汽車電氣2教學(xué)課件

1、交流發(fā)電機及其調(diào)節(jié)器,發(fā)電機和調(diào)節(jié)器的作用,發(fā)電機是在發(fā)動機的驅(qū)動下，將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。發(fā)電機作為汽車的主要電源，主要作用如下：在發(fā)動機怠速以上轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，為電氣設(shè)備供電；給蓄電池充電。 汽車工作過程中，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速是變化的，用電設(shè)備的工作狀態(tài)是變化的，決定了發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和負載是變化的。為了保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中汽車電氣設(shè)備正常工作，必須安裝調(diào)節(jié)器。,對發(fā)電機和調(diào)節(jié)器的基本要求 1.發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時，發(fā)電機輸出電壓應(yīng)不低于蓄電池的端電壓并具有一定的帶載能力； 2.在發(fā)動機中高速運轉(zhuǎn)時，發(fā)電機應(yīng)能滿足大多數(shù)用電設(shè)備同時用電的要求； 3.在發(fā)電機的負載和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速在正常范圍內(nèi)變化時，保持發(fā)

2、電機輸出電壓既不低于蓄電池電壓，又不高于用電設(shè)備的允許電壓； 4.在發(fā)電機電樞電壓低于蓄電池電壓時，防止蓄電池通過發(fā)電機電樞放電。,交流發(fā)電機的構(gòu)造,交流發(fā)電機結(jié)構(gòu)圖,交流發(fā)電機的分解圖,散熱板 前端蓋 風(fēng)扇,轉(zhuǎn)子,定子總成,帶輪,轉(zhuǎn) 子,轉(zhuǎn)子的作用是形成發(fā)電機的磁場。它主要有兩塊爪極、磁場繞組、滑環(huán)組成。兩個電刷裝在與端蓋絕緣的電刷架內(nèi)，通過彈簧力使其與滑環(huán)保持接觸。當電機工作時，兩電刷與直流電源連通，可為磁場繞組提供定向電流并產(chǎn)生軸向磁通。使兩塊爪極被分為 N極和S極，從而形成犬牙交錯的磁極并對沿圓周方向均勻分布。交流發(fā)電機的磁極對數(shù)多為6對。,轉(zhuǎn)子組成,1-滑環(huán)，2-軸，3-爪極，4-磁

3、軛，5-激磁繞組,定 子,定子又稱電樞，用以產(chǎn)生交流電動勢，它由定子鐵心和定子繞組組成。定子鐵心槽內(nèi)嵌入三相對稱定子繞組。,每相繞組的線圈個數(shù)和每個線圈的匝數(shù)必須完全相同。每個線圈的節(jié)距必須相同。三項繞組的首端A、B、C在定子槽內(nèi)的排列須間隔120。,整 流 器,交流發(fā)電機的整流器，有六只硅整流二極管組成。其作用是：將定子繞組產(chǎn)生的三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電；其次阻止蓄電池電流向發(fā)電機倒流，避免燒壞電機。,整流器總成有多種、有半圓形、馬蹄形、圓形、方形等。,整流器的硅二極管根據(jù)引線的極性不同分為正極管和負極管兩種類型: 1.正極管:引線為二極管的正極，外殼為負極。 2.負極管:引線為二極管的負極，

4、外殼為正極。所有正極管的負極連在一起形成發(fā)電機的正極，該接柱即為發(fā)電機的正極，標記為 “B”；所有負極管的正極通過負整流板連在一起形成發(fā)電機的負極。,端蓋與電刷總成,前后端蓋均由鋁合金壓鑄或用砂模鑄造而成。因為鋁合金為非導(dǎo)磁材料，可減少漏磁并具有輕便、散熱性能好等優(yōu)點。在后端蓋上裝有電刷組件，電刷組件包括電刷、電刷架和電刷彈簧等 。,內(nèi)搭鐵交流發(fā)電機,如果交流發(fā)電機電刷組件的兩個磁場接線柱中，有一個直接搭鐵，另一個接調(diào)節(jié)器，就稱這種交流發(fā)電機為內(nèi)搭鐵交流發(fā)電機。,外搭鐵交流發(fā)電機,如果交流發(fā)電機電刷組件的兩個“磁場”接線柱都絕緣，并且有一個通過開關(guān)接電源，另一個接調(diào)節(jié)器，就稱這種交流發(fā)電機為外

5、搭鐵交流發(fā)電機。,交流發(fā)電機的工作原理,交流電動勢的產(chǎn)生 整流過程 中性點電壓 激勵方式,1.交流電動勢的產(chǎn)生,交流發(fā)電機也是利用電磁感應(yīng)原理發(fā)出交流電動勢的 。,當磁場接通直流電源時即被激勵，轉(zhuǎn)子的爪極被磁化為N極和S極.其磁力線由 N極出發(fā)，穿過轉(zhuǎn)子與定子之間很小的氣隙進入定子鐵心，最后又通過氣隙回到相鄰的S極。 當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，由于定子繞組與磁力線由相對的切割運動，所以在三項繞組中產(chǎn)生頻率相同，幅值相等相位相差120 的正弦電動勢eA、eB、eC。,2.整流過程,利用二極管的單向?qū)щ娦?，交流發(fā)電機通過整流器將定子繞組所感應(yīng)出的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妼ν廨敵?。,( 1)當二極管的外加電壓為正向

6、電壓時，管子呈低阻抗，處于“導(dǎo)通”狀態(tài)。 (2)當外加電壓為反向電壓時，管子呈高阻抗，處于截止狀態(tài)。,由于三相橋式整流電路中，每只二極管只有1/3的時間導(dǎo)通，所以每只二極管的平均電流ID只為發(fā)電機輸出電流I的1/3,即,3.中性點電壓,中性點電壓通常指三項繞組的中性點N相對發(fā)電機外殼的電位之差，一般可用來控制具有各種用途的繼電器、充電指示燈繼電器等。其輸出電壓UN為三個負極管子整流后得到的直流電壓U的一半，即 UN=1/2 U,4.激磁方式,交流發(fā)電機采用他勵和自勵結(jié)合的激磁方式，當交流發(fā)電機輸出電壓低于蓄電池端電壓時，發(fā)電機的激磁電流由蓄電池供給，稱為他勵；當發(fā)電機輸出電壓達到蓄電池電壓時，

7、發(fā)電機的激磁電流由自己供給，稱為自勵。,交流發(fā)電機的特性,輸出特性 空載特性 外特性,輸出特性,1發(fā)電機達到額定電壓時的最低轉(zhuǎn)速定為空載轉(zhuǎn)速n1，常用來作為選擇發(fā)電機與發(fā)動機速比的主要依據(jù)。 2發(fā)電機輸出額定電壓和額定電流時的轉(zhuǎn)速定為滿載轉(zhuǎn)速n2。,3.當發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到一定值之后，發(fā)電機的輸出電流不再隨轉(zhuǎn)速升高而增加，此時電流又稱發(fā)電機的最大輸出電流值。,空載特性,發(fā)電機在空載運行時，其端電壓隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系，即I=0時，U=f(n)的曲線。,外特性,隨著發(fā)電機的輸出電流增加，使得發(fā)電機的內(nèi)壓降增大，引起端電壓下降。 當端電壓下降較多時，由于磁場電流減小，引起磁場減弱，因而使發(fā)電機的電動勢減小

8、，導(dǎo)致端電壓進一步下降。,當發(fā)電機的輸出電流增大較多時，隨著電樞反應(yīng)增強，導(dǎo)致定子繞組中的感應(yīng)電動勢下降，引起端電壓進一步下降。,通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)速變化時，交流發(fā)電機端電壓有較大變化；在轉(zhuǎn)速恒定時，由于輸出電流的變化對端電壓也有很大的影響。因此，實際使用中交流發(fā)電機必須配用電壓調(diào)節(jié)器。,調(diào)節(jié)器概述,電壓調(diào)節(jié)原理 調(diào)節(jié)器的種類 電壓調(diào)節(jié)器的型號,電壓調(diào)節(jié)原理,根據(jù)電磁感應(yīng)原理，發(fā)電機的感應(yīng)電動勢為,交流發(fā)電機的端電壓為,發(fā)電機的端電壓與發(fā)電機的結(jié)構(gòu)常數(shù)、轉(zhuǎn)速、磁通、負載電阻及定子繞組的阻抗有關(guān)。而發(fā)電機在汽車上是由發(fā)動機按固定的傳動比驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的，其轉(zhuǎn)速隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化在很大范圍內(nèi)變化，

9、定子繞組的阻抗也隨轉(zhuǎn)速的變化相應(yīng)變化，并且發(fā)電機的負載大小也不是固定不變的。由于結(jié)構(gòu)常數(shù)一定，要保持發(fā)電機端電壓平均值恒定，就必須相應(yīng)地改變磁極磁通。 所以可以通過調(diào)節(jié)激磁電流平均值的大小使發(fā)電機端電壓平均值在不同的轉(zhuǎn)速和負載情況下基本保持恒定。調(diào)節(jié)器就是利用這一原理工作的。,調(diào)節(jié)器的種類,雖然都是通過調(diào)節(jié)激磁電流使磁場磁通改變來控制發(fā)電機的端電壓，但是調(diào)節(jié)器仍可分為電磁振動式和電子調(diào)節(jié)器兩類。電磁振動式調(diào)節(jié)器是通過觸點開閉改變激磁電路的電阻來改變激磁電流平均值的；電子調(diào)節(jié)器是利用三極管的開關(guān)特性接通與切斷激磁電流來改變激磁電流平均值的。,電壓調(diào)節(jié)器的型號,1FT126C 表示12V電磁振動式

10、電壓調(diào)節(jié)器，第六次設(shè)計，第三次變形。 2FDT152 表示12V集成電路調(diào)節(jié)器，第二次設(shè)計。,電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器,電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器的基本原理 電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器性能的改善 電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器典型結(jié)構(gòu),電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器的基本原理,1-蓄電池；2-發(fā)電機；3-磁場繞組；4-磁化線圈,利用電磁力和彈力的平衡控制觸點開閉，改變激磁電路的電阻來改變激磁電流平均值。,調(diào)節(jié)器性能的改善,提高觸點振動頻率： （1）采用輕而薄的銜鐵，再將其作成三角形或半圓形，以減小銜鐵的慣性。 （2）在繼電器磁化線圈電路中串入加速電阻，利用 加速電阻來克服電磁線圈的磁滯現(xiàn)象 。 溫度補償： （1）利用溫度補償電阻

11、。 （2）采用磁分路。,電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器典型電路,電子調(diào)節(jié)器,電子調(diào)節(jié)器的工作原理,由于汽車交流發(fā)電機有內(nèi)搭鐵型與外搭鐵型之分，與之匹配使用的電子調(diào)節(jié)器也有內(nèi)搭鐵型與外搭鐵型兩類。內(nèi)、外搭鐵型電子調(diào)節(jié)器的基本電路為：,晶體管調(diào)節(jié)器 集成電路調(diào)節(jié)器,晶體管調(diào)節(jié)器電路實例：,集成電路調(diào)節(jié)器,集成電路調(diào)節(jié)器實例,充電指示燈控制電路,1.利用中性點電壓通過啟動復(fù)合繼電器控制 2.激磁二極管控制充電指示燈 3.隔離二極管控制充電指示燈,利用中性點電壓通過啟動復(fù)合繼電器控制,激磁二極管控制充電指示燈,隔離二極管控制充電指示燈,交流發(fā)電機的檢測,整機檢測 交流發(fā)電機的零部件檢測,整機檢測,用萬用表檢測各

12、接線柱之間的電阻值。整機性能檢測用示波器觀察輸出電壓波形。,交流發(fā)電機的零部件檢測,磁場繞組的檢測 定子繞組的檢測 二極管的檢測 電刷的檢測,磁場繞組的檢測,定子繞組的檢測,二極管的檢測,用萬用表的二極管擋檢測。二極管正向電壓應(yīng)不大于0.7V，反向應(yīng)截止。,電刷的檢測,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。 電刷長度也叫電刷高度，應(yīng)不低于原長的二分之一，否則應(yīng)更換。,調(diào)節(jié)器故障的檢測與調(diào)整,1.雙級電磁振動式調(diào)節(jié)器的檢查與調(diào)整 2.電子調(diào)節(jié)器的測試,雙級電磁振動式調(diào)節(jié)器的檢查與調(diào)整,檢修： (a)觸點是否被氧化、燒蝕，可用白金沙條磨平并清洗，當觸點嚴重?zé)g，應(yīng)用銼

13、刀銼平，不易修復(fù)時應(yīng)更換。 (b)檢查電阻是否燒斷以及線圈有無短路、斷路等故障。電阻的數(shù)據(jù)是否符合標準。,測試與調(diào)整,電子調(diào)節(jié)器的測試,線路連接無誤后關(guān)閉開關(guān)，如果指示燈L1亮、L2滅，表明調(diào)節(jié)器適用于外搭鐵發(fā)電機； 如果指示燈L1滅、L2亮，表明調(diào)節(jié)器適用于內(nèi)搭鐵發(fā)電機；如果指示燈L1和L2都亮，表明調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)值過低或調(diào)節(jié)器已經(jīng)損壞。如果指示燈L1和L2都不亮，表明蓄電池電壓過低或開關(guān)已經(jīng)損壞。,用連續(xù)可調(diào)直流電源檢測調(diào)節(jié)電壓,首先調(diào)節(jié)電源電壓低于調(diào)節(jié)器標稱電壓（12V或24V），接通開關(guān)，正常情況下只有一個指示燈亮，如果指示燈L1亮、L2滅，表明調(diào)節(jié)器適用于外搭鐵發(fā)電機； 如果指示燈L1滅

14、、L2亮，表明調(diào)節(jié)器適用于內(nèi)搭鐵發(fā)電機。,隨后慢慢調(diào)高直流電源電壓，亮的指示燈越來越亮。電源電壓調(diào)高到一定值時，原來亮的指示燈突然變暗、原來不亮的指示燈也亮了，即兩個指示燈都亮，此時的電源電壓就是調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)電壓。,如果電源電壓較低時，兩個指示燈亮度幾乎一樣，說明調(diào)節(jié)器有故障或調(diào)節(jié)電壓過低；如果電源電壓高于調(diào)節(jié)電壓最大值（14.5V或29V）時，兩個指示燈狀態(tài)沒有變化，即原來亮的指示燈沒有變暗、原來不亮的指示燈仍然不亮，說明調(diào)節(jié)器有故障或調(diào)節(jié)電壓過高。,其他型式的交流發(fā)電機,八管交流發(fā)電機 九管交流發(fā)電機 十一管交流發(fā)電機 無刷交流發(fā)電機 永磁式無刷交流發(fā)電機,1.八管交流發(fā)電機,2.九管交流

15、發(fā)電機,3.十一管交流發(fā)電機,4.無刷交流發(fā)電機,5.永磁式無刷交流發(fā)電機,計算機控制交流發(fā)電機充電系統(tǒng),在一些車輛上，交流發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)器已經(jīng)消失，其輸出電壓由計算機進行控制。下面對計算機控制交流發(fā)電機充電系統(tǒng)作簡要介紹。,計算機控制交流發(fā)電機工作原理圖,為了保證發(fā)電機輸出電壓在規(guī)定范圍內(nèi)，計算機根據(jù)蓄電池電壓檢測點的電壓和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，通過大功率三極管控制發(fā)電機的激磁電路的搭鐵。,激磁電路為：蓄電池或發(fā)電機正極點火開關(guān)發(fā)電機磁場接柱激磁繞組發(fā)電機磁場接柱計算機搭鐵蓄電池或發(fā)電機負極。,當點火開關(guān)處于“接通”或“起動”位置并且發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時，如果計算機檢測到的蓄電池電壓低于規(guī)定值，就使大功率三極管導(dǎo)通，接通激磁電路，增大激磁電流，提高發(fā)電機輸出電壓。,如果計算機檢測到蓄電池電壓高于規(guī)定值，就使大功率三極管截止，發(fā)電機激磁電路斷開，減小激磁電流，降低發(fā)電機輸出電壓，使發(fā)電機的輸出電壓不超過規(guī)定值。,根據(jù)檢測點電壓的高低，計算機調(diào)節(jié)發(fā)電機的激磁電流，使發(fā)電機的輸出電壓保持在規(guī)定值，起到調(diào)節(jié)器的作用；在發(fā)動機怠速運行時，計算機根據(jù)該信號電壓的高低，通過控制發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)充電率，以免怠速時蓄電池放電，這是調(diào)節(jié)器無