第一章車載電源

學習目標

掌握蓄電池的功用、結構、工作原理掌握蓄電池的充、放電特性及充電方法掌握蓄電池的容量、影響容量的因素掌握交流發(fā)電機和調節(jié)器的結構、工作原理和工作特性第一章車載電源

學習內容：

第一節(jié)概述第二節(jié)蓄電池第三節(jié)交流發(fā)電機及調節(jié)器第四節(jié)電源系統的使用第一節(jié)概述

一、汽車電源的組成與要求

1組成：

汽車的電源由蓄電池與發(fā)電機并聯組成。一、汽車電源的組成與要求2發(fā)電機功用：

在發(fā)電機工作時，由發(fā)動機帶動發(fā)電機向用電設備提供電能。3蓄電池功用有：

（1）發(fā)動機起動時，向起動機和點火系統供電；

（2）發(fā)動機低速運轉時，向用電設備和發(fā)電機磁場繞組供電；

（3）發(fā)動機中、高速運轉時，將發(fā)電機剩余電能轉化為化學能儲存起來；

（4）發(fā)電機過載時，協助發(fā)電機向用電設備供電；

（5）蓄電池相當于一個大電容器，能吸收電路中出現的瞬時過高電壓，保護電子元件，保持汽車電器系統電壓穩(wěn)定。

動畫一、汽車電源的組成與要求4對蓄電池的要求：

起動發(fā)動機時，蓄電池在5～10S內，要向起動機連續(xù)供給強大電流（汽油機200～600A，柴油機800～1000A），因此，對蓄電池的要求是：內阻小，充電性能良好，使用壽命長，維護方便，容量大，有足夠的起動能力。5對發(fā)電機的要求：

電壓穩(wěn)定，體積小，故障率低，發(fā)電效率高，重量輕，使用壽命長等。二汽車電源的現狀與發(fā)展1、蓄電池

蓄電池可分為堿性蓄電池、酸性和中性蓄電池三大類。汽車上一般采用鉛酸蓄電池，其主要目的使起動發(fā)動機。車用蓄電池可分為以下4種：濕荷電蓄電池、干荷電蓄電池、少維護蓄電池和免維護蓄電池。2、發(fā)電機與調節(jié)器

硅整流交流發(fā)電機；電子調節(jié)器。3、汽車電器系統的電壓12、24伏已不適應，向42伏發(fā)展。

第二節(jié)蓄電池一、蓄電池的基本原理1蓄電池電動勢的建立2蓄電池的放電過程3蓄電他的充電過程＋－H2SO4＋H2OPbO2＋H2O→Pb(OH)4Pb↓Pb++＋2e－0.1VPb++++＋4OHˉ←Pb(OH)4＋2.0VE＝2.0－(－0.1)＝2.1Ｖ第二節(jié)蓄電池－＋Pb－2e↓Pb++2H2SO4SO4--SO4-

-4H+PbSO42e→←If2H2OPbO2Pb(OH)44OH-Pb++++4H2O2e＋Pb++PbSO4放電過程中，電解液中消耗的是H2SO4，生成的是H2O。正負極板上活性物質分別生成PbSO4。完全放電，活性物質利用率20～30%。第二節(jié)蓄電池充電過程中，電解液中消耗的是水，生成的是硫酸。PbSO4PbSO44H2O＋―Pb++SO4－－Pb++SO4－－2e＋Pb＋―2H+2H+4OH－―2eIc→←2ePb++++Pb(OH)4PbO22H2OH2SO4H2SO4正負極板上的硫酸鉛，分別被還原成活性物Pb、PbO2。充電接近終了，多余的電能電解水：2H2O→2H2↑＋O2↑。第二節(jié)蓄電池PbO2+2H2SO4+Pb放電充電PbSO4+2H2O+PbSO4正極板電解液負極板正極板電解液負極板充、放電總反應方程式：第二節(jié)蓄電池

二、蓄電池的構造1、極板與極板組2、隔板3、電解液4、殼體及其它5、蓄電池的型號第二節(jié)蓄電池

1、極板與極板組

（1）功用

極板是蓄電池的核心部分，蓄電池充放電過程中，電能與化學能的相互轉換依靠極板上的活性物質與電解液中的硫酸的化學反應來實現。極板分正、負極板兩種。

（2）組成

1）柵架由柵架和活性物質組成，柵架鉛銻合金澆鑄而成。銻可以提高機械強度和澆鑄性能。但是銻會加速氫的析出而加速電解液的消耗，還會引起蓄電池自放電和柵架腐爛，縮短蓄電池使用壽命。目前，多采用鉛—低銻合金柵架或鉛—鈣—錫合金柵架。

為降低蓄電池內阻，改善起動性能，現代汽車蓄電池采用了放射型柵架。

第二節(jié)蓄電池

1、極板與極板組

2）活性物質

正極板上的活性物質為二氧化鉛（PbO2），深棕色

負極板上的活性物質為海綿狀純鉛（Pb），深灰色3）極板組

一片正極板和一片負極板浸入電解液中，可得到2V左右的電動勢，為增大蓄電池容量，常將多片正、負極板分別并聯組成正、負極板組。正極板的強度較低，所以在單格電池中，負極板總比正極板多一片。第二節(jié)蓄電池

二、蓄電池的構造2、隔板（1）功用在正負極板間起絕緣作用，使電池結構緊湊。（2）特征1）隔板有許多微孔，可使電解液暢通無阻。

2）隔板一面平整，一面有溝槽，溝槽面對著正極板，且與底部垂直，使充放電時，電解液能通過溝槽及時供給正極板，當正極板上的活性物質PbO2脫落時能迅速通過溝槽沉入容器底部。

第二節(jié)蓄電池二、蓄電池的構造

3、電解液由純硫酸與蒸餾水按一定比例配置而成，加入每個單格電池中。（1.24～1.30g/cm3）

電解液應符合標準，含雜質會引起自放電和極板潰爛，從而影響蓄電池壽命。

第二節(jié)蓄電池二、蓄電池的構造4、殼體及其它殼體用于盛裝電解液和極板組。外殼應耐酸、耐熱、耐振動沖擊。

外殼由橡膠外殼和聚丙烯塑料兩種，普遍采用的是塑料外殼，其有殼壁薄、質量輕、易于熱封合、生產效率高等優(yōu)點。

外殼為整體式結構，殼內間壁分成3個或6個互不相通的單格。蓄電池單格電池之間均用鉛質聯條串聯。

第二節(jié)蓄電池

5、蓄電池的型號機械工業(yè)部JB2599-85《鉛蓄電池產品型號編制方法》標準規(guī)定，蓄電池的型號為：第I部分表示串聯的單格電池數，用阿拉伯數字表示，蓄電池的標準電壓是該數字的2倍。

第II部分表示電池類型和特征，用兩個漢語拼音字母表示。第一個字母為“Q”表示起動型鉛蓄電池。第二個字母表示電池結構特征。如：干荷蓄電池用“A”表示；薄型極板用“B”表示；免（無）維護蓄電池用“W”表示。

第III部分表示額定容量，指20h率額定容量，用阿拉伯數字表示，單位為A·h，單位略去不寫。在其后用一個字母表示特殊性能，如：高啟動率用“G”表示；塑料槽用“S”不是；用“D”表示低溫啟動性好。

6-QA-100蓄電池即是6個單格電池額定電壓12伏起動型干荷蓄電池額定容量100A·h第二節(jié)蓄電池第二節(jié)蓄電池三、蓄電池的工作特性1、蓄電池的靜止電動勢蓄電池處于靜止狀態(tài)時，正負極板之間的電位差（即開路電壓）稱為靜止電動勢。

在密度為1.11～1.30g/cm3范圍內。

Ej=0.84+ρ25℃（V）

其中，ρ25℃（V）為25°C時電解液的相對密度：ρ25℃=ρT+0.00075（T-25）

第二節(jié)蓄電池三、蓄電池的工作特性2、蓄電池內阻：極板電阻、隔板電阻、電解液電阻和串聯單格電他的連條電阻等。

1）極板內阻：很小，隨活性物質的變化而變化，充電時變小，放電時變大。

2）隔板內阻:與材料有關。

3）電解液內阻：溫度升高，內阻下降；內阻與密度關系密度。

4）聯條內阻：很小，為定值。第二節(jié)蓄電池三、蓄電池的工作特性

3蓄電池的放電特性：蓄電池的放電特性是指以恒定的電流I放電時，蓄電池端電壓U、電動勢E和電解液密度r隨放電時間的變化規(guī)律。4蓄電池的充電特性：蓄電池的充電特性是指以恒定的電流I充電時，蓄電池充電電壓U、電動勢E及電解液密度r等隨充電時間變化的規(guī)律。第二節(jié)蓄電池蓄電池恒流放電特性曲線（1）開始放電階段端電壓由迅速下降,極板孔隙內硫酸迅速消耗，電解液密度迅速下降，濃差極化增大，端電壓迅速下降。（2）相對穩(wěn)定階段端電壓緩慢下降,極板孔隙外向孔隙內擴散的硫酸與孔隙內消耗的硫酸達到動態(tài)平衡，端電壓緩慢下降。（3）迅速下降階段濃差極化、顯著增大，端電壓迅速下降。第二節(jié)蓄電池蓄電池的放電終了的特征單格電池電壓下降到終止電壓1.75V。電解液相對密度下降到最小許可值1.11g/cm3。第二節(jié)蓄電池蓄電池恒流充電特性曲線（1）充電開始階段開始充電時，孔隙內迅速生成硫酸，濃差極化增大，端電壓迅速上升。（2）穩(wěn)定上升階段硫酸生成的速度與擴散速度達到平衡時，端電壓隨整個容器內電解液密度變化而緩慢上升。（3）充電末期電壓迅速上升到2.7V左右，且穩(wěn)定不變。第二節(jié)蓄電池蓄電池的滿電的特征端電壓上升到最大值2.7V，并在2h～3h內不在增加。電解液相對密度上升到最大值1.27g/cm3。蓄電池內產生大量氣泡。第二節(jié)蓄電池四、蓄電池的容量及影響因素1、蓄電池的容量蓄電池的容量是指蓄電池在允許放電的范圍內所輸出的電量?？捎上率奖硎荆菏街校篊—蓄電池的容量（A·h）；i—放電電流（A）；t—放電時間（h）。第二節(jié)蓄電池（1）額定容量：

用20h率容量表示。國標GB5008.1-2005《起動用鉛蓄電池技術條件》規(guī)定：

將完全充足電的新蓄電池，在電解液溫度為25℃條件下，以20h放電率的放電電流（0.05C20）連續(xù)放至單池平均電壓降到1.75V時，輸出的電量稱為額定容量。

第二節(jié)蓄電池（2）儲備容量

國標GB5008.1-2005《起動用鉛蓄電池技術條件》規(guī)定：

將完全充足電的蓄電池，在25℃條件下，以25A恒流放電直至單池平均電壓降到1.75V時的放電時間。單位為分鐘（min）。第二節(jié)蓄電池2、影響蓄電池容量的因素(a)極板的構造:極板的面積大，參與電化學反應的活性物質就多，其容量也就大；普通蓄電池一般只利用了20％一30％的活性物質，因此采用薄形極板、增加極板的片數及提高活性物質的孔率，均能提高蓄電池的容量。第二節(jié)蓄電池2、影響蓄電池容量的因素(b)放電電流第二節(jié)蓄電池

(c)電解液的溫度:電解液溫度低，其粘度大，滲透能力下降，造成容量降低。此外，溫度越低，電解液的溶解度與電離度也越低，這又加劇了容量的下降。第二節(jié)蓄電池四、蓄電池的容量及影響因素(d)電解液的密度:電解液的密度過低時會因為離子數量少而導致容量下降；電解液密度過高則又會因為其粘度增大、滲透能力降低、內阻增大、極板容易硫化而導致容量下降。第二節(jié)蓄電池五、蓄電池常見故障及其排除

1．極板硫化極板硫化是指極板上產生了白色、堅硬不容易溶解的粗晶粒PbSO4。

(1)故障現象(2)故障原因(3)處理措施第二節(jié)蓄電池五、蓄電池常見故障及其排除

2．自放電

在未接通外電路時，蓄電池的電能自行消耗即稱之為自放電.

(1)故障現象(2)故障原因(3)處理措施第二節(jié)蓄電池五、蓄電池常見故障及其排除

3．活性物質早期脫落

活性物質早期脫落是指因使用不當而造成蓄電池極扳上的活性物質大量脫落的現象。

(1)故障現象(2)故障原因(3)處理措施第二節(jié)蓄電池六、蓄電池維護與使用

1．蓄電池的維護(1)定期進行蓄電池的外觀檢查(2)及時檢查電解液的液面高度

(3)定期檢查蓄電池的放電程度(4)定期對蓄電池進行補充充電第二節(jié)蓄電池六、蓄電池維護與使用2．蓄電池技術狀況檢查方法(1)電解液液面的檢查目測：電解液液面應在蓄電池外殼上、下液面線之間。用玻璃觀管測量：電解液液面應高出蓄電池極板10～15mm。第二節(jié)蓄電池六、蓄電池維護與使用2．蓄電池技術狀況檢查方法(2)放電程度的檢查（見圖）綠色區(qū)域，狀態(tài)良好黃色區(qū)域，存電不足紅色區(qū)域，更換蓄電池。3．冬季使用注意事項(1)適當調高電解液密度(2)保持蓄電池處于充足電狀態(tài)(3)應在充電時加注蒸餾水(4)注意蓄電池的保溫預熱高率放電計

錄像第二節(jié)蓄電池七、蓄電池的充電1、充電方法蓄電池的充電方法可分定流充電、定壓充電和脈快速充電等三種不同的充電方法，可根據具體情況選擇充電方法。(1)定流充電(2)定壓充電(3)脈沖快速充電七、蓄電池的充電（1）定流充電在充電過程中，充電電流恒定不變（通過調整電壓，保證電流不變）。優(yōu)點：充電電流可任意選擇，有益于延長蓄電池壽命，可用于初充電和去硫化充電。缺點：充電時間長，且需要經常調整充電電流。兩階段充電法，在第一階段用較大電流充電，當單格電池電壓升到2.4V，電解液開始產生氣泡，將充電電流減小一半進行第二階段恒流充電，直到蓄電池完全充足電為止。七、蓄電池的充電(2)定壓充電在充電過程中，充電電壓恒定不變。是蓄電池在汽車上由發(fā)電機對其充電的方法。優(yōu)點為：充電速度快，充電時間短，充電電流IC會隨著電動勢E的上升，而逐漸減小到零，使充電自動停止，不必人工調整和照管。缺點是：充電電流大小不能調整，所以不能保證蓄電池徹底充足電，也不能用于初充電和去硫化充電。對于就車使用的蓄電池，為了防止其產生硫化故障，必須定期（每兩個月）拆下用改進恒流充電的方法充電一次。七、蓄電池的充電(3)脈沖快速充電以脈沖大電流充電來實現快速充電的方法。大電流恒流充電IC=（0.8～1）C20至單池電壓升至2.4V；停充25ms；反向脈沖充電IC=（1.5～3.0）C20，t=150～1000us；后停充25ms，正向脈沖充電，如此循環(huán)，直至充足電。3、充電的種類初充電、補充充電、循環(huán)鍛煉充電、去硫化充電（1）初充電對新蓄電池或更換極板后的蓄電池進行的首次充電?；謴托铍姵卦诖娣牌陂g，極板上部分活性物質緩慢放電和硫化而失去的電量。初充電的特點：充電電流小，充電時間長，必須徹底充足。七、蓄電池的充電3、充電的種類（2）補充充電蓄電池使用后的充電。需補充充電情況：1）啟動無力時（非機械故障）；2）前照燈燈光暗淡，表示電力不足時；3）電解液密度下降到1.20g/cm3以下時；4）冬季放電超過25%，夏季放電超過50%時；七、蓄電池的充電3、充電的種類（3）循環(huán)鍛煉充電充電方法是先用補充充電或間歇過充電將蓄電池充足電，然后，以20h放電率方完電，再用補充充電法充足電即可使用。蓄電池在使用中常處于部分放電的狀態(tài)，參加化學反應的活性物質有限，為迫使相當于額定容量的活性物質都能參加工作，以避免活性物質由于長期不參與化學反應而收縮，每隔一段時間（如：3個月）應對蓄電池進行一次循環(huán)鍛煉充電。

七、蓄電池的充電3、充電的種類（4）去硫化充電方法如下：1）倒出電解液，加入蒸餾水沖洗兩次后，再加入蒸餾水；2）用IC=C20/30（A）的電流進行充電，當密度上升到1.15g/cm3時，倒出電解液，再加蒸餾水繼續(xù)充電，直至密度不再上升；3）以10h率放電電流放電至單池電壓降到1.75V時，再進行上述充電。反復進行以上過程，直至輸出容量達到額定容量的80%以上，即可使用。七、蓄電池的充電八、改進型鉛酸蓄電池在極板組干燥狀態(tài)下，可較長時間保持在制造過程中所得電荷的蓄電池稱之為干荷電蓄電池。

(1)干荷電蓄電池(2)濕荷電蓄電池(3)膠體蓄電池(4)免維護蓄電池（1）干荷蓄電池極板處于干燥的已充電狀態(tài)和無電解液貯存的蓄電池。干荷蓄電池加足電解液后，靜放20～30min即可使用。工藝特點：在負極板的鉛膏中加入抗氧化劑；在化成過程中，有一次深度放電或反復充放電循環(huán)；負極板在化成過程中進行水洗和浸漬；正負極板和隔板用特殊工藝干燥處理。

提高了負極板上的海綿狀純鉛的憎水性和抗氧化性。（2）濕荷蓄電池在負極板的鉛膏中加入抗氧化劑；在化成過程中，有一次深度放電或反復充放電循環(huán)；負極板在化成過程中進行水洗和浸漬；正負極板和隔板用特殊工藝干燥處理。

（3）膠體電解質蓄電池在膠體電解質蓄電池中，電解質是經過凈化的硅酸鈉溶液與硫酸水溶液混合后凝結成的稠狀膠體物質。其優(yōu)點是：電解液不會濺出；在使用維護和運輸中，活性物質不易脫落；可延長使用壽命20%；使用中無須調整密度，只需添加蒸餾水。其缺點是：膠體電解質電阻較大，內阻增加，容量降低；與極板接觸不均勻，自放電較嚴重。（4）免維護蓄電池

免維護蓄電池的結構特點：極板柵架采用鉛鈣錫合金制成，消除了銻的副作用；采用袋式聚氯乙烯隔板，可避免活性物質脫落、極板短路；采用新型安全通氣裝置；外殼由聚丙烯塑料制成，槽底無筋條免維護電池的優(yōu)點：使用中不需加水自放電少耐過充電性能好使用壽命長作業(yè)1.汽車電器設備有幾部分組成？2.汽車電器設備有哪些特點？3.簡述蓄電池結構及其功用。4.簡述蓄電池的工作原理和工作特性。5.什么是蓄電池的容量？其影響因素有哪些？6.簡述免維護蓄電池、干荷蓄電池的結構特點。7.如何正確的使用和維護蓄電池？8.簡述蓄電池有哪些常見故障及相應的排除方法。9.簡述不同充電方法的優(yōu)缺點。10.簡述各種不同充電種類的特點。第三節(jié)交流發(fā)電機及調節(jié)器一交流發(fā)電機的工作原理二交流發(fā)電機的結構三交流發(fā)電機的工作特性四交流發(fā)電機的調節(jié)器作用與原理五觸點式調節(jié)器六電子調節(jié)器七發(fā)電機充電指示燈控制電路八交流發(fā)電機及調節(jié)器檢修九其他類型發(fā)電機一交流發(fā)電機的工作原理了解交流發(fā)電機的功用、分類；掌握發(fā)電機的結構、工作原理及檢測維修方法；掌握汽車充電系的組成、電路及檢測維修方法；了解調節(jié)器的工作原理；掌握調節(jié)器的檢測方法一交流發(fā)電機的原理1、電動勢的產生：一交流發(fā)電機的原理

（1）在發(fā)電機內部有一個由發(fā)動機帶動轉子（旋轉磁場）（2）磁場外有一個定子繞組,繞組有3組線圈(3相繞組)，3相繞組彼此相隔120度（3）當轉子旋轉時，旋轉的磁場使固定的電樞繞組切割磁力線（或者說使電樞繞組中通過的磁通量發(fā)生變化）而產生電動勢。一交流發(fā)電機的原理其中：ω-電角速度

Eφ-每相電動勢的有效值定子3相繞組感生電動勢的大小為：一交流發(fā)電機的原理式中：f-交流電動勢的頻率（Hz）

p-磁極對數

n-發(fā)電機轉速（r/min）K-繞組系數，采用整距集中繞組時，K=1N-每相繞組匝數

Фm–每極磁通的幅值（Wb）一交流發(fā)電機的原理二極管的導通原則:當三只二極管負極端相連時，正極端電位最高者導通；當三只二極管正極端相連時，負極端電位最低者導通。2整流原理：（1）二極管導通情況

一交流發(fā)電機的原理2整流原理：（1）二極管導通情況

動畫當三只二極管負極端相連時，正極端電位最高者導通；

當三只二極管正極端相連時，負極端電位最低者導通。

(2)發(fā)電機的端電壓：發(fā)電機輸出的直流電壓平均值為：

U=1.35UL=2.34UΦ

一交流發(fā)電機的原理一交流發(fā)電機的原理有的發(fā)電機具有中性點接線柱，如圖是從三相繞組的中性點引出來的，標記為“N”。輸出電壓為UN，稱為中性點電壓。中性點電壓的瞬時值是一個三次諧波電壓，中性點電壓的平均值為發(fā)電機輸出電壓（平均值）的一半，即：

UN=U/2

（3）發(fā)電機的中性點電壓：一交流發(fā)電機的原理1、他激2、自激3、勵磁方式：

動畫

動畫調節(jié)器二、交流發(fā)電機的結構1轉子2定子3整流器4端蓋及電刷組件5交流發(fā)電機的型號二、交流發(fā)電機的結構1轉子是用來建立磁場的。由兩塊爪極、激磁繞組、軸、滑環(huán)和磁軛等組成。1轉子當兩集電環(huán)通入直流電時（通過電刷），磁場繞組中就有電流通過，并產生軸向磁通，使爪極一塊被磁化為N極，另一塊被磁化為S極，從而形成六對相互交錯的磁極。當轉子轉動時，就形成了旋轉的磁場。2、定子定子的功用是產生交流電。定子由定子鐵心和定子繞組組成。定子鐵心由內圈帶槽的硅鋼片疊成，定子繞組的導線就嵌放在鐵心的槽中。定子繞組有三相，三相繞組采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能產生三相交流電。2、定子三相繞組繞制原則：1.每相繞組的線圈個數和每個繞組的線圈匝數必須相等。2.每個線圈的節(jié)必須相等。3.三相繞組的始邊在定子槽內的排列必須相互間隔120o電角度。3、整流器由六只硅整流二極管組成的三相橋式整流電路。正極管子：元件板上。負極管子：后端蓋上。元件板必須與后端蓋絕緣，并固定在后端蓋上用螺栓引至后端蓋外部作為發(fā)電機的火線接柱，標記為“B”（“A”、“+”、或“電樞”）。

4端蓋及電刷組件

端蓋一般分兩部分（前端蓋和后端蓋），起固定轉子、定子、整流器和電刷組件的作用。端蓋一般用鋁合金鑄造，一是可有效的防止漏磁，二是鋁合金散熱性能好。后端蓋上裝有電刷組件，有電刷、電刷架和電刷彈簧組成。電刷的作用是將電源通過集電環(huán)引入磁場繞組。

1.產品代號

2.電壓等級代號

3.電流等級代號

4.設計序號

5.變形代號

5交流發(fā)電機的型號14235根據中華人民共和國汽車行業(yè)標準QC/T73-93《汽車電器設備產品型號編制方法》的規(guī)定，汽車交流發(fā)電機型號組成如下：5交流發(fā)電機的型號1.產品代號

JF—普通JFZ—整體式JFB—帶泵JFW—無刷

2.電壓等級代號

1—12V系統，2—24V系統，6—6V系統

3.電流等級代號

電流等級代號用一位阿拉伯數字表示，其含義如下表所示：

4.設計序號

用1～2位阿拉伯數字表示產品設計的先后順序。

5.變形代號

交流發(fā)電機以調整臂位置作為變形代號，從驅動端看，調整臂在左邊用Ｚ表示，在右端用Ｙ表示，在中間不加標記。三、交流發(fā)電機的工作特性交流發(fā)電機的工作特點是轉速變化范圍大，對于一般汽油發(fā)動機來說，其轉速變化約為1：8，柴油機約為1：5，因此分析汽車用交流發(fā)電機的特性必須以轉速的變化為基礎交流發(fā)電機的特性有空載特性、外特性和輸出特性，其中以輸出特性最為重要。三、交流發(fā)電機的工作特性1．空載特性

空載特性是研究發(fā)電機在空載運行時，其端電壓隨轉速變化的關系，即I＝0時，U=f（n）的曲線，如圖所示。三、交流發(fā)電機的工作特性2、外特性外特性是研究當發(fā)電機轉速一定時，其端電壓與輸出電流的關系，即n=常數時，U=f（I）的曲線，如圖所示。從外特性曲線可以看出發(fā)電機電壓受負載影響的程度：如果發(fā)電機在高速運轉時，突然失去負載，發(fā)電機電壓會突然升高，致使發(fā)電機及調節(jié)器等內部電子元件有被擊穿的危險。

3、輸出特性輸出特性是指在發(fā)電機端電壓U不變（對12V系列的交流發(fā)電機規(guī)定為14V，對24V系列的交流發(fā)電機規(guī)定為28V）。輸出電流與轉速之間的關系，即U=常數時，I＝f（n）的函數關系。三、交流發(fā)電機的工作特性輸出特性發(fā)電機達到額定電流IA時的轉速定為額定轉速，圖中用n2表示，額定電流一般定為最大輸出電流的2／3?？蛰d轉速與額定轉速是測試交流發(fā)電機性能的重要依據。四、交流發(fā)電機調節(jié)器作用與原理由于交流發(fā)電機的轉子是由發(fā)動機通過皮帶驅動旋轉的，且發(fā)動機和交流發(fā)電機的速比為1.7～3，因此交流發(fā)電機轉子的轉速變化范圍非常大，這樣將引起發(fā)電機的輸出電壓發(fā)生較大變化，無法滿足汽車用電設備的工作要求。為了滿足用電設備恒定電壓的要求，交流發(fā)電機必須配用電壓調節(jié)器，使其輸出電壓在發(fā)動機所有工況下基本保持恒定。1．交流發(fā)電機調節(jié)器的作用四、交流發(fā)電機調節(jié)器作用與原理2、調節(jié)器的基本原理交流發(fā)電機的三相繞組產生的相電動勢的有效值：

E=CeФn（V）

Ce為發(fā)電機的結構常數，

n為轉子轉速，

Ф為轉子的磁極磁通。交流發(fā)電機所產生的感應電動勢與轉子轉速和磁極磁通成正比。當轉速升高時，E增大，輸出端電壓升高，當轉速升高到一定值時（空載轉速以上），輸出端電壓達到極限，要想使發(fā)電機的輸出電壓不再隨轉速的升高而上升，只能通過減小磁通Ф來實現。又磁極磁通Ф與勵磁電流成正比，減小磁通Ф也就是減小勵磁電流。四、交流發(fā)電機調節(jié)器作用與原理調節(jié)器的工作原理是：調節(jié)器動作的控制參量為發(fā)電機電壓，即當發(fā)電機的電壓達設定的上限位U2時，調節(jié)器動作，使磁場繞組的勵磁電流If下降或斷流，從而減弱蹋極磁通量，致使發(fā)電機電壓下降，當發(fā)電機電壓下降至設定的下限值U1時，調節(jié)器又動作，使If增大，蹋通量加強，發(fā)電機電壓又上升，當發(fā)電機的電壓上升至U2時又重復上述過程，使發(fā)電機的電壓在設定的范圍內波動．五、觸點式調節(jié)器1．觸點式調節(jié)器的基本工作原理觸點式調節(jié)器以電磁振動的方式工作，通過電磁鐵控制觸點的開閉來控制磁場繞組的勵磁電流，實現對發(fā)電機電壓的調節(jié)。

動畫五、觸點式調節(jié)器

(1)調節(jié)器工作范圍與觸點火花問題觸點式電壓調節(jié)器解決觸點火花與調節(jié)范圍之間矛盾的辦法是采用雙觸點或單觸點加滅弧電路。五、觸點式調節(jié)器五、觸點式調節(jié)器

(2)觸點振動頻率過低問題

由于觸點部分有機械慣性及電磁線圈的磁滯性、致電壓脈動頻率過低而影響用電設備的正常使用。觸決觸點振動頻率過低問題從兩方面入手。①減小機械慣性，即采用薄而輕的銜鐵，并將其一端做成三角形或半圓形，使重心靠近支點而減小轉動慣量。②減小電磁線圈的磁滯性，在電路中增設一加速電阻Rjs以加速退磁。五、觸點式調節(jié)器

增設加速電阻后，在觸點閉合時，Ijs就是通過電磁線圈的電流Ijs，由于電磁線圈的電阻較大，因此加速電阻Rjs上的電壓降就很小。當觸點斷開時，磁場繞組的勵磁電流也通過Rjs，因而使加速電組Rjs上的電壓降突然增大，加在電磁線圈上的電壓迅速下降，電磁線圈迅速退磁，使觸點迅速閉合，從而使觸點的振動頻率加快。五、觸點式調節(jié)器(3)溫度變化對調節(jié)電壓的影響問題當溫度升高時，電磁線圈的電阻會隨之增大．在相同的電壓下其磁化電流減小、磁力減弱，因此需要比溫度低時要高的電壓才能吸動觸點。即調節(jié)電壓將會隨溫度的上升而升高。用如下方法解決溫度變化的影響：

①采用溫度補償電阻；②利用磁分路。五、觸點式調節(jié)器3．雙觸式電壓調節(jié)器(1)雙觸點式電壓調節(jié)器的基本原理五、觸點式調節(jié)器3．雙觸式電壓調節(jié)器

FT－61型電壓調節(jié)器第一級調節(jié)的轉速范圍較小，第二級調節(jié)的轉速范圍較大，因此適用于與高轉速的交流發(fā)電機配用。

五、觸點式調節(jié)器

4．加滅弧電路的單觸點式調節(jié)器

(1)退磁回路的作用原理退磁回路由扼流線圈L和二極管VD組成，L繞在調節(jié)器電磁線圈X的外面。L通電時，產生的磁力與x的磁力相消。當觸點K打開時，磁場繞組因勵磁電流突然減小而產生自感電動勢，其感應電流通過VD、L構成回路。(2)滅弧電容的作用原理

電容通過扼流線圈L與觸點并聯，利用電容兩端電壓不能突變的特點吸收磁場繞組的自感電動勢，進一步減小觸點斷開時的火花。六、電子調節(jié)器

1．電子調節(jié)器的基本原理(1)電壓調節(jié)的工作原理：利用三極管的開關特性，通過三極管導通和截止相對時間的變化來調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。

動畫六、電子調節(jié)器

發(fā)電機電壓通過R1、R2組成的分壓器．將一定比例的電壓加于穩(wěn)壓管vs、vs根據發(fā)電機電壓的變化而導通或截止，VT1的導通或截止由vs三控制；三極管VT2用于控制勵磁電流，VT2導通時，發(fā)電機磁場繞組勵磁回路通路，VT2截止時，勵磁回路則斷路。

六、電子調節(jié)器六、電子調節(jié)器

六、電子調節(jié)器

3．集成電路電壓調節(jié)器

所謂集成電路電壓調節(jié)器是指用若干電子元件集成在基片上，具有發(fā)電機電壓調節(jié)全部或部分功能的芯片所構成的電子調節(jié)器。集成電路電壓調節(jié)器多裝于發(fā)電機的內部，這種發(fā)電機也被稱之為整體式發(fā)電機。特點：其結構緊湊、體積小、電壓調節(jié)精度高、故障率低。集成電路電壓調節(jié)器根據電壓信號輸入的方式不同，可分為發(fā)電機電壓檢測方式和蓄電池電壓檢測方式兩類。(1)發(fā)電機電壓檢測方式六、電子調節(jié)器(2)蓄電池電壓檢測方式六、電子調節(jié)器七、發(fā)電機充電指示燈控制電路1充電指示燈的作用

在某些充電系電路中，接有充電指示燈，其作用是：

①指示發(fā)電機是否有故障；

②警告駕駛員停車后關斷點火開關。2充電指示燈的控制方式

(1)利用發(fā)電機中點電壓的繼電器控制方式；(2)利用發(fā)電機端電壓的繼電器控制方式(3)發(fā)電機端電壓直接控制方式七、發(fā)電機充電指示燈控制電路(1)利用發(fā)電機中點電壓的繼電器控制方式1）雙觸點充電指示燈繼電器七、發(fā)電機充電指示燈控制電路2)單觸點式充電指示燈繼電器七、發(fā)電機充電指示燈控制電路(2)利用發(fā)電機端電壓的繼電器控制方式七、發(fā)電機充電指示燈控制電路1)九管整流控制方式(3)發(fā)電機端電壓直接控制方式七、發(fā)電機充電指示燈控制電路2)六管整流控制方式八、交流發(fā)電機及調節(jié)器的檢修1．交流發(fā)電機的檢修交流發(fā)電機電氣部分的故障主要有以下幾項：①整流二極管燒壞而使發(fā)電機電壓過低，造成充電電流過小或不充電。②發(fā)電機磁場繞組或電樞繞組有短路、斷路或搭鐵而使發(fā)電機發(fā)電電壓過低或不發(fā)電。③電刷與滑環(huán)接觸不良而使磁場繞組勵磁電流過小或無勵磁電流，造成發(fā)電機電壓過低或不發(fā)電。八、交流發(fā)電機及調節(jié)器的檢修(1)交流發(fā)電機解體前的檢查

通過各種不解體檢測方法、以確定發(fā)電機是否有故降和故降的大致部位。1)檢測交流發(fā)電機各接柱之間的電阻2)檢測交流發(fā)電機輸出電壓波形3)交流發(fā)電機的試驗

①空載試驗：使發(fā)電機轉速逐漸升高，待電壓開始增大(發(fā)電機電壓高于蓄電池電壓)時，并繼續(xù)懾慢提高發(fā)電機的轉速。當電壓升至額定電壓時，發(fā)電機的轉速即為空載轉速。②負載試驗；搞得空載轉速后，在逐漸增大負載的同時，提高發(fā)電機的轉速．以保持電壓穩(wěn)定在額定值，當電流達到額定值時，發(fā)電機的轉速即

錄像八、交流發(fā)電機及調節(jié)器的檢修

(2)交流發(fā)電機解體后的檢修

1)整流二極管的檢修2)磁場繞組的檢測用萬用表測量兩滑環(huán)之間的電阻；用萬用表測量滑環(huán)與轉子鐵心(或轉子軸)之間的電阻。3)電樞繞組的檢測用萬用表測量電樞繞組3個引線之間的電阻，如果電阻值無窮大，則說明電電樞繞組開路。八、交流發(fā)電機及調節(jié)器的檢修2．調節(jié)器的檢修

(1)觸點式調節(jié)器的檢修與調整

觸點式調節(jié)的主要檢修內容如下。①檢查觸點有無燒蝕、氧化。觸點輕微撓蝕，可用“00”號砂紙打磨并清潔后繼續(xù)使用，如果燒蝕比較嚴重或觸點的厚度小于0.4mm，則予以更換。②檢查調節(jié)器線圈和電阻。如果調節(jié)器線圈有斷路、短路，各電阻斷路，應予以更換。③調節(jié)器各部間隙的檢查與調整。雙觸點調節(jié)器除銜鐵與鐵心之間的氣除外，高速觸點間隙也是檢查和調整的內容。。④調節(jié)電壓的檢查與調整。八、交流發(fā)電機及調節(jié)器的檢修(2)電子式調節(jié)器的檢修

電子調節(jié)器可通過二個可調的直流電源(輸出電壓：0～30V，輸出電流3A)和一個測試燈泡(12V或24V，20W)對其進行檢驗。

錄像九、其他類型的發(fā)電機1、無刷交流發(fā)電機

無刷交流發(fā)電機分為爪極式、勵磁機式、感應式和永磁式等幾種。

（1）爪極式無刷交流發(fā)電機

磁場繞組是靜止的，它通過一個磁軛托架固定在后端蓋上，所以不再需要電刷。兩個爪極中只有一個爪極直接固定在電機轉子軸上，另一爪極則用非導磁聯接環(huán)固定在前一爪極上。當轉子旋轉時，一個爪極就帶動另一爪極一起在定子內轉動,當磁場繞組中有直流電通過時，爪極被磁化,就形成了旋轉磁場。

九、其他類型的發(fā)電機（1）爪極式無刷交流發(fā)電機

優(yōu)點：（1）結構簡單、維護方便、工作可靠（2）不存在電刷與集電環(huán)接觸不良。

缺點：（1）爪極間連接工藝困難。（2）由于磁路中間隙加大。九、其他類型的發(fā)電機（2）勵磁機式無刷交流發(fā)電機

德國波許公司生產的帶有激磁機的無刷交流發(fā)電機。這種無刷發(fā)電機的優(yōu)點是磁路中無附加氣隙，因而漏磁少，輸出功率大，但結構復雜。

九、其他類型的發(fā)電機（3）感應子式交流發(fā)電機感應子式交流發(fā)電機也是一種無電刷交流發(fā)電機，由定子、轉子、整流器和機殼組成。它的轉子是由齒輪狀鋼片鉚成，其上有若于個沿圓周均勻分布的齒形凸極，而沒有磁場繞組。磁場繞組和電樞繞組均安放在定子槽中，如圖所示。九、其他類型的發(fā)電機（4）永磁式無刷交流發(fā)電機

該種發(fā)電機與普通發(fā)電機不同的是轉子部分——以永久磁鐵作為轉子磁極而產生旋轉磁場，不僅去掉了電刷和滑環(huán)，而且不需要磁場繞