汽車發(fā)動機電器與控制系統(tǒng)檢修：課題二 交流發(fā)電機

課題二交流發(fā)電機通過本課題的學(xué)習(xí)，你應(yīng)能：1．熟悉發(fā)電機的功用及組成。2．掌握發(fā)電機的構(gòu)造與工作原理3．掌握發(fā)電機的拆裝、檢查方法。4．能夠?qū)Τ潆娤到y(tǒng)常見故障進行診斷與排除。

學(xué)習(xí)目標

任務(wù)一交流發(fā)電機的構(gòu)造與工作原理交流發(fā)電機的功用交流發(fā)電機安裝在發(fā)動機的前端，由汽車發(fā)動機驅(qū)動，是汽車電氣的主要電源，它在正常工作時，對除起動機以外的所有用電設(shè)備供電，并向蓄電池充電以補充蓄電池在使用中所消耗的電能。交流發(fā)電機的構(gòu)造普通交流發(fā)電機一般由轉(zhuǎn)子、定子、整流器、前后端蓋、風(fēng)扇、帶輪等組成，如圖所示。1．轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生磁場。轉(zhuǎn)子由爪極、磁軛、勵磁繞組、集電環(huán)、轉(zhuǎn)子軸等組成如圖所示。轉(zhuǎn)子軸上壓裝著兩塊爪極，爪極空腔內(nèi)裝有勵磁繞組和磁軛。集電環(huán)由兩個彼此絕緣的銅環(huán)組成，壓裝在轉(zhuǎn)子軸上并與軸絕緣，兩個集電環(huán)分別與勵磁繞組的兩端相連。當給兩集電環(huán)通入直流電時，勵磁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（或八對）相互交錯的磁極。2．定子定子的作用是產(chǎn)生交流電。定子安裝在轉(zhuǎn)子的外面，和發(fā)電機的前后端蓋固定在一起。當轉(zhuǎn)子在其內(nèi)部轉(zhuǎn)動時，引起定子繞組中磁通的變化，定子繞組中就產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動勢。定子由定子鐵心和定子繞組組成，如圖所示。定子鐵心由內(nèi)圈帶槽、互相絕緣的硅鋼片疊成。定子繞組有三組線圈，對稱地嵌放在定子鐵心的槽中。三相繞組的聯(lián)結(jié)有星形和三角形兩種，一般采用星形聯(lián)結(jié)。3．整流器整流器（圖1）的作用是將定子繞組產(chǎn)生的三相交流電變?yōu)橹绷麟?。整流器由整流二極管組成，6管交流發(fā)電機的整流器是由6只硅整流二極管分別壓裝或焊裝在相互絕緣的兩塊板上組成的，其中一塊為正極板（帶有輸出端螺栓），另一塊為負極板。負極板和發(fā)電機外殼直接相連（搭鐵），也可以將發(fā)電機的后蓋直接作為負極板。6只整流二極管分為正極管和負極管兩種。引出電極為正極的稱為正極管；引出電極為負極的稱為負極管，如圖2所示。124．電刷與電刷架在發(fā)電機的后端蓋上裝有電刷組件，電刷組件由電刷、電刷架和電刷彈簧組成，如圖1、圖2。電刷的作用是將電流通過集電環(huán)引入勵磁繞組。兩個電刷分別裝在電刷架的孔內(nèi)，借助彈簧壓力與集電環(huán)保持接觸。目前國產(chǎn)交流發(fā)電機的電刷架有兩種結(jié)構(gòu)，如圖2所示。12（a）外裝式（b）內(nèi)裝式6．風(fēng)扇與帶輪交流發(fā)電機的前端裝有帶輪和風(fēng)扇，如圖所示。由發(fā)動機通過傳動帶驅(qū)動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸和風(fēng)扇一起旋轉(zhuǎn)。前后端蓋上分別有出風(fēng)口和進風(fēng)口。當發(fā)動機帶動發(fā)電機高速旋轉(zhuǎn)時，可使空氣流經(jīng)發(fā)電機內(nèi)部，對發(fā)電機進行冷卻。為了提高散熱能力，有的發(fā)電機裝有兩個風(fēng)扇（前后各一個），如豐田轎車的發(fā)電機。交流發(fā)電機的工作原理1．交流發(fā)電機發(fā)電原理交流發(fā)電機產(chǎn)生交流電的基本原理是電磁感應(yīng)原理，即交流發(fā)電機是利用產(chǎn)生磁場的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使穿過定子繞組的磁通量發(fā)生變化，在定子繞組內(nèi)產(chǎn)生交流感應(yīng)電動勢。圖所示為交流發(fā)電機的工作原理圖。2．交流發(fā)電機整流原理硅整流二極管具有單向?qū)щ娦裕寒斀o硅整流二極管加上正向電壓(正極電位高于負極電位)時導(dǎo)通，硅整流二極管呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)；當給硅整流二極管加一反向電壓(JE極電位低于負極電位)時截止，硅整流二極管呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。利用硅整流二極管的這種單向?qū)щ娦?，制成了交流發(fā)電機的硅整流器，使交流電變?yōu)橹绷麟?。硅整流器實際上是一個由六只硅整流二極管組成的三相橋式整流電路，見圖1。有的發(fā)電機具有中性點接線柱，如圖2所示。中性點接線柱是從三相繞組的末端引出來的，標記為“N”，輸出電壓為UN。由于UN是通過三個搭鐵的負極管子整流后得到的直流電壓(即三相半波整流)，中性點電壓UN一般用來控制各種用途的繼電器，如磁場繼電器、充電指示燈繼電器等。實際上，對有些交流發(fā)電機(如帕薩特、奧迪等轎車)來說，在三相繞組的中性點處接上麗只中性點二極管(功率二極管)，并通過兩只中性點二極管與橋式整流器的正、負輸出端相連，如圖3所示為原理圖，圖中VD7、VD8為中性點二極管。此種作法，當發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時，可有效地利用中性點電壓來增加發(fā)電機的輸出功率。實踐證明，在交流發(fā)電機上采用中性點二極管后，輸出功率可增加10％～15％。123（a）整流原理（b）三相交流電動勢（c）整流后發(fā)電機輸出的平穩(wěn)脈沖電壓

（a）電壓波形（b）原理圖3．交流發(fā)電機勵磁特點交流發(fā)電機的勵磁電路九管交流發(fā)電機的原理圖1—勵磁二極管；2—點火開關(guān)S；3—充電指示燈；4—調(diào)節(jié)器；5—負載電壓調(diào)節(jié)器的工作原理1．電壓調(diào)節(jié)器的基本工作原理2．集成電路調(diào)節(jié)器的工作原理集成電路調(diào)節(jié)器的基本電路（a）發(fā)電機電壓檢測法；（b）蓄電池電壓檢測法1，6—發(fā)電機；2，5—集成電路調(diào)節(jié)器；3，4—充電指示燈3．集成電路調(diào)節(jié)器實例圖2-18所示為廣泛使用的內(nèi)裝集成電路調(diào)節(jié)器的整體式交流發(fā)電機的原理電路，為蓄電池電壓檢測法。1—發(fā)電機2—集成電路調(diào)節(jié)器3—充電指示燈

任務(wù)二交流發(fā)電機的檢測與故障與診斷交流發(fā)電機的使用與維護1．交流發(fā)電機與調(diào)節(jié)器的使用注意事項（1）蓄電池的極性必須負極搭鐵，不得接反。否則，會燒壞發(fā)電機與調(diào)節(jié)器中的電子元件。（2）發(fā)電機工作時，不允許用試火的方法檢查發(fā)電機的火線接線柱是否發(fā)電，否則將損壞發(fā)電機的整流器。（3）當發(fā)現(xiàn)發(fā)電機不發(fā)電或發(fā)電量小時，應(yīng)及時到修理廠檢修，否則易導(dǎo)致蓄電池充電不足。（4）發(fā)電機正常工作時，切不可任意拆動用電設(shè)備的連接線，以防止引起電路中的瞬時過電壓，損壞電子元件。（5）發(fā)動機自行熄火時，應(yīng)及時關(guān)閉點火開關(guān)，以防止蓄電池通過勵磁電路放電。（6）選用專用調(diào)節(jié)器，特殊情況臨時使用代用調(diào)節(jié)器時，注意代用調(diào)節(jié)器的標稱電壓與搭鐵極性。2．交流發(fā)電機與調(diào)節(jié)器的維護注意事項（1）充電系統(tǒng)的初步檢驗（2）解體后的檢驗（3）發(fā)電機的拆卸注意事項（4）就車維修檢測時注意事項交流發(fā)電機的拆裝1．發(fā)電機總成的更換①松開發(fā)電機的固定螺栓，松開張緊輪的張緊度。如圖1所示。②取下多楔帶，如圖2所示。③取緊固螺栓，將發(fā)電機搖松。④將發(fā)電機倒置，擰下發(fā)電機輸出接線柱（如圖3所示），取下發(fā)電機。⑤按相反的順序安裝發(fā)電機總成。⑥檢查傳動皮帶是否偏斜、檢查皮帶松緊度。1232．發(fā)電機的分解與裝配①用扭力扳手擰出發(fā)電機皮帶輪的緊固螺母，取出螺母墊圈。②用拉器拉出發(fā)電機皮帶輪，如圖1所示。③擰下發(fā)電機后端蓋的整流器罩蓋螺栓，取下后端蓋。④擰下各顆發(fā)電機前后端殼體緊固螺栓，用橡膠錘敲擊轉(zhuǎn)子軸，如圖2所示。⑤取出前端蓋，如圖3所示。⑥取出止推墊圈，取出風(fēng)扇葉輪，如圖4所示。⑦取出轉(zhuǎn)子繞組總成，如圖5所示。⑧按拆解的反順序裝復(fù)。裝復(fù)后，轉(zhuǎn)動發(fā)電機皮帶輪，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動平順，無摩擦及碰擊聲。12345交流發(fā)電機的檢測1．交流發(fā)電機的整機檢測測量發(fā)電機的輸出端子B+和搭鐵端E之間的阻值（殼體或搭鐵接線柱），如圖所示。。通過測量可以判斷交流發(fā)電機整流器是否有故障，如有故障應(yīng)將發(fā)電機解體進一步檢測。2．交流發(fā)電機零部件的檢修（1）整流器的檢測與維修將二極管的引線與其他連接分離，分別將紅表筆和黑表筆與二極管正、負極接觸測量，然后更換表筆再測量，若兩次測量值一次?。ㄕ螂娮瑁?～10Ω），一次大（反向電阻，大于10kΩ），說明二極管性能良好，若兩次均測得為“∞”，說明二極管斷路；若均為“0”，說明此二極管被擊穿短路。短路和斷路的二極管均應(yīng)更換，如圖所示。（2）轉(zhuǎn)子的檢測①集電環(huán)的檢修集電環(huán)表面應(yīng)光潔，不得有油污，否則應(yīng)進行清潔。當集電環(huán)臟污嚴重并有輕微燒損時，可用細砂布磨光，如圖1所示示；若嚴重?zé)龘p或失圓，可在車床上車削修復(fù)，修復(fù)后，集電環(huán)表面粗糙度Ra≤1.60μm，集電環(huán)厚度≥1.50mm。②轉(zhuǎn)子軸的檢修轉(zhuǎn)子軸的彎曲會造成轉(zhuǎn)子與定子之間間隙過小而摩擦或碰撞，如發(fā)現(xiàn)發(fā)電機運轉(zhuǎn)時阻力過大或有異響，應(yīng)檢查轉(zhuǎn)子軸是否有彎曲。要求發(fā)電機轉(zhuǎn)軸對其軸線的徑向圓跳動≤0.05mm，否則應(yīng)進行校正或更換，如圖2所示。12③勵磁繞組的檢測勵磁繞組短路和斷路檢測：表筆分別觸在兩集電環(huán)上，如圖所示，如果電阻無窮大，說明勵磁繞組有斷路故障；如果電阻為零，說明有短路故障。勵磁繞組的絕緣性能檢查：用萬用表電阻檔，表筆分別觸在集電環(huán)和轉(zhuǎn)子軸上。如果電阻無窮大，說明勵磁繞組絕緣良好，否則說明有搭鐵故障。勵磁繞組短路和斷路檢測勵磁繞組的絕緣性能檢查（3）定子的檢測①定子繞組的斷路檢查如圖2-33所示，兩表筆每觸及定子繞組的任何兩相首端，電阻值都相等并且電阻很小，說明沒有斷路故障；如果電阻無窮大，說明定子繞組有斷路故障。②定子繞組的絕緣情況檢查表筆分別觸在定子繞組間和定子繞組與定子鐵心間，如果電阻無窮大，說明繞組絕緣良好，否則說明有搭鐵故障。定子繞組的斷路檢查定子繞組的絕緣情況檢查3．電刷組件的檢測電刷及電刷架應(yīng)無破損或裂紋，電刷在電刷架中應(yīng)能活動自如，無卡滯現(xiàn)象。測量電刷的高度，當電刷的高度低于原來的2/3時應(yīng)更換。1．發(fā)電機不充電故障的診斷與排除（1）故障現(xiàn)象發(fā)動機在怠速以上轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，充電指示燈不熄滅；在怠速以下轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，充電指示燈不亮，但蓄電池出現(xiàn)虧電現(xiàn)象。（2）故障原因●發(fā)電機V帶過松或有油污引起打滑。●磁場繞組斷路、搭鐵或匝間短路?！穸ㄗ永@組斷路、搭鐵或匝間短路?！耠娝⑴c集電環(huán)接觸不良。●整流二極管、勵磁二極管斷路或擊穿?！癯潆娭甘緹魮p壞?！癯潆娭甘緹襞c儀表板14孔黑色插件T14/12插孔間的二極管斷路?！耠妷赫{(diào)節(jié)器損壞。故障診斷與排除（3）故障的診斷與排除接通點火開關(guān)，檢查充電指示燈是否閃亮，如果不亮，則可按圖2-36所示的步驟進行判斷與排除。發(fā)動機在怠速以上轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時充電指示燈仍亮，則按圖2-37所示的順序進行判斷與排除。2．充電電流過小故障的診斷與排除（1）故障現(xiàn)象發(fā)動機在中速以上轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，充電指示燈方能熄滅，打開前照燈時燈光暗淡。（2）故障原因●發(fā)電機V帶打滑?！癯潆娋€路接觸不良。●電刷與集電環(huán)接觸不良?！耠姌欣@組局部短路?！駛€別整流二極管或勵磁二極管斷路、擊穿?！穸ㄗ永@組斷路或局部短路?！耠妷赫{(diào)節(jié)器工作不良。（3）故障的診斷與排除充電電流過小故障的診斷與排除，如圖2-38所示。3．充電電流過大故障的診斷與排除（1）故障現(xiàn)象蓄電池電解液消耗過快，發(fā)電機及點火線圈容易過熱，燈泡易燒壞。（2）故障原因電壓調(diào)節(jié)器DF→D一之間短路。（3）故障的診斷與排除更換電壓調(diào)節(jié)器。4．充電不穩(wěn)故障的診斷與排除（1）故障現(xiàn)象發(fā)動機在怠速以上轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，充電指示燈時亮?xí)r滅。（2）故障原因●發(fā)電機V帶打滑?！癯潆娋€路或磁場接柱松動。●電刷與集電環(huán)接觸不良?！癜l(fā)電機內(nèi)部導(dǎo)線連接松動?！耠妷赫{(diào)節(jié)器內(nèi)部元件損壞。（3）故障的診斷與排除●檢查并調(diào)整V帶的撓度，若V帶磨損嚴重應(yīng)更換?！駲z查充電線路、勵磁線路是否松動或銹蝕，并視情予以緊固和清潔?！癫鹣码娝⒖偝?，檢查電刷的高度是否符合標準，與集電環(huán)接觸面是否有油污，在電刷架內(nèi)運動有無卡滯現(xiàn)象，彈簧彈力是否過小等，并視情予以更換或修理?！癫鸾獍l(fā)電機，檢查電樞繞組、定子繞組連接導(dǎo)線是否松動或脫焊，視情予以重新焊接。●以上檢查均正常，則應(yīng)更換電壓調(diào)節(jié)器。5．發(fā)電機過熱故障的診斷與排除（1）故障現(xiàn)象發(fā)電機運轉(zhuǎn)過程中溫度過高，嚴重時燒壞磁場繞組或定乎繞組。（2）故障原因●發(fā)電機前、后端軸承潤滑不良?！癜l(fā)電機電樞爪極與定子鐵芯相互摩擦。●交流發(fā)電機與發(fā)動機不匹配，最高轉(zhuǎn)速過低。（3）故障的診斷與排除●若非原裝發(fā)電機，應(yīng)比較現(xiàn)裝與原裝的最高允許轉(zhuǎn)速及V帶輪直徑。若現(xiàn)裝發(fā)電機的最高允許轉(zhuǎn)速低于原裝發(fā)電機的最高允許轉(zhuǎn)速，且差值較大，或V帶輪直徑小于原裝V帶輪直徑，應(yīng)按標準進行更換?！袢魹樵b發(fā)電機，則應(yīng)拆解發(fā)電機，檢查前、后端軸承是否破裂，潤滑是否良好；轉(zhuǎn)子爪極與定子鐵芯之間有無摩擦刮痕。6．發(fā)電機異響故障的診斷與排除（1