汽车电源系统培训课件

模块一汽车电源系统1.蓄电池的构造与型号2.蓄电池的工作原理和工作特性3.蓄电池的容量及影响因素4.蓄电池的充电5.蓄电池的常见故障及其排除.使用和维护.6.交流发电机的构造.工作原理.7.交流发电机电压调节器学习目标交流发电机及调节器第二章交流发电机及调节器※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（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。交流发电机及调节器※交流发电机的分类1.按照调节器是否单独安装分：A.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。B.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。详细分类（1）普通交流发电机(使用时需要在发电机外配装电压调节器的发电机)例JF132（EQ140用）（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)例别克轿车的发动机上装配的是CS型发电机（3）带泵交流发电机(和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机)例JFZB292发电机。（4）无刷交流发电机(不需要电刷的发电机)例JFW1913（5）永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机)第二章交流发电机及调节器发电机插图2.按整流器结构分为四类(1)六管交流发电机例JF1522A（CA141汽车用）(2)八管交流发电机例JFZ1542（天津夏利TJ7100汽车用）(3)九管交流发电机例（日本日产蓝鸟、德国奔驰Benz2026A汽车用）(4)十一管交流发电机例JFZ1913Z（奥迪、桑塔纳、日本丰田皇冠汽车用）3.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。一.交流发电机的构造交流发电机的结构交流发电机一般由转子、定子、皮带轮、风扇、整流器、前后端盖和电刷组件等部分组成。JF132型交流发电机组件图见图交流发电机的构造转子1.功用：转子的功用是产生旋转磁场。交流发电机的构造2.组成（1）转子轴上压装着两块低碳钢制成的爪极，两块爪极各有四至八个鸟嘴形磁极（国产多为六个）,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和导磁用的铁芯(磁轭)。交流发电机的构造2.组成（2）滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，滑环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连，并与装在后端盖内的两个电刷相接触。交流发电机的构造3.磁路交流发电机的构造定子（电枢）1.功用：定子是用来产生交流电的。2.组成：定子由定子铁芯和定子绕组组成。交流发电机的构造交流发电机的构造（1）定子铁芯由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁芯的槽中。（2）定子绕组1）三相绕组采用星形接法或三角形接法，都能产生三相交流电。2）三相绕组必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。3）定子三相绕组的不同接法特点①星形接法—发电机低速充电性能好；桑塔纳、奥迪等大多数轿车发电机采用。③三角形接法—适于大功率发电机采用。神龙富康、北京切诺基等车发电机采用。交流发电机的构造第一节交流发电机的构造三、整流器1.作用：将定子绕组的三相交流电变为直流电。2.组成：6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路。3.结构：6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。整流器电路1.分类：前端盖和后端盖.2.作用：安装转子、定子、整流器和电刷组件。3.材料：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。4.电刷组件：装在后端盖上，有电刷、电刷架和电刷弹簧组成。5.电刷作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。端盖第一节交流发电机的构造(2)电刷架材料：酚醛玻璃纤维塑料(模压)。(3)装配关系：两只电刷装在电刷架方孔内，有弹簧保持其与集电环接触良好。(4)分类：外装式和内装式两种。电刷与电刷架(1)电刷1)作用：电刷与集电环接触，将直流电引入励磁绕组。2)材料：铜粉和石墨粉(模压)。交流发电机的构造（1）内搭铁型交流发电机：励磁绕组的一端经负电刷（E）引出后和后端盖直接相连（直接搭铁）的发电机称为内搭铁型交流发电机，（2）外搭铁型交流发电机：励磁绕组的两端(F和E)均和端盖绝缘的发电机称为外搭铁型交流发电机，外搭铁型发电机的磁场绕组负极（负电刷）接调节器后再搭铁。磁场绕组的搭铁型式(2)风扇：1)作用：在发电机工作时强制进行抽风冷却。2)材料：一般用1.5mm钢板冲制或用铝合金压铸。交流发电机的构造五、带轮与风扇(1)带轮：1)作用：通过皮带将发动机的动力传给发电机。2)材料、类型与定位方法：由铸铁或铝合金制成，分单槽和双槽两种，与风扇共用一个半圆键和转子轴连接，用弹簧垫片和螺母紧固。交流发电机的型号根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-1993《汽车电器设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流发电机型号组成如下：交流发电机的构造1.产品代号产品代号用中文字母表示，例：JF——普通交流发电机JFZ——整体式（调节器内置）交流发电机JFB——带泵的交流发电机JFW——无刷交流发电机交流发电机的构造2.电压等级代号电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，1表示12V系统2表示24V系统6表示6V系统交流发电机的构造3.电流等级代号电流等级代号用一位阿拉伯数字表示，1表示电流≤19A6表示≥60—69A2表示电流≥20—29A7表示≥70—79A3表示电流≥30—39A8表示≥80—89A4表示电流≥40—49A9表示≥90A5表示电流≥50—59A交流发电机的构造4.设计序号按产品的先后顺序，用阿拉伯数字表示。5.变形代号交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。从驱动端看，Y表示调整臂位于右边；Z表示调整臂位于左边；调整臂在中间时不加标记。6.举例：桑塔纳、奥迪100型轿车所用的交流发电机代号为JFZ1913Z型，其含义为：电压等级为12V，输出电流大于90A，第十三代设计，调整臂位于左边的整体式交流发电机。交流发电机的构造一)、发电机原理二)、整流原理三)、励磁方法二、交流发电机的工作原理发电原理交流发电机产生交流电的基本原理是电磁感应原理，即利用产生磁场的转子旋转，使穿过定子绕组的磁通量发生变化，在定子绕组内产生感应电动势。一、发电原理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。交流发电机的工作原理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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－电刷交流发电机的工作原理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，靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。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－电刷整流结果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。交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理中性点（1）概念：三相绕组的末端接到一起形成中性点，用N表示。（2）中性点电压用途：一般用来控制各种用途的继电器。如磁场继电器、充电指示灯继电器等。三、发电机的励磁方式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。除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。交流发电机的工作原理他励过程在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。交流发电机的工作原理自励过程：随转速提高，发电机电动势逐渐升高并对外输出电能(一般怠速时发电机就能对外供电)。当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给磁场绕组生磁发电。交流发电机的工作原理3.内搭铁交流发电机励磁电路交流发电机的工作原理交流发电机的工作特性，是指发电机工作时，端电压U、输出电流Ｉ与转速ｎ之间的关系。一、空载特性空载特性是指发电机空载（即Ｉ＝0）时，发电机端电压U与转速ｎ之间的关系。U与n成线性关系他励自励交流发电机的工作特性当发电机转速一定时，输出电压Ｕ随输出电流Ｉ的变化规律。在转速一定时，端电压随输出电流的增加而下降，当输出电流超过一定值后，电压和电流同时下降（拐点处）。当发电机在高速旋转时，如果突然失去负载，端电压将瞬时增大，整流器及调节器中的电子元件造成损坏。二、外特性在发电机输出电压U一定时（通常12V发电机保持在14V），发电机负载电流Ｉ与转速ｎ之间的关系称为输出特性或负载特性。Ie输出电流Ｉ将随转速ｎ升高而增大，当转速超过一定值时，电流增加的速率减慢，并趋于稳定，此时的电流为最大输出电流。三、输出特性（负载特性）电压调节器交流发电机必须配用电压调节器。Ø电压调节器功用：使交流发电机输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。防止发电机电压过高而烧坏用电设备和导致蓄电池过量充电，同时也防止发电机电压过低而导致用电设备工作失常和蓄电池充电不足。一、电压调节器的工作原理交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值为Eφ==CeФnEφ—感应电动势（V）；Ce—电机结构常数；Ф—每极磁通（Wb）；n—转速（r/min）原理：以转速为基础，通过改变励磁电流，来维持发电机的输出电压保持恒定。电压调节器二、电压调节器的分类分类：A.按工作原理可分为：触点式电压调节器晶体管调节器集成电路调节器电脑控制调节器B.按搭铁极性可分为：内搭铁型调节器、外搭铁型调节器，分别配内搭铁型发电机和外搭铁型发电机。目前国内外大多数汽车上，均装有充电指示灯(属于报警装置)，用来监测充电系统的工作情况。一般情况下，当接通点火开关时，充电指示灯亮，而当发动机起动后，交流发电机正常工作时，充电指示灯熄灭(只有极个别的车型例外，如天津大发)。因此，当发动机正常工作时，充电指示灯突然发亮，则表示充电系统有故障。提醒驾驶员注意及时维修。充电指示灯的控制电路二、利用二极管控制充电指示灯（如法国沃尔沃）1.当点火开关S闭合时，励磁电路如下(他励)：蓄电池正极→点火开关S→充电指示灯→调节器→发电机励磁绕组→搭铁。这时，充电指示灯亮。充电指示灯的控制电路2.当发动机起动后，发电机的输出电压高于蓄电池的电动势，二极管VD导通，同时，VD将充电指示灯短路，充电指示灯熄灭，表示发电机正常工作。蓄电池的充电电路为：发电机的火线接线柱B→VD→蓄电池正极。励磁电路为(自励)：发电机的火线接线柱B→调节器→发电机励磁绕组→搭铁。充电指示灯的控制电路