学习情境充电指示灯常亮

学习情境2充电指示灯常亮学习情境描述根据汽车使用中电源系常见故障--充电指示灯常亮（不暗）的故障原因进行分析。主要故障原因有发电机故障和充电电路故障。要求学生应具有能力目标有：会就电源系技术问题与客户进行技术指导和交流会进行发电机的维护，检验、故障判断和修理会进行电源系电路连接，零部件检验和更换会进行电源系故障判断与排除学习情境2充电指示灯常亮知识目标了解交流发电机的功用。了解调节器的工作原理。掌握电源系电路和工作原理掌握调节器的检测方法。掌握交流发电机的结构、工作原理。掌握交流发电机的试验、检测及维修方法。了解汽车充电系的组成。掌握电路检测及维修方法。学习情境2充电指示灯常亮2.1交流发电机的结构2.1.1．发电机的功用2.1.2．整体式交流发电机的结构1．转子2．定子3．整流器4．端盖及电刷组件5．带轮及风扇6.电压调节器学习情境2充电指示灯常亮2.1.1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。汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，由于交流发电机的性能在许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘汰。目前汽车采用三相交流发电机，内部带有二极管整流电路，将交流电整流为直流电，所以，汽车交流发电机输出的是直流电。交流发电机必须配装电压调节器，电压调节器对发电机的输出电压进行控制，使其保持基本恒定，以满足汽车用电器的需求。学习情境2充电指示灯常亮3.1.2交流发电机的结构整体式交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、带轮和集成电路电压调节器等组成。学习情境2充电指示灯常亮2.1.2交流发电机的结构1．转子转子的功用是产生磁场。转子由爪极、磁轭、励磁绕组、滑环、转子轴等组成，如图3.3、3.4所示。转子轴上压装着两块爪极，爪极被加工成鸟嘴形状，爪极空腔内装有励磁绕组和磁轭。滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，压装在转子轴上并与轴绝缘，两个滑环分别与励磁绕组的两端相连。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3.3所示。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。学习情境2充电指示灯常亮2.1.2交流发电机的结构2．定子定子的功用是产生交流电。定子安装在转子的外面，和发电机的前后端盖固定在一起，当转子在其内部转动时，引起定子绕组中磁通的变化，定子绕组中就产生交变的感应电动势。定子由定子铁心和定子绕组（线圈）组成，如图3.5所示。定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。定子绕组有三组线圈，对称的嵌放在定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法和三角形接法两种，如图3.5a、b所示，都能产生三相交流电。学习情境2充电指示灯常亮2.1.2交流发电机的结构3．整流器整流器的功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。整流器由整流板和整流二极管组成，6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管分别压装（或焊装）在相互绝缘的两块板上组成的，其中一块为正极板（带有输出端螺栓），另一块为负极板，负极板和发电机外壳直接相连（搭铁），也可以将发电机的后盖直接作为负极板。6只整流二极管分为正极管和负极管两种。引出电极为正极的称为正极管，3只正极管装在同一块板上，称为正极板；引出电极为负极的称为负极管，3只负极管安装在负极板上，学习情境2充电指示灯常亮2.1.2交流发电机的结构整流器的二极管有6个、8个整流器和定子绕组的连接如图图3.16具有中性点二极管的整流电路学习情境2充电指示灯常亮2.1.2交流发电机的结构4．端盖及电刷组件端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起支撑转子、定子、整流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。后端盖上装有电刷组件。电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成，如图3.9所示。电刷的作用是将电源通过滑环引入励磁绕组。两个电刷分别装在电刷架的孔内，借助弹簧压力与滑环保持接触。电刷和滑环的接触应良好，否则会因为磁场电流过小，导致发电机发电不足。图3.9电刷组件学习情境2充电指示灯常亮2.1.2交流发电机的结构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）。如丰田轿车的发电机。学习情境2充电指示灯常亮2.2交流发电机工作原理3.2.1．发电原理3.2.2．整流原理3.2.3．交流发电机的励磁学习情境2充电指示灯常亮2.2.1交流发电机发电原理如图3.11所示，发电机定子的三相绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中，内部有一个转子，转子上安装着爪极和励磁绕组。当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为N极和S极。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3.11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－电刷学习情境2充电指示灯常亮2.2.1交流发电机发电原理1.交流电动势的变化频率f和转速、磁极对数成正比式中－磁极对数－发电机转速(r/min)在交流发电机中，由于转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律，所以交流电动势的波形也近似正弦规律，如果发电机定子的三相绕组是对称绕制的则产生的三相电动势也是对称的。)(60Hzpnfpn学习情境2充电指示灯常亮2.2.1交流发电机发电原理2.三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式：式中－每相电动势的最大值－每相电动势的有效值－电角速度)34tsin(2)34tsin()32tsin(2)32tsin(tsin2tsinEEeEEeEEemWmVmUmEE学习情境2充电指示灯常亮2.2.2交流发电机整流原理交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电，是通过6只二极管组成的三相桥式整流电路整流为直流电的，整流电路如图3.12a所示。二极管具有单向导通性,当给二极管加上正向电压时二极管导通,当给二极管加上反向电压时二极管截止。将定子的三相绕组和6只整流二极管按图3.12a的电路连接，发电机的输出端B、E上就输出一个脉动直流电压，如图3.12c所示，这就是发电机的整流原理。图3.12交流发电机整流原理a)整流电路图b)三相绕组电压波形图c)整流后发电机输出波形图学习情境2充电指示灯常亮2.2.2交流发电机整流原理1．整流原理:（1）二极管的导通原则当3只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；当3只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。（2）整流过程的分析同时导通的二极管管子总是两个，正、负管子各一个。三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通,使得负载RL两端得到一个比较平稳的脉动直流电压,如图3.12(c)所示。图3.13整流二极管导通分析学习情境2充电指示灯常亮2.2.2交流发电机整流原理2．中性点电压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3.15所示，平均值为发电机输出电压（平均值）的一半，即：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。2BENUU图3.15交流发电机中性点电压波形图学习情境2充电指示灯常亮2.2.2交流发电机整流原理利用中性点电压提高发电机功率有的发电机（如夏利发电机）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3.16所示。把中性点电压和三相绕组并联输出，实践证明这样可提高发电机功率10％～15％。由于中性点电压的瞬时值是一个三次谐波，其波峰在有些时候可能大于三相绕组的最高值，此时，中性点正极管VD7导通，其他三个正极管截止，由VD7供给外电路高电压；同理，波谷也能小于三相绕组的最低值，此时，中性点负极管VD8导通，参与对外输出，这样就提高了发电机的对外输出能力，提高了发电机的输出功率。图3.16具有中性点二极管的整流电路学习情境2充电指示灯常亮2.2.3交流发电机的励磁除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁，因为它们的磁场都是电磁场，必须给励磁绕组通电才会有磁场产生而发电，否则发电机将不能发电。将电流引入到励磁绕组使之产生磁场称为励磁。交流发电机励磁方式有自励和他励两种。1．他励在发电机转速较低时（发动机未达到怠速转速），自身不能发电，需要蓄电池供给发电机励磁绕组电流，使励磁绕组产生磁场来发电。这种由蓄电池供给磁场电流发电的方式称为他励发电。学习情境2充电指示灯常亮2.2.3交流发电机的励磁2．自励随着转速的提高（一般在发动机达到怠速时），发电机定子绕组的电动势逐渐升高并能使整流器二极管导通，当发电机的输出电压UB大于蓄电池电压时，发电机就能对外供电了。当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给励磁绕组，这种自身供给磁场电流发电的方式称为自励发电。交流发电机励磁过程是先他励后自励。当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压1～2V以便对蓄电池充电，此时，由发电机自励发电。不同汽车的励磁电路各不相同，但有一个共同特点是，励磁电路都必须由点火开关控制。交流发电机的励磁电路如图3.17、3.18所示。学习情境2充电指示灯常亮2.2.3交流发电机的励磁图3.176管内搭铁型交流发电机的励磁学习情境2充电指示灯常亮2.2.3交流发电机的励磁图3.1811管外搭铁型交流发电机的励磁学习情境2充电指示灯常亮2.3常见交流发电机的结构3.3.1交流发电机的分类3.3.2常见发电机的结构型式3.3.3交流发电机的型号3.3.4交流发电机的性能指标学习情境2充电指示灯常亮2.3.1交流发电机的分类1.按总体结构分（1）普通交流发电机。这种发电机即无特殊装置，也无特殊功能特点，使用时需要配装电压调节器。（2）整体式交流发电机，发电机和调节器制成一个整体的发电机。（3）带泵的交流发电机。发电机和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机。（4）无刷交流发电机，不需要电刷的发电机。（5）永磁交流发电机，转子磁极为永磁铁制成的发电机。学习情境2充电指示灯常亮2.3.1交流发电机的分类图3.19交流发电机结构外型a)JF1522A型交流发电机b)捷达JFZ1813型交流发电机c）JFB1712型交流发电机学习情境2充电指示灯常亮2.3.1交流发电机的分类2.按整流器结构分（1）6管交流发电机。（2）8管交流发电机。（3）9管交流发电机。（4）11管交流发电机。3.按励磁绕组搭铁型式分（1）内搭铁型交流发电机。（2）外搭铁型交流发电机。注意：交流发电机搭铁型式不同，所配用的调节器及接线方法不同，充电系故障检查方法也不同，使用时应予注意，否则发电机不发电，调节器不工作。学习情境2充电指示灯常亮2.3.1交流发电机的分类图3.20奥迪11管整交流发电机的整流器结构形状图3.21本田雅阁8管交流发电机的整流器结构形状学习情境2充电指示灯常亮2.3.2常见发电机的结构型式1．9管交流发电机（1）9管交流发电机结构特点：9管交流发电机的基本结构和6管交流发电机相同，所不同的是整流器，9管交流发电机的整流器是由6只大功率硅整流二极管和3只小功率励磁二极管组成。图3.22所示为日立公司生产的LR160-708型整体式外搭铁型9管交流发电机电路图。图3.22LR160-708型9管交流发电机电路图1－点火开关2－主继电器3－熔丝4－充电指示灯学习情境2充电指示灯常亮2.3.2常见发电机的结构型式（2）充电指示灯电路：LR160-708型9管交流发电机的励磁电路还有一个功能，就是