适应专业:汽车运用技术、汽车电子技术、汽车检测与维修汽车交流发电机的结构与检修课时:4节汽电1101/1102主讲人:邓家林学习目标:●发电机结构与工作原理发电机的检查与维护发电机常见故障及排除●发电机作用与分类●发电机结构与工作原理本次课主要介绍的内容有:●发电机作用与分类1、发电机作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。汽车上所用的发电机大多为三相交流发电机。汽车上采用硅整流交流发电机,它以硅二极管为整流器,将交流电转变成直流电。具有结构简单、体积小、重量轻、功率高、工作可靠、寿命长、维修方便等特点。2、蓄电池类型汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机,由于交流发电机在许多方面优于直流发电机,直流发电机已被淘汰。交流发电机按照不同的分类方法分为以下几类:1)按结构分为:普通式整体式真空泵式2)按工作原理分固定磁场式(无刷式)旋转磁场式(常用)3)按照调节器是否单独安装分:(1)普通硅整流发电机:调节器单独安装,多用于中低档车型,如解放CA1092等。(2)整体式硅整流发电机:调节器安装于发电机内部,广泛用于中高档车型,如奥迪轿车。4、按磁场绕组搭铁形式分类(1)内搭铁型交流发电机:磁场绕组的一端(负极)直接搭铁(和壳体相联)。(2)外搭铁型交流发电机:磁场绕组的一端(负极)接入调节器,通过调节器后再搭铁。●发电机结构与工作原理普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、电刷组件、前后端盖、风扇、带轮等组成。丰田汽车发电机的内部结构如图所示。1、发电机结构1)转子(1)功用:产生磁场。(2)组成:爪极、磁轭、励磁绕组、滑环、转子轴等组成,如图所示。滑环爪极磁轭励磁绕组转子轴(3)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。(4)原理: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。当转子转动时,就形成了旋转的磁场。2)定子(1)功用:产生交流电。(2)原理;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。(3)组成:定子铁心和定子绕组(线圈)组成,如图。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,如图所示,都能产生三相交流电。3)整流器(1)功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。(2)整流板和整流二极管组成,一般由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组成。正二极管的中心引线为二极管正极,外壳为负极。正二极管的外壳压装或焊装在元件板上,共同组成发电机的正极,由一个与后端盖绝缘的元件板固定螺栓通至机壳外,成为发电机的B+输出。正二极管负二极管正极板负极板+B输出负极二极管正极4)电刷组件1)电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成,如图。2)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。3)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。电刷电刷架电刷弹5)调节器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。其优点是:电压调节精度高,且不产生火花,还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点。6)前、后端盖端盖一般分两部分(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。7)风扇、皮带轮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)。2、发电机工作原理1)发电原理(1)发动机带动发电机内部转子旋转,产生旋转磁场。(2)磁场外发电机壳体(铁芯)上固定有3组线圈(3相定子绕组),3相绕组彼此相隔120°。(3)当转子旋转时,旋转的磁场使固定的电枢绕组中通过的磁通量发生变化,而在定子电枢绕组中产生三相感应电动势。3)整流器的工作原理:将定子绕组的三相交流电变为直流电;由于蓄电池具有电容的功能,故输出的直流电压波形较平坦。发电机输出的直流电压平均值为:U=1.35UL=2.34UΦ式中:UL—线电压;UΦ—相电压。4)励磁方式(1)励磁:将电源引入到磁场绕组使之产生磁场的过程称为励磁。(2)方式:交流发电机励磁方式有自励和他励两种。①他励:交流发电机开始发电时,因三极管死区电压的存在,需先由蓄电池供给励磁电流(他励阶段)。②自励:当发电机电压达到蓄电池电压时,即由发电机自己供给励磁电流,即由他励转为自励。③他励的优点:由蓄电池励磁可以较快进入自励状态。汽车用发电机在刚开始发电时,转子绕组由蓄电池供电产生磁场,属于他励;待发电机旋转起来,输出电压高于蓄电池电压时,发电机向磁场绕组供电,励磁方式由他励变为自励。3、电压调节器工作原理电压调节器是把发电机输出电压控制在规定范围内的装置,其功用是在发电机转速变化时,自动控制发电机电压保持恒定,使其不因发电机转速高时电压过高烧坏用电器和导致蓄电池过充电;也不会因发电机转速低而电压不足导致用电器工作失常。1)分类(1)内搭铁型交流发电机:磁场绕组的一端(负极)直接搭铁(和壳体相联)。(2)外搭铁型交流发电机:磁场绕组的一端(负极)接入调节器,通过调节器后再搭铁。2)工作原理①点火开关SW刚接通时,发动机不转,发电机不发电,蓄电池电压加在分压器R1、R2上,此时因UR1较低不能使稳压管VS的反向击穿,VT1截止,VT1截止使得VT2导通,发电机磁场电路接通,此时由蓄电池供给磁场电流。随着发动机的启动,发电机转速升高,发电机他励发电,电压上升。<0.7V②当发电机电压升高到大于蓄电池电压时,发电机自励发电并开始对外蓄电池充电,如果此时发电机输出电压UB调节器调节上限UB2,VT1继续截止,VT2继续导通,但此时的磁场电流由发电机供给,发电机电压随转速升高迅速升高。升③当发电机电压升高到等于调节上限UB2时,调节器对电压的调节开始。此时VS导通,VT1导通,VT2截止,发电机磁场电路被切断,由于磁场被断路,磁通下降,发电机输出电压下降。升>0.7V<0.7V降④当发电机电压下降到等于调节下限UB1时,VS截止,VT1截止,VT2重新导通,磁场电路重新被接通,发电机电压上升。周而复始,发电机输出电压UB被控制在一定范围内,这就是外搭铁型电子调节器的工作原理。4)发电机型号(1)产品代号:硅整流发电机调节器的产品代号有“FT”和“FTD”两种,分别表示发电机调节器和电子发电机调节器(字母“F”、“T”、“D”分别为“发”、“调”、“电”的汉语拼音第一个字母)。(2)电压等级代号与交流发电机相同(3)电流等级代号:用1位阿拉伯数字表示,见表。(4)设计序号:按产品设计先后次序,以1—2位阿拉伯数字表示。(5)变型代号:以汉语拼音大写字母A、B、C……顺序表示(不能用O和I)。根据汽车行业标准QC/T73-1993《汽车电气设备产品型号编制方法》规定,发电机调节器的产品型号编制方法见图:发电机结构与工作原理●发电机的检查与维护发电机常见故障及排除●发电机检测拆装工具●发电机的拆装与检查●电子调节器的检测本次课主要介绍的内容有:●发电机检测拆装工具螺丝刀梅花扳手10mmT套筒8mmT套筒砂纸万用表操作注意事项:拆装零件要摆放整齐,清洁干净;使用万用表检测电阻、电压时,应当注意档位的选择。测前需先校对万用表。●发电机的拆装与检查1、发电机整本检查(1)旋转发电机皮带轮转动灵活、无卡滞现象。则发电机轴承完好;(2)检查发电机外壳,无裂纹、破损现象,则发电机外壳正常;(3)不分解发电机的情况下二极管检测:用万用表的导通档位,黑表笔接发电机电枢“B”接柱,红表笔接发电机端盖。若阻值在40~50Ω以上,说明无故障;若阻值在10Ω左右,说明有失效的二极管,须拆检;若阻值为0Ω,说明有不同极性的二极管击穿。调换表笔测的电阻值为“∞”。(1)拆下皮带轮;(2)拧下“B”端子上的固定螺母并取下绝缘套管;(以丰田系列40A型为例说明)(3)拆下后端盖罩;(4)拧下电刷架和IC调节器的固定螺丝,取下电刷架和IC调节器(注意:电刷要轻取)(5)将与整流器相连接的三相绕组引线及中性点引线的连接螺钉用十字起拧下,取下整流器;(6)拆卸整流器端座;(7)从驱动端盖里取出转子;用棉纱沾适量清洗剂擦洗转子绕组、定子绕组、弹刷及其他机件。2、交流发电机的拆解及清洗3、转子的检测(60A)(1)滑环的检测:滑环表面应平整光滑,无明显烧损,否则用“00”号纱布打磨。两滑环间隙处应无积物.厚度不小于1.5m;(2)转子绕组断路与短路的检查:用万用表200Ω档,先校对万用表,测量任意两滑环之间电阻,若为“∞”则断路;阻值约为3.5~6Ω,低于此值为短路;(3)转子绕组绝缘检查:用万用表200MΩ档,测量任意滑环与铁心(或转子轴)之间电阻,应为“∞”。4.定子的检测(60A):(1)定子绕组短路与断路的检查:用万用表200Ω档,先校对万用表,再将一只表笔放在中性接线端上,另一只表笔分别依次放在其它三个接线端上,测的阻值小于1Ω且相等。若三个阻值不相等,较小阻值的两接线端线圈有短路现象;若阻值为“∞”则为断路。(2)定子绕组绝缘检查:用万用表200MΩ档,测量四个接线端中任意一个接线端与外壳之间的电阻值为“∞”。5、整流二极管的检查(1)检测正极管:用万用表的导通档位,黑表笔接整流器端子“B”,红表笔分别接整流器各接柱,万用表均应导通;此时完用表均不导通。调换两表笔进行测试,此时完用表均不导通。(2)检测负极管:红表笔接整流器的端子“E”,黑表笔分别接整流器各接柱,万用表均应导通;调换两表笔进行测试,此时万用表均不导通。6、电刷组件的检查(1)电刷表面不得有油污,且应在电刷架中活动自如;(2)电刷架应无烧损,破裂或变形;(3)电刷磨损检查:用直尺或游标卡尺测里电刷的长度,不得少于1/2;(4)用万用表导通档,测量两个碳刷与外壳连接端应导通。(标准长度为10.5mm)7、流交流发电机的装复按拆解的反顺序装复。注意:装复后,转动发电机皮带轮,转子转动平顺,无摩擦及碰击声。●电子调节器的检测1、晶体管调节器类型的判别:晶体管调节器分为“内搭铁调节器”和“外搭铁调节器”两种。一般均“+”“F”“-”三个接柱,使用前必须确定其搭铁形式。判别方法如下:1)将晶体管调节器的“+”“-”分别接可调直流电源的“正”“负”极将电压预调至12V。2)用试灯代替发电机磁场绕组,一端接调节器的“F”接线柱上,另一端先后去碰调节器的“+”和“-”接柱;a.当试灯另一端碰接“+”接柱时灯亮,调节器类型的判别与性能测图;b.而碰接“-”接柱时灯不亮,则晶体管调节器为“外搭铁调节器”。当试灯另一端碰接“-”接柱时灯亮,而碰接“+”接柱时灯不亮,则为“内搭铁调节器”。C.若试灯另一端在碰接“+”“-”接柱均不亮,则晶体管调节器内部断路损坏。按①、②步骤接好线路,逐渐调高直流电压,灯泡亮度会随之增强,当电压升到接近调压值时,灯泡会由亮转灭,再继续升高电压,灯泡也不亮;逐渐降低直流电压,当电压下降0.5V以内时,灯泡又亮起,说明调节器性能良好。若升高电压后指示灯常亮,即使超过调压值,指示灯也不灭,表明调节器内部短路;若升高电压后指示灯始终不亮,表明调节器内部断路。3、晶体管调节器的性能及故障检测3、IC集成电路电压调节器的性能及故障检测进行IC集成电路电压