汽車交流發(fā)電機課件

汽車電源系統之交流發(fā)電機汽車電源系統之交流發(fā)電機1汽車交流發(fā)電機內容主題1234交流發(fā)電機的作用，分類交流發(fā)電機工作原理交流發(fā)電機的構造交流發(fā)電機調節(jié)器5交流發(fā)電機的檢修1汽車交流發(fā)電機內容主題1234交流發(fā)電機的作用，分類交流發(fā)交流發(fā)電機的作用，分類發(fā)電機是汽車上的主要電源，它與蓄電池并聯，由汽車發(fā)動機驅動，如圖1-16所示?，F代汽車裝備的發(fā)電機幾乎都是交流發(fā)電機，由于三相同步交流發(fā)電機采用硅二極管進行整流，所以通常又稱之為硅整流發(fā)電機。交流發(fā)電機的功用是當發(fā)動機所需電壓高于蓄電池電壓時，能及時向蓄電池充電，并向全車除起動機外的所有用電設備直接供電。圖1-16汽車并聯電路交流發(fā)電機的作用，分類發(fā)電機是汽車上的主要電源，它交流發(fā)電機的作用，分類

一、發(fā)電機的分類

1．按交流發(fā)電機的總體結構分普通交流發(fā)電機：使用時需要配裝電壓調節(jié)器的發(fā)電機；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；帶泵交流發(fā)電機：和汽車制動系統用真空助力泵安裝在一起的發(fā)電機，多用于柴油機；無刷交流發(fā)電機：無電刷和滑環(huán)的發(fā)電機；永磁交流發(fā)電機：轉子磁極用永磁鐵制成的發(fā)電機。交流發(fā)電機的作用，分類一、發(fā)電機的分交流發(fā)電機的作用，分類

2．按整流器結構分六管發(fā)電機：整流器由6只二極管組成；八管發(fā)電機：整流器由6只二極管和2只中性點二極管組成;九管發(fā)電機：整流器由6只二極管和3只磁場二極管組成；十一管交流發(fā)電機：整流器由6只二極管、2只中性點二極管和3只磁場二極管組成。交流發(fā)電機的作用，分類交流發(fā)電機的作用，分類3．按磁場繞組的搭鐵形式分

按磁場繞組（兩只電刷引線）和發(fā)電機的聯接不同，把發(fā)電機分為內搭鐵型和外搭鐵型兩種，如圖1-17所示。圖1-17內、外搭鐵式交流發(fā)電機交流發(fā)電機的作用，分類3．按磁場繞組的搭鐵形交流發(fā)電機的作用，分類

（1）內搭鐵型發(fā)電機磁場繞組直接在發(fā)電機內部與殼體直接相連而搭鐵，即兩只電刷的引線一根與后端蓋上的磁場接線柱“F”相連，另一根直接與發(fā)電機外殼上搭鐵接線柱“-”相連。（2）外搭鐵型發(fā)電機磁場繞組的兩只電刷都和殼體絕緣，通過調節(jié)器搭鐵的發(fā)電機，即兩電刷的接線柱均與發(fā)電機外殼絕緣，分別用“F1”和“F2”表示。另外，按冷卻方式還可以分為，風冷式交流發(fā)電機和水冷式交流發(fā)電機兩類。交流發(fā)電機的作用，分類（1）內搭鐵型發(fā)電機交流發(fā)電機的構造

二、發(fā)電機的組成三相同步交流發(fā)電機主要由轉子、定子、電刷與電刷架、風扇、皮帶輪、前后端蓋等組成，如圖1-18所示。

（a）實物圖（b）結構圖圖1-18交流發(fā)電機交流發(fā)電機的構造二、發(fā)電機的組成（a）實物圖交流發(fā)電機的構造

1．轉子轉子的作用是產生磁場，轉子主要由兩塊爪極、磁場繞組、轉子軸和滑環(huán)等組成，如圖1-19所示。轉子軸上壓裝著兩塊爪極，兩塊爪極各有6個由低碳鋼制成的鳥形磁極，空腔內裝有磁軛，用于導磁。磁軛上繞有磁場繞組，磁場繞組的兩根引線分別焊在與轉子軸絕緣的兩滑環(huán)上?；h(huán)由兩個彼此絕緣的銅環(huán)組成，它與兩裝在后端蓋上的兩個電刷相接觸，兩個電刷通過引線分別接在兩個螺釘接線柱，即“F”和“-”上。交流發(fā)電機的構造1．轉子交流發(fā)電機的構造

當兩滑環(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，使得爪極一塊被磁化為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。

（a）實物圖（b）分解圖圖1-19轉子交流發(fā)電機的構造當兩滑環(huán)通入直流電時交流發(fā)電機的構造

2．定子

定子也叫電樞，它的功用是產生感應電動勢。主要由定子鐵心和定子繞組組成，如圖1-20所示。圖1-20定子交流發(fā)電機的構造2．定子圖1-20定子交流發(fā)電機的構造

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定子鐵心的槽中。定子繞組有三相，三相繞組連接方式有星形接法（Y形）和三角形接法，都能產生三相交流電，如圖1-21所示。

星形接法（Y形）三角形接法圖1-21定子繞組連接方式交流發(fā)電機的構造定子鐵心由內圈帶槽的硅交流發(fā)電機的構造

星形接法是將三相繞組的末端連接在一起，形成三相繞組的中性抽頭或稱為中性點，標記為N。三角形接法是將相鄰繞組的首段與尾端相連。星形接法多用在需要發(fā)動機低速時提供較高電壓的場合，而三角形接法的交流發(fā)電機可以輸出較高的電流強度。交流發(fā)電機的構造交流發(fā)電機的構造3．電刷與電刷架（圖1-22）電刷的作用是將電源通過滑環(huán)引入磁場繞組，由石墨制成。電刷架內裝電刷和彈簧，利用彈簧的彈力與滑環(huán)緊密接觸，多采用酚醛玻璃纖維塑料模壓而成或用玻璃纖維增強尼龍制成。圖1-22電刷與電刷架交流發(fā)電機的構造3．電刷與電刷架（圖1-22交流發(fā)電機的構造

發(fā)電機的電刷總成有內裝式和外裝式之分，如圖1-23所示。內裝式是將電刷架安裝在后端蓋內部，故如果電刷損壞，必須解體發(fā)電機，現已逐漸被淘汰。外裝式電刷架用螺釘安裝在后端蓋殼體外表上，檢修和更換方便。（a）外裝式（b）內裝式圖1-23電刷總成交流發(fā)電機的構造發(fā)電機的電刷總成有內裝式交流發(fā)電機的構造4．整流器交流發(fā)電機整流器的作用是將定子繞組產生的三相交流電整流成為直流電。6管交流發(fā)電機的整流器是由6只硅整流二極管組成三相全波橋式整流電路，如圖1-24所示，6只整流管分別壓裝（或焊裝）在兩塊板上。圖1-24整流器交流發(fā)電機的構造4．整流器圖1-24整流交流發(fā)電機的構造

交流發(fā)電機整流二極管有正極管和負極管之分。外殼為負極、中心引線為正極的二極管，稱為正極管，管殼底上有紅色標記。3只正極管的外殼壓裝或焊接在元件板上，由一個后端蓋絕緣的元件板固定螺栓通至機殼外，成為發(fā)電機的電樞接線柱“B”或“+”極。外殼為正極、中心引線為負極的二極管，稱為負極管，管殼底上注有黑色標記。3只負極管的外殼壓裝或焊接在另一元件板上，和電機外殼一起成為發(fā)電機的負極，其安裝如圖1-25所示。圖1-25硅整流二極管安裝圖交流發(fā)電機的構造交流發(fā)電機整流二極管有正極交流發(fā)電機的構造5．風扇、皮帶輪（圖1-26）為保證發(fā)電機在工作時不致因溫升過高而損壞，在發(fā)電機上裝有風扇，一般用鋼板沖制而成或用鋁合金壓鑄而成。對于只有一個風扇的發(fā)電機，其風扇均裝在前端蓋和皮帶輪之間。圖1-26風扇、皮帶輪、前后端蓋交流發(fā)電機的構造5．風扇、皮帶輪（圖1-26交流發(fā)電機的構造

對于有兩個風扇的發(fā)電機，其安裝形式有兩種：一種是在前后端蓋內的轉子爪極兩側各焊接一個，另一種是在前端蓋和帶輪之間安裝一個風扇，另一個安裝在后端蓋和轉子爪極之間。發(fā)電機在后端蓋上有進風口，在前端蓋上有出風口，當發(fā)電機旋轉時，風扇也一起旋轉，使空氣高速流經發(fā)電機內部對發(fā)電機進行強制冷卻。交流發(fā)電機的構造交流發(fā)電機的構造

發(fā)電機的前端裝有傳動皮帶輪，它通過發(fā)動機曲軸帶動皮帶輪旋轉。皮帶輪通常用鑄鐵或鋁合金制成，也有用薄鋼板卷壓而成的，分為單槽、雙槽和多楔形槽三種，利用半圓鍵裝在風扇外側的轉軸上，再用彈簧墊片和螺母緊固。交流發(fā)電機的構造交流發(fā)電機的構造6．前后端蓋

如圖1-26所示，前后端蓋起固定轉子、定子、整流器和電刷組件的作用。端蓋一般用鋁合金鑄造，一是可有效的防止漏磁，二是鋁合金散熱性能好，而且能夠減輕發(fā)電機的質量。前端蓋鑄有支腳、調整臂和出風口，后端蓋上鑄有支腳和進風口，而且還裝有電刷總成。交流發(fā)電機的構造交流發(fā)電機工作原理1．發(fā)電原理交流發(fā)電機定子的三相繞組按一定規(guī)律分布在發(fā)電機的定子槽中，內部有一個轉子，轉子上安裝著爪極和磁場繞組。當外電路通過電刷使磁場繞組通電時，便產生磁場，使爪極被磁化為N極和S極。當轉子旋轉時，磁通交替地在定子繞組中變化，根據電磁感應原理可知，定子的三相繞組中便產生交變的感應電動勢，而后經整流器整流為直流電輸出，這就是交流發(fā)電機的工作原理，如圖1-27所示。

圖1-27交流發(fā)電機的工作原理交流發(fā)電機工作原理1．發(fā)電原理圖1-27交流交流發(fā)電機工作原理2．整流原理交流發(fā)電機是利用二極管的單向導電性把交流電轉變?yōu)橹绷麟姷?。普通交流發(fā)電機是用六只二極管組成的三相橋式整流電路，把定子繞組中感應出來的交流電轉變?yōu)橹绷麟姷摹D1-28三相橋式整流電路交流發(fā)電機工作原理2．整流原理圖1-28交流發(fā)電機工作原理

發(fā)動機勵磁電路3．勵磁方式：當發(fā)動機啟動時或低速運轉時，根據發(fā)電機的發(fā)電，此時先由蓄電池提供轉子勵磁電流，其電流流向為：蓄電池(+)→點火開關→電壓調節(jié)器→勵磁繞組→蓄電池(-)，此階段是蓄電池提供勵磁電流使發(fā)電機發(fā)電，故為他勵發(fā)電，輸出電壓隨發(fā)動機轉速升高而升高。當發(fā)電機電壓高于蓄電池電壓時，勵磁電流由發(fā)電機自身提供，此時自勵發(fā)電。如圖所示。交流發(fā)電機工作原理發(fā)動機勵磁電路3．勵磁方式：交流發(fā)電機工作原理

圖1-28是以六管構成的三相橋式整流電路，其中3只正極管（VD1、VD3、VD5）的負極聯接在一起，在某一瞬間，正極電位最高的管子導通；而3只負極管（VD2、VD4、VD6）的正極聯接在一起，在某一瞬間，負極電位最低的管子導通。所以每個時刻有2個二極管同時導通，同時導通的兩個管子總是將發(fā)動機的電壓加在負載的兩端。交流發(fā)電機工作原理交流發(fā)電機工作原理

當t=0時，C相電位最高，而B相電位最低，所對應的二極管VD5、VD4均處于正向導通，在0～t1時間內電流流向如圖1-28（a）所示。在t1～t2時間內，A相的電位最高，而B相電位最低，故對應VD1、VD4均處于正向導通，時間內電流流向如圖1-28（b）所示。在t2～t3時間內，A相電位最高，而C相電位最低，故VD1、VD6均處于正向導通，t2～t3時間內電流流向如圖1-28（c）所示。交流發(fā)電機工作原理當t=0時，C相電位交流發(fā)電機工作原理

以此類推，周而復始，在負載上便可獲得一個比較平穩(wěn)的直流脈動電壓，各時間內電流流向如圖1-29所示。圖1-29整流過程交流發(fā)電機工作原理以此類推，周而復始，交流發(fā)電機的型號

四、發(fā)電機的型號第一部分第四部分第二部分第一部分

表示產品代號，用中文拼音字母表示。JF為普通硅整流交流發(fā)電機，JFZ為整體式硅整流交流發(fā)電機，JFB為帶泵硅整流交流發(fā)電機，JFW為無刷硅整流交流發(fā)電機。

表示電壓等級代號，用一位阿拉伯數字表示，1表示12V，2表示24V，6表示6V。第二部分第四部分

表示設計序號，用1-2位阿拉伯數字表示。第三部分第五部分第三部分

表示變形代號，交流發(fā)電機以調整臂作為變形代號，從驅動端看，調整臂在左邊用Z表示，在右端用Y表示，在中間不加標記。

表示電流等級序號，用一位阿拉伯數字表示，含義如表1-3所示。第五部分交流發(fā)電機的型號四、發(fā)電機的型號第一部分第交流發(fā)電機的型號

表1-3電流等級代號分組代號123456789電流等級（A）～19≥20～29≥30～39≥40～49≥50～59≥60～69≥70～79≥80～89≥90交流發(fā)電機的型號分組代號123456789電流等級（A）～1交流發(fā)電機的型號分組代號123456789電流等級（A）～19≥20～29≥30～39≥40～49≥50～59≥60～69≥70～79≥80～89≥90交流發(fā)電機的型號分組代號123456789電流等級（A）～1交流發(fā)電機調節(jié)器

電壓調節(jié)器

1．作用電壓調節(jié)器在發(fā)電機轉速變化時，自動控制發(fā)電機電壓，使其保持恒定，防止發(fā)電機電壓過高而燒壞用電設備和導致蓄電池過量充電，同時也防止發(fā)電機電壓過低而導致用電設備工作失常和蓄電池充電不足。2．分類電壓調節(jié)器按工作原理可分為觸點式電壓調節(jié)器、晶體管調節(jié)器、集成電路調節(jié)器和電腦控制調節(jié)器，按搭鐵極性可分為內搭鐵、外搭鐵，分別配內搭鐵發(fā)電機和外搭鐵發(fā)電機。交流發(fā)電機調節(jié)器交流發(fā)電機調節(jié)器3.電壓調節(jié)器的調壓原理由交流發(fā)電機的工作原理我們知道，發(fā)電機的三相繞組產生的相電動勢的有效值為：

E=CeФn（V）這里Ce為發(fā)電機的結構常數，n為轉子轉速，Ф為轉子的磁極磁通，也就是說發(fā)電機所產生的感應電動勢與轉子轉速和磁極磁通成正比。當轉速升高時，E增大，輸出端電壓UB升高，當轉速升高到一定值時，輸出端電壓達到極限，要想使發(fā)電機的輸出電壓UB不再隨轉速的升高而上升，只能通過減小磁通Ф來實現。又磁極磁通Ф與勵磁電流If成正比，減小磁通Ф也就是減小勵磁電流If。故當交流發(fā)電機的轉速變化時，調節(jié)器通過調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流If來調節(jié)磁通Ф，使發(fā)電機的輸出電壓UB保持不變。

交流發(fā)電機調節(jié)器3.電壓調節(jié)器的調壓原理交流發(fā)電機調節(jié)器

（1）晶體管調節(jié)器晶體管調節(jié)器分內搭鐵和外搭鐵式兩種。

1）內搭鐵式晶體管調節(jié)器（圖1-30）圖1-30內搭鐵式晶體管調節(jié)器交流發(fā)電機調節(jié)器（1）晶體管調節(jié)器圖1-30交流發(fā)電機調節(jié)器

內搭鐵式晶體管調節(jié)器主要由大功率晶體管VT2，小功率晶體管VT1，穩(wěn)壓管VS，分壓器R1、R2和VT1的負載電阻R3等組成。工作過程：①他勵：點火開關S閉合后，蓄電池的電壓就加到分壓器的A、C兩端，其電壓小于發(fā)電機輸出電壓調整值，故UAB小于VS的反向擊穿電壓，VS截止，VT1的基極電流Ib1等于零，VT1截止，而VT2導通飽和，產生勵磁電流。交流發(fā)電機調節(jié)器內搭鐵式晶體管調節(jié)器交流發(fā)電機調節(jié)器②自勵：發(fā)動機起動后，發(fā)電機的輸出電壓將高于蓄電池的電壓，發(fā)電機的勵磁電流由他勵轉變?yōu)樽詣?。勵磁電路為：發(fā)電機正極→點火開關S→調節(jié)器“+”接線柱→VT2→調節(jié)器“F”接線柱→發(fā)電機“F”接線柱→勵磁繞組→蓄電池負極。③節(jié)壓：隨著轉速變化，當發(fā)電機輸出電壓高于調整值時，UAB升至VS反向擊穿電壓，VS導通，VT1導通，VT2截止，切斷勵磁電路，發(fā)電機輸出電壓下降；當輸出電壓低于調整值時，UAB低于VS反向擊穿電壓，VS截止，VT1截止，VT2導通，接通勵磁電路，發(fā)電機輸出電壓上升。重復②、③步，如此周而復始，發(fā)電機輸出電壓被控制在一定范圍內。交流發(fā)電機調節(jié)器②自勵：發(fā)動機起動后交流發(fā)電機的檢修

六、充電系統的故障診斷與排除

1．交流發(fā)電機的整機檢測（1）充電指示燈檢查打開點火開關，不起動發(fā)動機時充電指示燈點亮，然后起動發(fā)動機，當發(fā)動機正常運轉時充電指示燈應熄滅，否則應檢查發(fā)電機。（2）發(fā)電機檢查在發(fā)動機運轉狀態(tài)下用一帶鐵的物體檢查發(fā)電機轉子軸有無磁性，如有說明發(fā)電機勵磁電路良好。如沒有應檢查發(fā)電機勵磁電路有無輸入電壓，如無則檢查電壓調節(jié)器及勵磁繞組有無損壞。然后檢查發(fā)電機輸出電壓（在發(fā)動機2500r/min時12V）發(fā)電機輸出應為12～14.8V，否則應檢查硅整流器及定子繞組有無損壞。交流發(fā)電機的檢修六、充電系統的故障診斷與排交流發(fā)電機的檢修2．交流發(fā)電機零部件的檢測與維修（1）轉子的檢修

1）勵磁繞組斷路和短路檢查表筆分別觸在兩集電環(huán)上，如圖1-33所示，電阻正常為2.5～6Ω，如果電阻比標準值小，說明勵磁繞組有短路故障；如果電阻無窮大，說明勵磁繞組有斷路故障。圖1-33勵磁繞組斷路、短路檢查交流發(fā)電機的檢修2．交流發(fā)電機零部件的檢測交流發(fā)電機的檢修2）勵磁繞組絕緣性檢查檢查轉子繞組與鐵心之間的絕緣情況。用萬用表蜂鳴檔檢測兩集電與鐵心之間的導通情況，正常應為“∞”，若發(fā)出蜂鳴響聲，說明有搭鐵故障，如圖1-34所示。圖1-34勵磁繞組絕緣性檢查交流發(fā)電機的檢修2）勵磁繞組絕緣性檢查圖1-34勵磁繞組交流發(fā)電機的檢修3）集電環(huán)的檢修集電環(huán)應光滑平整，若有劃傷或溝槽可用細紗布磨光，如圖1-35所示；用游標卡尺測量集電環(huán)的外徑，其值應不小于標準直徑的0.5mm，集電環(huán)厚度應≧1.5mm。圖1-35集電環(huán)的檢修交流發(fā)電機的檢修3）集電環(huán)的檢修圖1-35交流發(fā)電機的檢修