汽车发电机发电机

第二章交流发电机及调节器学习目标概述第一节交流发电机的构造第二节交流发电机的工作原理第三节交流发电机的特性第四节交流发电机调节器第五节电磁振动式调节器第六节电子电压调节器第七节其他型式的交流发电机第八节交流发电机及调节器的检修第九节充电系统常见故障检修小结习题学习目标1、掌握交流发电机的基本结构原理及主要部件功能。2、掌握电压调节器的基本类型及基本工作原理。3、会拆装发电机及用万用表检测发电机和调节器。4、掌握电子调节器的检测方法。5、掌握充电系组成、基本电路及常见故障的检修。概述一、发电机功用二、交流发电机原理、特点三、交流发电机种类一、发电机功用发电机是汽车电器系统的主要电源，由汽车发动机驱动。它在正常工作时，对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。二、交流发电机原理、特点汽车用交流发电机是一个三相同步交流发电机，通过硅二极管组成的整流器，将发电机定子绕组所产生的交流电变为直流电，因此也称硅整流发电机。1、交流发电机原理2、交流发电机特点交流发电机原理（1）交流发电机利用电磁感应原理，将发动机带动发电机轴转动的机械能转变为电能输出。根据法拉第电磁感应定律，当穿过一个闭合回路所包围的面积的磁通量（磁力线数）发生变化时（导体和磁场之间存在相对运动），回路中就有感应电动势产生，如果回路为闭合导体回路，则有感应电流产生。马蹄铁上的线圈随磁场旋转产生交流电（电流或电压是时间的正弦函数）交流发电机原理（2）交流发电机示意图1-定子；2-转子；3-炭刷(a、b)；4-滑环；5-灯泡(吸收能量)交流发电机就是根据上述原理设计制成，只是发电机的磁场是电磁场。给两个炭刷上通人固定方向的电流(如炭刷a流人、炭刷b流出)，则线圈附近就会产生磁场，磁场的方向用右手定则来判定。为增加磁场的强度，在线圈中间插一软铁，通电流后形成磁铁。磁铁周围磁力线的方向从N极出来，由S极回到磁铁形成环路。软铁上固接一根轴，当发动机带动此轴旋转，便形成旋转磁场，使导线和磁场之间产生了相对运动。交流发电机特点汽车上早期使用的是直流发电机（靠换向器将电枢绕组内感应的交流电转变为直流电，换向过程电刷与换向器之间产生火花引起换向器和电刷的烧蚀和磨损，并随转速提高而加剧，且无线电干扰严重，不能适应现代高速发动机的要求），到20世纪60年代逐步被交流发电机取代。交流发电机（与直流发电机相比）特点：1、具有体积小、重量轻、节约铜材；2、结构简单、工作可靠、维修方便、使用寿命长；3、发动机低速充电性能好（他激方式建立电动势）；4、无线电干扰小等优点；5、配用的调节器结构简单（仅有电压调节器，本身具有限流和截流作用）。三、交流发电机种类汽车用交流发电机可按总体结构、整流器结构和搭铁型式进行分类：（1）按总体结构不同①普通交流发电机②整体式交流发电机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）按整流器结构不同①六管发电机②八管发电机③九管发电机④十一管发电机①普通交流发电机：由三相交流发电机和6只硅整流二极管组成。如东风EQl090型载货汽车用JFl32型发电机（3）按磁场绕组搭铁型式不同①内搭铁式②外搭铁式②整体式交流发电机：采用内装式电子调节器的交流发电机，如一汽奥迪、上海桑塔纳等轿车均用JFZl813Z型发电机。③带泵交流发电机，是指带真空制动助力泵的交流发电机。多用于柴油车，如依维柯汽车用JFZl9122型发电机。④无刷交流发电机，是指无电刷和滑环结构的发电机，如JFWl913型发电机。⑤永磁交流发电机，转子磁极采用永磁材料的发电机。①六管发电机，其整流器由6只硅整流二极管组成。如东风EQl090车用的JFl32型、解放CAl091车用JFl522A、JF152D型发电机。②八管发电机，具有2只中性点二极管，其整流器共有8只二极管。如天津夏利TJ7100轿车用JFZl542型发电机。③九管发电机，具有3只磁场二极管，其整流器共有9只二极管。如北京BJl022轻型货车用JFZl41型发电机。④十一管发电机，具有2只中性点二极管和3只磁场二极管，其整流器共有11只二极管。如桑塔纳轿车用JFZl813Z型发电机。①内搭铁式：磁场绕组的一端与发电机壳相连接。如东风EQl090型车用的JFl32型发电机。②外搭铁式：磁场绕组的一端经调节器后搭铁。如解放CAl091型车用的JFl52D、JFl522A型发电机。第一节交流发电机的构造组成：由三相同步交流发电机和硅二极管整流器构成。JF132型交流发电机分解图、结构剖视图（见图）。一、三相同步交流发电机由转子、定子、前后端盖、风扇及皮带轮等组成。二、整流器一般由6只硅二极管和安装整流管的元件板构成。三、交流发电机型号1-后端盖；2-电刷架；3-电刷；4-电刷弹簧压盖；5-硅二极管；6-元件板(散热板)；7-转子；8-定子总成；9-前端盖；10-风扇；11-皮带轮JFl32型交流发电机分解图三相同步交流发电机转子1、转子：是发电机的磁场部分（产生旋转磁场），主要由两块爪极、磁场绕组、轴和滑环等组成。两块爪极压装在转子轴上，爪极的空腔内装有磁轭并绕有磁场绕组，磁场绕组的两引出线分别焊接在与轴绝缘的两个铜制滑环上，两个电刷与滑环接触，将直流电源引入磁场绕组。磁场绕组通如励磁电流后产生磁场，被磁化的爪极其中一块为N极，另一块为S极，于是就形成了4～8对磁极（国产JF系列交流发电机为6对磁极）。将转子爪极设计成鸟嘴形的目的是使磁场呈正弦分布，以使电枢绕组产生的感应电动势有较好的正弦波形。1-滑环；2-轴；3-爪极；4-磁轭；5-磁场绕组三相同步交流发电机定子2、定子：是发电机的电枢部分（定子又称电枢，产生三相交流电），由定子铁心和对称的三相电枢绕组组成，固定在两端盖之间。定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成。三相电枢绕组多为星形连接，但也有少数交流发电机为三角形连接。三相同步交流发电机端盖和冷却风扇3、端盖和冷却风扇：端盖分前端盖（驱动端盖）和后端盖（整流端盖）。作用是安装轴承和其他另部件，支承转子轴，封闭内部构件。用铝合金压铸或用砂模铸造而成，因为铝合金为非导磁材料，可减少漏磁，并具有轻便、散热性能好等优点。1-后端盖；2-滑环；3-电刷；4-电刷弹簧；5-电刷架；6-磁场绕组；7-电枢绕组；8-电枢铁心；9-前端盖；l0-风扇；11-皮带轮JFl32型交流发电机结构剖视图后端盖（整流端盖）后端盖上装有支承转子轴后端的轴承、整流器、电刷组件和接线柱。整体式交流发电机的内装式电子调节器也装在其上。电刷组件：由电刷（铜粉和石墨粉模压而成）电刷架和电刷弹簧组成。电刷安装在电刷架的孔内，借弹簧张力与滑环保持接触，用于给发电机磁场绕组提供磁场电流。电刷组件的安装型式有外装式和内装式（拆装不便，已很少采用）两种。外装式可直接从发电机的外部拆装电刷；内装式必须将发电机拆开才能更换电刷。内搭铁和外搭铁交流发电机（根据磁场绕组的连接方式不同）：磁场绕组的一端经电刷引线直接在发电机端盖上搭铁的称为内搭铁型发电机；磁场绕组的两端均与端盖绝缘，磁场绕组的一端经调节器后搭铁。a)外装式b)内装式电刷组件a)内搭铁b)外搭铁交流发电机搭铁型式前端盖（驱动端盖）前端盖上装有支承转子轴前端的轴承。转子轴伸出端盖，冷却风扇（强制通风散热）和皮带轮装在轴端。为提高发电机效率、减小体积，有的发电机风扇叶片设在转子上（叶片内装式）。内置风扇发电机，将传统的外装单风叶改为两个风叶直接做在转子极爪两侧，冷却效果好（温升为各部件之首的定子得到直接冷却），并为缩小体积创造了条件。风扇结构及通风方式见图。a)叶片外装式b)叶片内装式风扇结构及通风方式二、整流器（1）功用：将三相交流电变换为直流电。组成：一般由6只硅二极管和安装整流管的元件板（散热板）构成。二极管安装形式：常见有压装式和焊接式两种。压装式是将具有金属外壳（二极管的一极）的二极管压装在散热板的孔中；焊接式是将二极管的PN结直接烧结在金属散热板上。整流二极管有正极管与负极管之分：正极管--引出电极为二极管的正极，其上标有红色标记；负极管--引出电极为二极管的负极，其上标有绿色或黑色标记。整流板（元件板）：安装整流二极管的铝质散热板称为整流板。安装3只正极管的整流板称为正整流板；安装3只负极管的整流板称为负整流板。有的交流发电机将3只负极管直接压装在发电机的后端盖上。三只正极管和三只负极管的引线端通过三个接线柱一一对应连接，并分别连接三相绕组的A、B、C端，就组成了三相桥式全波整流电路。正整流板与负整流板或后端盖之间用绝缘材料隔开，并用螺栓通至后端盖外部，作为发电机的正极，相应的标记为“B”(或“+”、“电枢”等)。压装式安装电路图焊接式安装l-正整流板（绝缘散热板）；2-正极管；3-负极管；4-负整流板(接地散热板或后端盖)；B-电枢接柱交流发电机整流器二、整流器（2）a)具有中性点二极管b)具有励磁二极管c)具有中性点和励磁二极管1-中性点二极管；2-励磁二极管具有中性点二极管和励磁二极管的整流电路8管整流器：为利用发电机中性点电压提高发电机功率，有些发电机的整流器具有8个硅二极管，其中两个为中性点二极管，对中性点电压进行整流（中、高速时发电机输出电流增加10%-15%）。9管整流器：有些发电机的整流器中还装有3个励磁二极管，则整流器有9个二极管，3个励磁二极管与整流器中的3个负极二极管，组成另一个三相桥式全波整流电路，直接向发电机的励磁绕组供电。11管整流器：在发电机整流器中既有中性点二极管，又有励磁二极管，整个整流器具有11个二极管。三、交流发电机型号(1)产品代号：交流发电机的产品代号为JF、JFZ、JFB、JFW四种，分别表示普通交流发电机、整体式交流发电机、带泵交流发电机和无刷交流发电机。(2)电压等级代号和电流等级代号：分别用1位阿拉伯数字表示，含义见表。(3)设计序号：按产品设计先后顺序，用1-2位阿拉伯数字表示。(4)变形代号：交流发电机以调整臂位置作为变形代号。从驱动端看，在中间不加标记；在右边时用Y表示；在左边时用Z表示。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，汽车交流发电机的型号组成见图电压等级代号123456电压等级（V）1224---6分组代号123456789电流等级（A）～19≥20～29≥30～39≥40～49≥50～59≥60～69≥70～79≥80～89≥90产品交流、整体交流、带泵交流、无刷交流、用磁交流发电机例：JF132表示交流发电机，电压等级12V，电流等级≥30～39A，第2次设计。第二节交流发电机的工作原理一、三相交变电动势的产生二、整流原理三、励磁方式三相同步交流发电机工作原理见图，发电机的转子为磁极，磁极绕组通过电刷和滑环引入直流电而产生磁场；发电机的定子为电枢，三相电枢绕组按一定的规律分布在定子的槽中，彼此相差120º电角度。当转子旋转时，产生一个旋转的磁场，使得相对静止的电枢绕组切割磁力线（产生相对运动）而在三相电枢绕组产生频率相同、幅值相等、相位互差120º电角度的正弦感应电动势（磁极设计成鸟嘴形使磁场近似正弦规律分布）eA、eB、eC（见图）：式中：EΦ--每相绕组电动势的有效值(V)EΦ=CnΦω--为电角速度(s-1)ω=2πf=πpn/30t—时间（s）式中：f--感应电动势频率(Hz)；P--磁极对数；n--发电机转速(r/min)；C—电机常数；Φ—磁极磁通（Wb）。可见，当交流发电机结构一定时，定子绕组内感应电动势的大小与发电机转速和磁极磁通成正比。)240sin(2)120sin(2sin2tEetEetEeCBA三相交变电动势的产生整流原理交流发电机通过六只二极管组成的三相桥式整流电路利用二极管的单向导电特性将电枢绕组产生的三相交流电转变为直流电。1、二极管的导通原则当三只二极管负极端相连时，正极端电位最高者导通（正极电位最高的二极管导通后，就使另两只二极管的负极电位高于正极而截止）。当三只二极管正极端