汽車電器構造電子教案充電系統(tǒng)的結構原理和故障診斷

教案用紙任務三充電系統(tǒng)的結構原理和故障診斷需14學時審閱人授課課題項目3.1交流放電機的結構、工作原理及工作特性學時4授課時間年月日星期第節(jié)教學目的與要求掌握交流發(fā)電機的基本結構及主要部件的功能；理解交流發(fā)電機的工作原理；了解交流發(fā)電機的工作特性和型。教學重點交流發(fā)電機的基本結構及主要部件的功能。教學難點交流發(fā)電機的基本結構及主要部件的功能。授課方法直觀教學法，講授法，多媒體演示,案例法教具儀器投影儀教學過程、內(nèi)容分析、授課提綱附記組織教學：組織考勤——復習舊課——新課講解。復習舊課：蓄電池的正確選用，極板硫化、活性物質(zhì)脫落、自行放電、極板腐蝕等故障的原因、現(xiàn)象及處理方法。講授新課：結構重點掌握，轉(zhuǎn)子交變磁場的產(chǎn)生。定子三相繞組的聯(lián)接方法。6管和9管整流原理，中性點電壓和磁場電壓原理和作用。平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院教學內(nèi)容教學方法手段時間分配教學內(nèi)容及實施過程（注明：*重點#難點？疑點）：一、復習、回顧上次課學習練蓄電池的維護，蓄電池技術狀況的檢查和充電設備。本次課程將講交流發(fā)電機的基本結構及主要部件的功能以及交流發(fā)電機的工作原理。二、導入新課發(fā)電機是汽車電系的主要電源，由汽車發(fā)動機驅(qū)動。它在正常工作時，對除起動機以外的所有用電設備供電，并向蓄電池充電。目前，國內(nèi)外汽車上廣泛使用的是硅二極管交流發(fā)電機（簡稱硅整流發(fā)電機）。三、明確本次授課的目的與要求掌握交流發(fā)電機的基本結構及主要部件的功能；理解交流發(fā)電機的工作原理。四、講解本次授課的具體內(nèi)容項目3.1交流發(fā)電機的結構、工作原理及工作特性發(fā)電機是汽車電系的主要電源，由汽車發(fā)動機驅(qū)動。它在正常工作時，對除起動機以外的所有用電設備供電，并向蓄電池充電。*3.1.1交流發(fā)電機的結構國內(nèi)外生產(chǎn)的硅整流發(fā)電機結構基本相同，多是由一臺三相同步交流發(fā)電機和一套六只硅二極管組成的整流器所組成。圖2-22所示為國產(chǎn)JF132型硅整流發(fā)電機的分解圖，交流發(fā)電機由轉(zhuǎn)子總成、定子總成、皮帶輪、風扇、前后端蓋、電刷及整流器等部件組成。圖3-1JF132型硅整流發(fā)電機組件1、三相同步交流發(fā)電機（1）轉(zhuǎn)子圖3-2轉(zhuǎn)子總成講授法，20分直觀教學法，多媒體20分鐘平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院教學內(nèi)容教學方法手段時間分配2整流原理圖3-5三相橋式整流電路和電壓波形硅整流器是利用二極管的單向?qū)щ娦?，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。在硅整流發(fā)電機中，六只硅二極管連接成三相橋式全波整流電器，如圖2-30所示。圖中三個正管子D1、D3和D5的負極連接在一起，正極分別接在發(fā)電機的三相繞組的首端。另外，三個負極管子D2、D4和D6的正極連接在一起，負極分別接在三相繞組的首端。根據(jù)導通原則，連接在一起的幾個二極管子中，正極電位最高的二極管總是優(yōu)先導通，即在某一時間內(nèi)，只有正極電位最高或負極電位最低的管子才能導通。依據(jù)這一原則，可以從圖2-30中的電壓波形來分析整流過程。在t＝0時UA＝0，UC為正值，UB為負值，D1、D3和D5負極電位相同，而A、B、C三點中C電位最高，D5優(yōu)先導通，使三個正極管子負極的電位等于C點電位，這時D1、D3因承受反向電壓而截止。而D2、D4和D6的正極電位相同，A、B、C三點中B點電位最低，D4優(yōu)先導通，使三個負極管子的正極電位等于B點電位，這時D2和D6承受反向電壓而截止。這樣，C、B兩點之間的線電壓的瞬時值加在負載RL上。在t1～t2時間內(nèi)，A相電位最高，B相電位最低，D1和D4導通，其余4只二極管截止，A、B兩點之間線電壓加在負載RL上。在t2～t3時間內(nèi)，D1和D6導通，其余4管截止……依此類推，循環(huán)反復，六只二極管輪流導通，在負載RL兩端得到一個較平穩(wěn)的脈動直流電壓。在硅整流發(fā)電機中，轉(zhuǎn)子的爪極有一定的剩磁，當轉(zhuǎn)子以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，在三相繞組中產(chǎn)生感應電動勢，經(jīng)整流器整流后通過電刷和滑環(huán)加到激磁繞組上，激磁繞組有電流通過，使磁場加強，三相繞組中的感應電動勢進下提高，促使磁場進一步增強，如此反復，使硅整流發(fā)電機電動勢逐漸升高。上述過程存在的問題是，當加在硅二極管上的正向電壓小于其死區(qū)電壓時（約0.6V左右），二極管處于截止狀態(tài)不導通，由于發(fā)電機剩磁較弱，所以發(fā)電機在低速運轉(zhuǎn)時，不能建立電壓，而只有在較高轉(zhuǎn)速時（n＞1200／min），發(fā)電機的電壓才能很快上升，完成自勵過程。為了克服硅整流發(fā)電機在低速時，不能建立電壓的缺點，在發(fā)電機轉(zhuǎn)速較低、發(fā)電機的端電壓低于蓄電池端電壓時，由蓄電池向發(fā)電機供給激磁電流（即他勵），使發(fā)電機在較強的磁場下很快地建立起電壓。因此，發(fā)電機是與蓄電池并聯(lián)供電的，開始時，由蓄電池供給激磁電流，當發(fā)電機電壓達到蓄電池電壓時轉(zhuǎn)為自勵，即由發(fā)電機自身供給激磁電流。3.1.3交流發(fā)電機的工作特性交流發(fā)動機的工作特性的含義：指發(fā)電機經(jīng)整流后輸出的直流電壓、電流和轉(zhuǎn)平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院教學內(nèi)容教學方法手段時間分配速之間的關系。交流發(fā)動機的工作特性的內(nèi)容：輸出特性、空載特性、外特性。1、空載特性發(fā)電機空載運行時，發(fā)電機端電壓和轉(zhuǎn)速之間的關系。如圖2-31a從空載特性可以看出：發(fā)電機低速充電性能的好壞；發(fā)電機的輸出電壓隨著發(fā)電機轉(zhuǎn)速的變化情況（轉(zhuǎn)速升，電壓升）。圖3-6a）空載特性曲線圖3-6c）外特性曲線2、輸出特性當發(fā)電機輸出電壓一定時，發(fā)電機輸出電流隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律稱為發(fā)電機的輸出特性。對于12V系列的發(fā)電機，規(guī)定輸出電壓為14V；對于24V系列的發(fā)電機，規(guī)定輸出電壓為28V。如圖2-31b）圖所示。n1為發(fā)電機空載時，輸出電壓達到額定電壓的轉(zhuǎn)速，稱為空載轉(zhuǎn)速，n2為發(fā)電機達到額定功率時的轉(zhuǎn)速，稱為滿載轉(zhuǎn)速。n1常用來作為選擇發(fā)電機與發(fā)電機傳動比的主要依據(jù)。從曲線可以看出，當轉(zhuǎn)速達到一定值后，發(fā)電機的輸出電流幾乎不再增加，具有限制輸出電流的能力。這是由于硅整流發(fā)電機的定子繞阻具有一定的阻抗，當轉(zhuǎn)速升高時，盡管定子繞組中的感應電動勢增加，但此定子繞組的阻抗也隨轉(zhuǎn)速的升高而增加，同時，定子繞組電流增加時，由于電樞反應的增強會使感應電動勢下降，所以當發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到一定值時，發(fā)電機的輸出電流幾乎不變。故交流發(fā)電機上無限流器。圖3-6b）輸出特性曲線講授法，20分平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院教學內(nèi)容教學方法手段時間分配3、外特性（1）外特性：發(fā)電機轉(zhuǎn)速一定時，發(fā)電機端電壓與輸出電流之間的關系。（2）交流發(fā)電機的性能（從外特性曲線上可看出）：①轉(zhuǎn)速變化時，發(fā)電機端電壓有較大的變化。②轉(zhuǎn)速恒定時，由于輸出電流的變化對端電壓有很大影響（必須配電壓調(diào)節(jié)器使輸出電流穩(wěn)定）。在汽車上，發(fā)電機是由發(fā)動機通過風扇皮帶驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的，由于發(fā)動機工作時轉(zhuǎn)速有很寬的范圍內(nèi)變化，而使發(fā)電機的轉(zhuǎn)速也隨之在較大范圍內(nèi)變化，而汽車用設備工作電壓是恒定的（一般為6V或12V），因此，要求發(fā)電機工作時，輸出電壓應保持恒定。以使用電設備正常工作。所以，汽車上使用的硅整流發(fā)電機必須配用電壓調(diào)節(jié)器，在發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化時，能保持發(fā)電機輸出電壓恒定。③發(fā)電機高速運轉(zhuǎn)，發(fā)電機突然失去負載，端電壓會急劇升高—可能導致電子元器件被擊穿。3.1.4國產(chǎn)發(fā)電機的型號根據(jù)中華人民共和國汽車行業(yè)標準QC/T73-1993《汽車電器設備產(chǎn)品型號編制方法》的規(guī)定，國產(chǎn)汽車交流發(fā)電機型號組成如下：JF□□□□□產(chǎn)品代號電壓等級電流等級設計序號變型代號1.產(chǎn)品代號產(chǎn)品代號用字母表示，例：JF——普通交流發(fā)電機、JFZ——整體式（調(diào)節(jié)器內(nèi)置）交流發(fā)電機、JFB——帶泵的交流發(fā)電機、JFW——無刷交流發(fā)電機。2.電壓等級代號和電流等級代號電壓等級代號用一位阿拉伯數(shù)字表示，例：1表示12V系統(tǒng)，2表示24V系統(tǒng)，6表示6V系統(tǒng)；電流等級代號也用一位阿拉伯數(shù)字表示，其含義如表2-9所示。表3-1電流等級代號3.設計序號設計序號用1～2位阿拉伯數(shù)字表示，表示產(chǎn)