汽车电气与电子技术

汽车电气与电子技术汽车电气与电子技术•书名：汽车电气与电子技术•书号：978-7-111-45615-5•作者：张克明主编•出版社：机械工业出版社任务三蓄电池的充电一、充电方法1．恒流充电恒流充电是指充电电流保持恒定的充电方法。恒流充电的接线方法如图1—12a）所示，充电特性曲线如图1—12b）所示。图1—12恒流充电a）接线方法b）特性曲线2．恒压充电恒压充电是指充电过程中，充电电源电压保持恒定的充电方法。恒压充电的接线方法如图1—13a）所示，充电特性曲线如图1—13b）所示。图1—13恒压充电a）接线方法b）特性曲线3．脉冲快速充电在充电后期的化学反应过程中，蓄电池两极板间电位差会高于两极板间活性物质的平衡电极电位(每单格为2.1V)，这种现象称之为极化。（1）欧姆极化欧姆极化是在充电过程中，由于蓄电池内阻上的电压降，引起端电压升高而产生的。（2）浓差极化在充电过程中，由于在极板孔隙中形成硫酸，致使极板附近电解液的相对密度较其他地方稍高而形成浓度差，由此引起极板电位“升高”而产生浓差极化。（3）电化学极化在充电的终期，由于水的电解，H+集聚，使负极板与电解液之间产生附加电位，由此引起负极板电位下降而产生电化学极化。脉冲快速充电，可极大地克服充电过程中所产生的极化现象，有效地提高充电效率。其充电电流波形如图1—14所示。图1—14脉冲快速充电的电流波形4．充电时蓄电池正负极性的识别充电时应将蓄电池的正负极对应地和充电机的正负极相连。因此，需要正确判断蓄电池的极性。蓄电池的极柱上一般都标有“十”、“—”记号；或正极柱上涂红色。如果标计模糊不清，可用下述方法进行识别：（1）观察极柱的颜色，使用过的蓄电池正极柱呈深棕色，负极柱呈淡灰色。（2）用直流电压表接蓄电池的两极，按照指针偏摆方向判断其正负极。（3）利用电解液进行识别，将蓄电池的两极接上导线，分别插入电解液中(不要使两导线相碰)，导线周围产生气泡多的为负极。二、充电种类1．初充电新蓄电池或修复后的蓄电池在使用之前的首次充电称为初充电，其目的在于恢复蓄电池在存放期间，极板上部分活性物质缓慢硫化和自放电而失去的电量。2．补充充电蓄电池在车辆上使用时，常有充电不足的现象，尤其是短途运输车辆，应根据需要进行补充充电。一般每月一次，如有下列现象发生，必须随时进行补充充电：(1)电解液相对密度下降到1.15以下；(2)冬季放电超过25％，夏季放电超过50％；(3)灯光暗淡、起动机运转无力，表明电力不足时。3．循环锻炼充电蓄电池在使用中常处于部分放电的情况，参加化学反应的活性物质有限，为迫使相当于额定容量的活性物质都能参加工作，以避免活性物质长期不工作而收缩，可每隔3个月进行一次循环锻炼充电。4．去硫化充电当极板硫化较严重时，可进行“去硫化充电”。5．均衡充电蓄电池在使用过程中，由于制造、使用等因素，会出现各单体电池的端电压、电解液密度、容量等的差异，采用均衡充电的方法可消除这种差异。项目二交流发电机学习目标1．了解交流发电机的功用、型号及特性；2．掌握交流发电机的结构、工作原理；3．了解电压调节器的工作原理。任务一交流发电机的构造与型号一、交流发电机的功用发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时，向所有用电设备（启动机除外）供电，同时给蓄电池充电。二、交流发电机的分类1．按结构分类（1）普通交流发电机(外装电压调节器式)（2）整体式交流发电机(内装电压调节器式)（3）带泵交流发电机（4）无刷交流发电机（5）永磁交流发电机2．按磁场绕组搭铁方式分类（1）内搭铁式交流发电机（2）外搭铁式交流发电机3．按装用的二极管数量分类（1）6管交流发电机（2）8管交流发电机（3）9管交流发电机三、交流发电机的构造普通交流发电机从整体上看，由一台三相同步交流发电机和6只硅二极管构成的三相桥式全波整流器所组成。如图2—1所示，它主要由转子、定子、电刷、整流器、前后端盖、风扇、皮带轮等组成。•图2—1交流发电机的构造1—后端盖2—电刷架3—电刷4—弹簧压盖5—二极管6—散热板7—转子总成8—定子总成9—前端盖10—风扇11—带轮1．转子转子的功用是产生磁场，转子由铁心、励磁绕组(又称磁场绕组)爪极和滑环组成，如图2—2所示。图2—2交流发电机转子总成的结构当给两滑环通入直流电时，励磁绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对（或八对）相互交错的磁极。如图2—3所示。图2—3交流发电机转子总成分解图1—滑环2—轴3—爪极4—磁轭5—磁场绕组2．定子定子的功用是产生感应电动势，它由定子铁心和定子绕组组成，结构如图2—4所示。图2—4交流发电机定子的结构及其星形连接方法1—定子铁心2—定子槽3—铆钉4—定子绕组3．整流器交流发电机整流器的作用是将发电机定子绕组产生的三相交流电变换为直流电。如图2—5所示。图2—5二极管的外形及符号a）负极管b）正极管三个正极管的外壳压装在散热板的三个孔中，这三只正极管的壳体和散热板一起成为发电机的正极，由固定散热板的螺栓(此螺栓与后端盖绝缘)通至外壳外，作为发电机的火线接线柱“B”(“S”、“十”、“A”或“电枢’’)，如图2—6所示。图2—6散热板及正极管图2—6散热板及正极管三个负极管的外壳压装在后端盖的三个孔中，有些发电机装在另外一块散热板上，它们的外壳与发电机外壳一起成为发电机的负极。硅二极管的安装示意图如图2—7所示。图2—7硅二极管的安装示意图4．端盖和电刷总成交流发电机的前后端盖均由铝合金压铸或用砂模铸造而成。电刷总成由两只电刷、电刷弹簧和电刷架组成，如图2—8所示。图2—8电刷弹簧和电刷架根据电刷和外电路的连接型式不同，发电机分为内搭铁型和外搭铁型两种，如图2—9所示。图2—9交流发电机的搭铁形式a）内搭铁型交流发电机b）外搭铁型交流发电机5．带轮及风扇交流发电机的前端装有带轮和风扇，由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转。发电机工作时，定子绕组和励磁绕组中都会有热量产生，温度过高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作，所以为发电机散热是必须的，为了提高散热能力，有的发电机装有两个风扇（前后各一个）。四、无刷交流发电机1.爪极式无刷交流发电机爪极式无刷交流发电机外形及其分解图如图2—10所示。图2—8爪极式无刷交流发电机的外形及其分解图1—外形2—后轴承3—防护罩4—元件板及二极管5—磁场绕组及后轴承支架6—定子总成7—磁轭8—磁场绕组接头9—磁场绕组10—爪极及转子轴总成11—前端盖12—风扇13—带轮图2-11为爪极式无刷交流发电机机构原理及磁路图。图2—9爪极式无刷交流发电机机构原理及磁路图1—转子轴2—磁轭托架3—端盖4—爪极5—铁芯6—连接环7—磁场绕组8—磁轭二、感应式无刷交流发电机感应式无刷发电机的构造如图2—12所示。图2—12感应式无刷交流发电机机构原理及磁路图任务二交流发电机的原理与特性一、交流发电机的发电原理如图2—12所示当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便产生交变的感应电动势。这就是交流发电机的发电原理。图2—12交流发电机发电原理示意图1－定子铁心2－定子绕组3－转子4－励磁绕组5－整流二极管6－电刷当转子旋转时，由于定子绕组与磁力线有相对的切割运动，所以在三相绕组中产生频率相同，幅值相等，相位互差120°电角度的正弦电动势为eA、eB和eC。硅整流发电机每相绕组中产生的电动势的有效值与发电机的转速和磁场的磁通量成正比。三相绕组中电动势的瞬时值方程式为：eA=Emsinωt=2EΦsinωteB=Emsin(ωt—120°)=2EΦsin(ωt—120°)eC=Emsin(ωt—240°)=2EΦsin((ωt—240°)式中Em－每相电动势的最大值EΦ－每相电动势的有效值ω－电角速度二、整流原理和过程在交流发电机中，整流器是利用硅二极管的单向导电性能进行整流的。图2—132为6只二极管组成的三相桥式全波整流电路及产生的电压波形图。图2—13三相桥式整流电路电压波形a）整流电路b)整流前三相交流电压波形c)整流后负载上的电压波形在定子绕组为星形连接时，三相绕组的公共结点称为中性点。从三相绕组的中性点引一根导线到发电机外，标记为“N”。“N”点电压称为中性点电压。中性点电压的瞬时值是一个三次谐波电压,如图2—130所示。图2—14交流发电机中性点电压波形图带有中性点接线柱的发电机，可用中性点电压来控制各种用途的继电器工作。利用中性点电压提高发电机功率。有的发电机-的整流器有8只整流管，其中两只整流管接在中性点处（1只正极管和1只负极管），如图2—15所示。图2—15具有中性点二极管的整流电路三、交流发电机的励磁方式1．他励由蓄电池供给磁场电流发电的方式称为他励发电。2．自励如图2—16所示为6管内搭铁型交流发电机的励磁电路。图2—166管内搭铁型交流发电机的励磁电路图2—17所示为11管外搭铁型交流发电机的励磁电路。图2—1711管外搭铁型交流发电机的励磁电路四、交流发电机的特性1．输出特性交流发电机的输出特性曲线，如图2-18所示。图2-18输出特性2．空载特性发电机空载时，发电机端电压与转速的关系，称为空载特性。即I=0时，U=f(n)的函数关系，如图2—19所示。图2-19空载特性3。外特性外特性是指转速一定时，发电机的端电压与输出电流的关系。即n=常数时，U=f（I）的曲线，如图2—20所示。图2-20外特性任务三电压调节器的原理与应用一、电压调节器的分类随着电子技术的发展，目前交流发电机几乎全部采用电子调节器，如图2-21所示。电子调节器有晶体管调节器和集成电路调节器两种，前者是由各分立元件组成的电子电路；后者则是将许多晶体管和其他电路元件组合在一块硅基片上的电子电路。图2-21电子调节器的外形a）晶体管调节器b）集成电路调节器二、电压调节器的工作原理1．外搭铁型电压调节器的工作原理电压调节器有多种型式，其内部电路各不相同，但工作原理可用图2-22所示的基本电路工作原理去理解。图2-22外搭铁型电压调节器的基本电路2．内搭铁型电子调节器的工作原理如图图2-23所示，内搭铁型电子调节器基本电路的特点是晶体管VT1、VT2采用PNP型，发电机的励磁绕组连接在VT2的集电极和搭铁端之间，与外搭铁型电路显著不同，电路工作原理和结构与外搭铁型电子调节器类似。图2-23内搭铁型电压调节器的基本电路项目三起动机学习目标1．掌握起动机的组成与分类；2．掌握起动机的构造及工作原理；3.了解起动机的工作特性。任务一起动机概述起动机的功用是由直流电动机产生动力，经传动机构带动发动机曲轴转动，从而实现发动机的起动。起动系统包括以下部件：蓄电池、点火开关(起动开关)、起动机总成、起动继电器等，如图3-1所示。图3—1起动系统电路1—电磁开关2—起动机3—控制电路4—起动继电器5—点火开关6—蓄电池7—起动电路一、起动机的组成起动机是起动系统的核心部件。起动机由直流串励电动机、传动机构和控制装置三大部分组成。起动机总成如图3—2所示。1—电磁开关2—触点3—蓄电池接线柱4—动触点5—前端盖6—电刷弹簧7—换向器8—电刷9—机壳10—磁极11—电枢12—磁场绕组13—导向环14—止推环15—单向离合器16—电枢轴17—驱动齿轮18—传动机构19—制动盘20—啮合弹簧21—拨叉22—活动铁心23—复位弹簧24—电磁开关图3—2起动机总成二、起动机的分类1。按控制装置分类（1）直接操纵式起动机（2）电磁操纵式起动机2。按传动机构的啮合方式分类（1）惯性啮合式起动机（2）强制啮合式起动机（3）电枢移动式起动机（4）齿轮移动式起动机任务二起动用直流电动机构造与原理一、起动用直流电动机的构造直流电动机由磁极、电枢、换向器等组成如图3—4所示，电枢绕组与磁场绕组串联的直流电动机称为串励式直流电动机。图3—4起动用直流电动机的构造1—端盖2—电刷和电刷架3—磁极4—铁芯5—外壳6—电枢9—后端盖二、直流电动机的工作原理及特性直流电动机由磁