā)電機不配套。2.充電電流過小

（1）故障現(xiàn)象

在蓄電池虧電情況下，發(fā)動機中高速運轉時的充電電流很小。

（2）原因分析

①充電線路接觸不良。

②傳動帶打滑．使發(fā)電機轉速過低。

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

④節(jié)器調節(jié)電壓值過低或有故障。

（3）故障診斷

①檢查發(fā)電機傳動帶松緊度．清除油污，檢查緊固導線。

②拆下發(fā)電機“B”和“F”接線住上導線．用試燈的兩根導線分別連接發(fā)電機“B”和”F”接線柱，起動發(fā)動機，逐步提高轉速，查看試燈亮度。若試燈發(fā)紅，且不隨轉速升高而增加亮度或亮度增加不明顯，則為發(fā)電機內部有故障，應拆檢發(fā)電機；若試燈亮度能隨轉速增加而增強較大，則說明發(fā)電機良好，故障在調節(jié)器。調節(jié)器的檢查方法可按發(fā)電機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調節(jié)器調節(jié)電壓值高或有其他故障，如雙級電磁振動式調節(jié)器高速觸點臟污、接觸不良，搭鐵電阻增加，使勵磁繞組不能及時短路；磁化線圈或溫度補償電阻燒斷；晶體管調節(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)電機有故障，如絕緣電刷與散熱板短接時，造成調節(jié)器不起作用。

（3）故障診斷

以雙級電磁振動式調節(jié)器為例加以說明：

①拆下調節(jié)器磁場接線柱接線，逐步提高發(fā)電機轉速并觀察電流表。如仍指示充電，即為發(fā)電機有故障，若不充電，則為調節(jié)器故障。

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