汽車電工電子基礎(chǔ)項(xiàng)目四

電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)汽車電工電子基礎(chǔ)項(xiàng)目四電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、類別和工作原理2.理解直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)整、轉(zhuǎn)向與制動(dòng)的方法3.能對常見直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢測4.掌握交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、類別和工作原理；5.了解交流發(fā)電機(jī)的工作特性6.能對交流發(fā)電機(jī)的整機(jī)和零部件進(jìn)行檢測學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、類別和工作原理任務(wù)1直流電動(dòng)機(jī)的原理分析與檢測直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：一是扭矩大；二是工作時(shí)間短。直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)相比，它具有寬廣的調(diào)速范圍，平滑的無級調(diào)速特性，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；過載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，滿足自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中各種特殊運(yùn)行的要求。直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)：一是制造工藝復(fù)雜，消耗有色金屬較多，生產(chǎn)成本高；二是運(yùn)行時(shí)由于電刷與換向器之間容易產(chǎn)生火花，可靠性較差，且維護(hù)比較困難。直流電動(dòng)機(jī)在汽車上的應(yīng)用：如風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)、啟動(dòng)機(jī)、風(fēng)窗玻璃刮水器電動(dòng)機(jī)、風(fēng)窗玻璃沖洗器電動(dòng)機(jī)、新鮮空氣鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、用于車窗、滑動(dòng)天窗、座椅等伺服電動(dòng)機(jī)等等。任務(wù)1直流電動(dòng)機(jī)的原理分析與檢測直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：直流電動(dòng)機(jī)的一、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)：直流電動(dòng)機(jī)由固定不動(dòng)的定子(主磁極)和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(電樞)兩部分組成，在這兩部分之間有一個(gè)極小的空隙。如圖4.1a)和b)所示。1.定子定子包括主磁極、換向磁極、機(jī)座、端蓋和電刷裝置等組成，如圖4.1所示。2.轉(zhuǎn)子直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與其連接部件統(tǒng)稱電樞，如圖4.1所示。它主要由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等部件組成。一、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)：電樞繞組電樞磁扼定子磁扼換向極繞組換向極底腳激磁繞組極身極掌電樞槽電樞齒軸承換向片電刷電樞繞組主磁極機(jī)座激磁繞組風(fēng)扇端蓋轉(zhuǎn)軸a）直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖

b）直流電機(jī)剖面圖

圖4.1直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)電樞繞組電樞磁扼定子磁扼換向極繞組換向極底腳激磁繞組極身極掌二、直流電動(dòng)機(jī)的分類直流電動(dòng)機(jī)分永磁式和勵(lì)磁式兩種。其中，永磁式是由永久磁鐵做成；而勵(lì)磁式是指磁極上繞線圈，然后在線圈中通過直流電，形成電磁鐵。勵(lì)磁式電機(jī)根據(jù)勵(lì)磁繞組的接法不同可分為四類。即串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)、復(fù)勵(lì)式電動(dòng)機(jī)和他勵(lì)式電動(dòng)機(jī)四種類型，如表4-1所示這四種勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)比較。二、直流電動(dòng)機(jī)的分類直流電動(dòng)機(jī)分永磁式和勵(lì)磁式兩種。其中，永汽車電工電子基礎(chǔ)-項(xiàng)目四ppt課件三、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理1.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖4-2是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電流通過電刷和換向器流入電樞繞組。如圖4.2a）所示，換向片A與正電刷接觸，換向片B與負(fù)電刷接觸，繞組中的電流方向?yàn)閍→b→c→d，根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場中受電磁力的原理(左手定則)，繞組ab邊、cd邊均受到電磁力F的作用，由此產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩M使電樞轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)至換向片A與負(fù)電刷接觸，換向片B與正電刷接觸時(shí)，電流改由d→c→b→a(換向器適時(shí)地改變了電樞繞組中的電流方向)，如圖4.2b）所示，但電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍保持不變，使電樞按逆時(shí)針方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖4.2直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖三、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理1.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖4.2直流2.直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)節(jié)原理

直流電動(dòng)機(jī)的電樞在電磁力矩M作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，由于繞組在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)切割磁力線而產(chǎn)生感生電動(dòng)勢，且其方向與電樞電流Is的方向相反，故稱反電動(dòng)勢Ef。反電動(dòng)勢Ef與磁極的磁通量Φ和電樞的轉(zhuǎn)速n成正比，即

（4-1）式中Ce為電動(dòng)機(jī)的電機(jī)常數(shù)。由此可推出電樞回路的電壓平衡方程式，即

（4-2）式中：U為加在啟動(dòng)機(jī)上的電壓。Rs為電樞回路電阻，其中包括電樞繞組的電阻和電劇與換向器的接觸電阻。Rj為勵(lì)磁繞組等效電阻。在直流電動(dòng)機(jī)剛接通電源的瞬間，電樞轉(zhuǎn)速n為零，電樞反電動(dòng)勢也為零。此時(shí)，電樞繞組中的電流達(dá)到最大值，即

，將相應(yīng)產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩Mmax，若此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩大于電動(dòng)機(jī)的阻力短Ms，電樞開始加速轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著電樞轉(zhuǎn)速的上升，Ef增大，Is下降，電磁轉(zhuǎn)矩M也就隨之下降。當(dāng)M下降至與Ms相平衡（M＝Ms）時(shí)，電樞就以此轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。2.直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)節(jié)原理直流電動(dòng)機(jī)的電如果直流電動(dòng)機(jī)在工作過程中負(fù)載發(fā)生變化，就會(huì)出現(xiàn)如下的變化。工作負(fù)載增大時(shí)，M＜Ms→n↓→Ef↓→Is↑→M↑→M＝Ms，達(dá)到新的平衡；工作負(fù)載減小時(shí)，M＞Ms→n↑→Ef↑→Is↓→M↓→M＝Ms，達(dá)到新的平衡。可見，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)能通過轉(zhuǎn)速、電流和轉(zhuǎn)矩的自動(dòng)變化來滿足負(fù)載的需要，使之能在新的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定工作。因此直流電動(dòng)機(jī)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩功能。如果直流電動(dòng)機(jī)在工作過程中負(fù)載發(fā)生變化，就會(huì)出現(xiàn)如下的變化。四、直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)整、轉(zhuǎn)向與制動(dòng)1.直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)剛接入電源啟動(dòng)時(shí)，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等于零，電樞上的反電動(dòng)勢為零，故而外加電壓全部加到電樞電阻上，而電樞電阻一般都較小，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的電樞電流會(huì)很大，即啟動(dòng)電流

（4-3）例如，一臺直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓為220V，電樞電阻為0.4Ω，其額定電流為50A，則直接啟動(dòng)時(shí)的電流

為550A這樣大的啟動(dòng)電流（為額定電流的11倍），會(huì)使直流電動(dòng)機(jī)的換向器形成火花而燒壞。因此啟動(dòng)時(shí)，必須在電樞電路中串入電阻或降低電源電壓，以限制其啟動(dòng)電流，但又要考慮啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不因啟動(dòng)電流減小太多而影響啟動(dòng)能力，一般限制在1.5～2.5倍額定電流。如圖4.3所示為并勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)線路圖。啟動(dòng)時(shí)將啟動(dòng)變阻器Rst放到最大位置，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的逐漸升高，逐步減小啟動(dòng)變阻器Rst，最后使它短接，而此時(shí)磁場變阻Rf調(diào)到最小，增加磁通Φ，使電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩增大，增加啟動(dòng)能力。四、直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)整、轉(zhuǎn)向與制動(dòng)1.直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)汽車啟動(dòng)機(jī)采用串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)，即勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，如圖4.4所示。啟動(dòng)時(shí)，可使電流達(dá)到最大（約100多安培），此時(shí)電樞的輸出轉(zhuǎn)矩也最大，使汽車很容易啟動(dòng)。而汽車啟動(dòng)機(jī)允許短時(shí)間超載工作。串勵(lì)式比并勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大得多。圖4.3并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)線路

圖4.4串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)的線路汽車啟動(dòng)機(jī)采用串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)，即勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，如2.直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速一般有以下三種方法。以并勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)為例，根據(jù)式（4-1）和（4-2）可得到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為

（4-4）我們可以通過改變Φ、Rs和U來進(jìn)行調(diào)速。（1）改變磁極磁通Φ改變磁通Φ值的大小，可以改變轉(zhuǎn)速n。為此在勵(lì)磁電路中串接一只磁場變阻Rf，如圖4.5所示。如把磁場變阻器阻值增加，則激磁電流減小，磁通也隨之減小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升高；反之，磁場變阻器阻值減小，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低。由于并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流較小，而在調(diào)速過程中能量耗損也較小，故而實(shí)際使用中應(yīng)用較廣。串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)也可采用改變磁通Φ來調(diào)速，不過此時(shí)磁場變阻Rf必須與激磁繞組并聯(lián)，如圖4.6所示。磁場變阻器阻值減小，通過變阻器的電流增大，而激磁繞組的電流減小，磁通Φ減小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高；反之，則轉(zhuǎn)速降低。以改變磁極磁通Φ來調(diào)速，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能在其額定轉(zhuǎn)速以上平滑調(diào)節(jié)。但轉(zhuǎn)速增高受到電樞機(jī)械強(qiáng)度的制動(dòng)，一般不超過額定轉(zhuǎn)速的20％。

2.直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速圖4.5并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)改變Φ的調(diào)速線路

圖4.6串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)改變Φ的調(diào)速線路圖4.5并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)改變Φ的調(diào)速線路圖4（2）改變電樞電路中的電阻在電樞電路中串聯(lián)一個(gè)可調(diào)變阻器Rsc，如圖4.7所示。當(dāng)阻值Rsc增大時(shí)，電樞電流Isc減小，則轉(zhuǎn)速降低，反之，Rsc減小時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將升高。（3）改變電源電壓U由公式（4-4）可知，若保持激磁電路中磁通Φ不變，則改變電動(dòng)機(jī)的直流電源電壓U，可以實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)。但應(yīng)注意U不能超過額定電壓。圖4.7電樞電路中串接電阻調(diào)速（2）改變電樞電路中的電阻圖4.7電樞電路中串接電阻調(diào)速3.直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，由直流電動(dòng)機(jī)的工作原理可知，只要改變其電樞電流方向或者改變勵(lì)磁電流方向即可。但兩者只能取一，通常是采用改變電樞電流方向的方法。因?yàn)閯?lì)磁電路的電感較大，故而反接時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢而擊穿勵(lì)磁繞組。3.直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向

4.直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)（1）能耗制動(dòng)a）接線圖

b）機(jī)械特性圖4.9自勵(lì)式能耗制動(dòng)a）接線圖b）機(jī)械特性圖4.8他勵(lì)式能耗制動(dòng)4.直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)a）接線圖a）接線圖（2）反接制動(dòng)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)也有電壓反接制動(dòng)和倒拉反接制動(dòng)兩種。a）接線圖

b）機(jī)械特性圖4.10串勵(lì)電動(dòng)機(jī)電壓反接制動(dòng)a）接線圖b）機(jī)械特性圖4.11串勵(lì)電動(dòng)機(jī)倒拉反接制動(dòng)（2）反接制動(dòng)a）接線圖a）接線圖五、直流電動(dòng)機(jī)的檢測方法及種類1.勵(lì)磁繞組的檢查(1)斷路故障最常見的斷路點(diǎn)是在機(jī)殼接線柱與繞組抽頭之間的連接導(dǎo)線焊接處、各勵(lì)磁繞組之間的接線處，在拆檢的同時(shí)應(yīng)注意觀察。(2)搭鐵故障勵(lì)磁繞組的搭鐵故障多因絕緣層擊穿或被碰傷所致，可用220V試燈檢查，也可用萬用表的電阻擋檢查，如圖4.12所示。(3)短路故障當(dāng)勵(lì)磁繞組存在匝間短路時(shí)，繞組表面有燒焦痕跡。對于無燒焦痕跡的繞組，可將其放在電樞感應(yīng)儀上檢查，如圖4.13所示。圖4.13勵(lì)磁繞組短路檢查圖4.12勵(lì)磁繞組搭鐵故障檢查五、直流電動(dòng)機(jī)的檢測方法及種類1.勵(lì)磁繞組的檢查圖4.13勵(lì)2.電樞的檢查（1）斷路故障首先應(yīng)查看繞組端頭與換向片的焊接點(diǎn)，若有脫焊及焊料熔化流失的痕跡，即可斷定此處斷路；若發(fā)現(xiàn)某換向片燒蝕嚴(yán)重，應(yīng)注意檢查此換向片嵌線槽處是否有焊料熔化痕跡。也可用萬用表測量換向器上相鄰兩個(gè)銅條之間的電阻是否為0，如果不是，則表示換向器銅條之間斷路，應(yīng)更換電樞。（2）搭鐵故障電樞繞組的搭鐵故障可用220V試燈檢查。用試燈的一支表筆接電樞鐵芯，另一支表筆接換向片，如圖4.14所示，若試燈亮說明存在搭鐵故障。若接觸另一些換向片時(shí)燈不亮，則說明同時(shí)存在搭鐵和斷路故障。也可用萬用表測量換向器的每個(gè)銅條與電樞軸之間的電阻是否為∞，如果不是則表示換向器銅條有短路，應(yīng)更換電樞。圖4.14轉(zhuǎn)子搭鐵故障檢查2.電樞的檢查（1）斷路故障首先應(yīng)查看繞組端頭與換向片的焊接（3）匝間短路故障首先應(yīng)檢查各線圈在鐵芯兩端的槽外部分有無變形及相互接觸現(xiàn)象。在校正變形并確認(rèn)無接觸故障后，可將電樞放在電樞感應(yīng)儀上檢驗(yàn)，如圖4.15所示。（4）電樞軸彎曲與換向器偏心檢查當(dāng)啟動(dòng)機(jī)出現(xiàn)“掃膛”或換向器處出現(xiàn)冒火花等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)按圖4.16所示方法檢查電樞外圓表面和換向器表面的徑向跳動(dòng)。通常，電樞鐵芯外圓表面跳動(dòng)量不大于0.15mm，換向器表面跳動(dòng)量不大于0.05mm圖4.15電樞繞組短路檢查圖4.16電樞軸彎曲檢查（3）匝間短路故障首先應(yīng)檢查各線圈在鐵芯兩端的槽外部分有無變?nèi)蝿?wù)2汽車交流發(fā)電機(jī)的拆解與檢測發(fā)電機(jī)是汽車的主要電源，其功用是在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)（怠速以上），向所有用電設(shè)備（啟動(dòng)機(jī)除外）供電，同時(shí)向蓄電池充電，如圖4.17所示。圖4.17汽車電源系統(tǒng)電路圖任務(wù)2汽車交流發(fā)電機(jī)的拆解與檢測發(fā)電機(jī)是汽車的主要電源，其功一、發(fā)電機(jī)的分類汽車用發(fā)電機(jī)可分為直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)，由于交流發(fā)電機(jī)在許多方面優(yōu)于直流發(fā)電機(jī)，直流發(fā)電機(jī)已被淘汰，目前所有汽車均采用交流發(fā)電機(jī)，交流發(fā)電機(jī)按照不同的分類方法分為以下幾類：1.按結(jié)總體結(jié)構(gòu)分五類（1）普通交流發(fā)電機(jī)（2）整體式交流發(fā)電機(jī)（3）帶泵交流發(fā)電機(jī)（4）無刷交流發(fā)電機(jī)（5）永磁交流發(fā)電機(jī)一、發(fā)電機(jī)的分類汽車用發(fā)電機(jī)可分為直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)，由2.按整流器結(jié)構(gòu)分四類（1）六管交流發(fā)電機(jī)（2）八管交流發(fā)電機(jī)（3）九管交流發(fā)電機(jī)（4）十一管交流發(fā)電機(jī)3.按磁場繞組搭鐵形式兩分類（1）內(nèi)搭鐵型交流發(fā)電機(jī)（2）外搭鐵型交流發(fā)電機(jī)2.按整流器結(jié)構(gòu)分四類二、交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)車用交流發(fā)電機(jī)多采用三相同步交流發(fā)電機(jī)，其結(jié)構(gòu)按其類型的不同而異，普通式與整體式的車用交流發(fā)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上大同小異，而與無刷式、永磁式在結(jié)構(gòu)上有較大的差異。1.整體式交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)整體式的車用交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4.18所示，它主要由定子、轉(zhuǎn)子、電刷、整流器、前后端蓋、風(fēng)扇及帶輪等組成。圖4.18JF132型交流發(fā)電機(jī)的解體圖1-后端蓋2-電刷架3-電刷4-電刷彈簧壓蓋5-硅二極管6-元件板7-轉(zhuǎn)子8-定子9-前端蓋10-風(fēng)扇11- V帶二、交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)車用交流發(fā)電機(jī)多采用三相同步交流發(fā)電機(jī)，（1）定子總成定子總成是產(chǎn)生和輸出交流電的部件，又叫電樞，由定子鐵心和定子繞組組成。定子鐵心由相互絕緣的內(nèi)圓帶槽的環(huán)狀硅鋼片疊成。定子槽內(nèi)置有三相對稱繞組，三相繞組大多數(shù)采用“Y”形（星形）連結(jié)，也有用“△”形連結(jié)的，如圖4.19所示。a）星形連接b）三角形聯(lián)接圖4.19定子繞組的聯(lián)接方式為使三相繞組中產(chǎn)生大小相等、相位差120°（電角度）的對稱電動(dòng)勢，三相繞組及其在定子槽內(nèi)的嵌鑲必須遵循一定的原則：①每相繞組的線圈個(gè)數(shù)、每個(gè)線圈的匝數(shù)和每個(gè)線圈的節(jié)距都必須完全相等。②三相繞組的起端A、B、C（或末端X、Y、Z）在定子槽內(nèi)的排列，必須相隔120°電角度。（1）定子總成定子總成是產(chǎn)生和輸出交流電的部件，又叫電樞，由以國產(chǎn)JF13系列交流發(fā)電機(jī)為例，其三相繞組繞制見圖4.20。一對磁極占6個(gè)槽的空間位置（每槽60°電角度），一個(gè)磁極占3個(gè)槽的空間位置，所以每個(gè)線圈兩條有效邊的位置間隔是3個(gè)槽，每相繞組相鄰線圈始邊之間的距離6個(gè)槽，三相繞組的始邊的相互間隔可以是2個(gè)槽，8個(gè)槽，14個(gè)槽等。圖4.20國產(chǎn)JF13系列交流發(fā)電機(jī)定子繞組的展開圖以國產(chǎn)JF13系列交流發(fā)電機(jī)為例，其三相繞組繞制見圖4.20（2）轉(zhuǎn)子總成轉(zhuǎn)子總成是發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁部分，它主要由兩塊爪極、磁場繞組、集電環(huán)及軸等組成，如圖4.21所示。圖4.21交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子（2）轉(zhuǎn)子總成轉(zhuǎn)子總成是發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁部分，它主要由兩塊爪極、圖4.22轉(zhuǎn)子磁場的磁力線分布與磁場電路原理a）磁場的磁力線分布b）磁場電路原理1、5--電刷2、4—滑環(huán)3—?jiǎng)?lì)磁繞組6—點(diǎn)火開關(guān)7—蓄電池圖4.22轉(zhuǎn)子磁場的磁力線分布與磁場電路原理（3）整流器汽車用硅整流二極管具有工作電流大，反向電壓高的特點(diǎn)。其只有一根引線，引出線為正極的管子叫正極管，引出線為負(fù)極的管子叫負(fù)極管，所以說整流二極管有正二極管和負(fù)二極管之分。如圖4.23所示。圖4.24二極管安裝示意圖a）焊接式b）電路圖c）壓裝圖1—正整流板2—負(fù)整流板圖4.23汽車用二極管的結(jié)構(gòu)將正極管安裝在一塊鋁制散熱板上，稱為正整流板；將負(fù)極管安裝另一塊鋁制散熱板上，稱為負(fù)整流板，也可用發(fā)電機(jī)后蓋代替負(fù)整流板。見圖4.24。（3）整流器汽車用硅整流二極管具有工作電流大，反向電壓高的特在正整流板上有一個(gè)輸出接線柱B（發(fā)電機(jī)的輸出端）。負(fù)整流板上直接搭鐵。負(fù)整流板上一定和殼體相聯(lián)接。整流板的形狀各異，有馬蹄形、長方形、半圓形等見圖4.25。圖4.25JF1522A型交流發(fā)電機(jī)整流器總成a）整流板b）整流器總成1—負(fù)整流板2—正整流板3—散熱片4—連接螺栓5—正極管6—負(fù)極管7—安裝孔8—絕緣墊9—電樞接柱安裝孔（4）前后端蓋前后端蓋的作用是支承轉(zhuǎn)子總成并封閉內(nèi)部構(gòu)造。它由鋁合金制成，具有輕便、阻磁（減少漏磁）、散熱性能好等特征。在正整流板上有一個(gè)輸出接線柱B（發(fā)電機(jī)的輸出端）。負(fù)整流板上（5）電刷與電刷架電刷是通過集電環(huán)給勵(lì)磁繞組提供電流的元件。電刷裝在電刷架內(nèi)，通過彈簧與集電環(huán)緊密接觸，如圖4.26所示。電刷架根據(jù)發(fā)電機(jī)類型的不同，其安裝位置也有所不同。有的安裝在發(fā)電機(jī)的后端蓋上（外裝式），這種結(jié)構(gòu)便于電刷的維護(hù)與更換；有的與整流器安裝在一起（內(nèi)裝式），維護(hù)或更換電刷時(shí)，需將發(fā)電機(jī)后端蓋上的防護(hù)罩拆下。發(fā)電機(jī)前端裝有帶輪，由發(fā)動(dòng)機(jī)通過皮帶帶動(dòng)。在帶輪后面裝有風(fēng)扇，靠風(fēng)扇的離心作用，給發(fā)電機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)。前后端蓋用3-4個(gè)螺栓與定子緊固在一起。圖4.26電刷與電刷架（5）電刷與電刷架圖4.26電刷與電刷架（6）帶輪及風(fēng)扇交流發(fā)電機(jī)的前端有帶輪由發(fā)動(dòng)機(jī)通過風(fēng)扇傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，如圖4.27a）為奧迪轎車所用的發(fā)電機(jī)，圖4.27b）為豐田轎車發(fā)電機(jī)。圖4.27交流發(fā)電機(jī)的通風(fēng)a）單風(fēng)扇式b）雙風(fēng)扇式1、4—帶輪2、5、7—風(fēng)扇3、6—轉(zhuǎn)子（6）帶輪及風(fēng)扇圖4.27交流發(fā)電機(jī)的通風(fēng)二、交流發(fā)電機(jī)工作原理1.交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生交流發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢產(chǎn)生的過程如圖4.28所示。交流發(fā)電機(jī)定子的三相繞組按一定的規(guī)律排列在發(fā)電機(jī)的定子槽內(nèi)，各相相差120°電角度。當(dāng)將磁場繞組接通直流電源時(shí)即被激勵(lì)，轉(zhuǎn)子的爪極被磁化為數(shù)對N極和S極。其磁力線由N極出發(fā)，穿過轉(zhuǎn)子與定子之間很小的氣隙進(jìn)入定于鐵心，最后又通過氣隙回到相鄰的S極。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于定子繞組與磁力線有相對的切割運(yùn)動(dòng)，所以在三相繞組中產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位相差120°電角度的正弦電動(dòng)勢eA、eB、eC。圖4.28交流發(fā)電機(jī)工作原理圖二、交流發(fā)電機(jī)工作原理1.交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生圖4.28交流發(fā)電2.交流電動(dòng)勢大小

三相繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢可用下列方程式表示eA＝Emsinωt＝Eφsinωt（4-5）eB＝Emsin(ωt－120°)＝EΦsin(ωt－120°)（4-6）eC＝Emsin(ωt＋120°)＝EΦsin(ωt＋120°)（4-7）式中，Em——相電動(dòng)勢的最大值；EΦ——相電動(dòng)勢的有效值；ω——電角速度（ω＝2πf）。發(fā)電機(jī)每相繞組所產(chǎn)生的電動(dòng)勢的有效值（單位：V）為EΦ＝4.44KfNΦ

（4-8）式中，K--定子繞組系數(shù)，一般小于1；f--感應(yīng)電動(dòng)勢的頻率（單位：Hz）；f＝Pn/60[P為磁極對數(shù)，n為轉(zhuǎn)速]；N--每相繞組的匝數(shù)；Φ--磁極的磁通（單位：Wb）。由此可見，交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓與頻率、定子繞組的匝數(shù)及勵(lì)磁繞組的磁通量成正比。2.交流電動(dòng)勢大小三相繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)電3.交流電動(dòng)勢波形由此可見，交流電動(dòng)勢的幅值是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，三相電動(dòng)勢的波形為變頻率、變幅值的交流波形，如圖4.29所示。圖4.29交流電動(dòng)勢波形圖3.交流電動(dòng)勢波形由此可見，交流電動(dòng)勢的幅值是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的函三、整流和勵(lì)磁交流發(fā)電機(jī)定子的三相繞組中，感應(yīng)產(chǎn)生的是交流電，是靠六只二極管組成的三相橋式整流電路變?yōu)橹绷麟姷?。二極管具有單項(xiàng)導(dǎo)電性，當(dāng)給二極管加上正向電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通，當(dāng)給二極管加上反向電壓時(shí)，二極管截止。1.整流以六管構(gòu)成的三相橋式整流電路為例，當(dāng)三只二極管負(fù)極端相連時(shí)，正極端電位最高者導(dǎo)通；當(dāng)三只二極管正極端相連時(shí)，負(fù)極端電位最低者導(dǎo)通，如圖4.30所示。每個(gè)時(shí)刻有2個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)導(dǎo)通的兩個(gè)管子總是將發(fā)電機(jī)的電壓加在負(fù)荷的兩端，整流器的整流原理詳見項(xiàng)目五的相關(guān)介紹。圖4.30二極管的導(dǎo)通原則三、整流和勵(lì)磁交流發(fā)電機(jī)定子的三相繞組中，感應(yīng)產(chǎn)生的是交流電2.勵(lì)磁方式與勵(lì)磁控制形式車用交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的控制形式有兩種，一種是控制勵(lì)磁電流的火線，其搭鐵可以通過發(fā)電機(jī)本體直接搭鐵，這一種控制方式，我們通常稱之為內(nèi)搭鐵(或內(nèi)搭鐵交流發(fā)電機(jī))，如圖4.31a）所示；另一種控制方式是控制勵(lì)磁電流的搭鐵，而這一種控制方式，我們通常稱之為外搭鐵(或外搭鐵交流發(fā)電機(jī))，如圖4.31b）所示。a）內(nèi)搭鐵b）外搭鐵圖4.31車用交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的控制形式2.勵(lì)磁方式與勵(lì)磁控制形式車用交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的控制形式有四、交流發(fā)電機(jī)的工作特性交流發(fā)電機(jī)的工作特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速變化范圍大，對于一般汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來說，其轉(zhuǎn)速變化約為1：8，柴油機(jī)約為1：5，因此分析汽車用交流發(fā)電機(jī)的特性必須以轉(zhuǎn)速的變化為基礎(chǔ)。交流發(fā)電機(jī)的特性有輸出特性。空載特性和外特性，其中以輸出特性最為重要。1．輸出特性輸出特性是指在發(fā)電機(jī)端電壓U不變（對12V系列的交流發(fā)電機(jī)規(guī)定為14V，對24V系列的交流發(fā)電機(jī)規(guī)定為28V），其輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，即U=常數(shù)時(shí)，

的函數(shù)關(guān)系。圖4.32所示為交流發(fā)電機(jī)的輸出特性曲線。圖4.32交流發(fā)電機(jī)的輸出特性曲線四、交流發(fā)電機(jī)的工作特性交流發(fā)電機(jī)的工作特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速變化范圍大2．空載特性空載特性是指無負(fù)荷時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓與轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。即

的空載特性曲線，如圖4.33所示。從曲線可以看出，隨著轉(zhuǎn)速的升高，端電壓上升較快。由他勵(lì)轉(zhuǎn)入自勵(lì)發(fā)電時(shí)，即能向蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。這進(jìn)一步證實(shí)了交流發(fā)電機(jī)低速充電性能好的優(yōu)點(diǎn)?？蛰d特性是判定交流發(fā)電機(jī)充電性能是否良好的重要依據(jù)。圖4.33交流發(fā)電機(jī)的空載特性曲線2．空載特性空載特性是指無負(fù)荷時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓與轉(zhuǎn)速的變化規(guī)3．外特性外特性是指發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持一定時(shí)，發(fā)電機(jī)的端電壓與輸出電流的關(guān)系。在經(jīng)不同恒定轉(zhuǎn)速的試驗(yàn)后，可以繪出一組相似的

外特性曲線，如圖4.34所示。圖4.34發(fā)電機(jī)的外特性曲線3．外特性外特性是指發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持一定時(shí)，發(fā)電機(jī)的端電壓與輸六、交流發(fā)電機(jī)的整機(jī)檢測1.用萬用表檢測在發(fā)電機(jī)不解體時(shí)，用萬用表測量各接線柱間的電阻值，可初步判斷發(fā)電機(jī)是否有故障。其方法是用萬用表R×1擋測量發(fā)電機(jī)F與E之間的電阻值；發(fā)電機(jī)B與E之間的電阻值。并記錄下所測各值，與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值(幾種交流發(fā)電機(jī)各接柱之間的電阻見表4.2比較：常用交流發(fā)電機(jī)各接柱之間電阻標(biāo)準(zhǔn)值表4.2六、交流發(fā)電機(jī)的整機(jī)檢測1.用萬用表檢測（1）F與E之間的電阻：若超過規(guī)定值，可能是電劇與集電環(huán)接觸不良；若小于規(guī)定值，可能是勵(lì)磁繞組有匝間短路或搭鐵故障；若電阻為零，可能是兩個(gè)集電環(huán)之間有短路或者F接線柱有搭鐵故障。（2）B與E之間的電阻值：若示值在40－50Ω以上，可認(rèn)為無故障；若示值在10Ω左右，說明有失效的整流二極管，需拆檢；值為零，則說明有不同極性的二極管擊穿，需拆檢。若交流發(fā)電機(jī)有中性抽頭（N）接線柱，用萬用表R×1擋，測N與E以及N與B之間的正反向電阻值，可進(jìn)一步判斷故障在正極管還是在負(fù)極管。交流發(fā)電機(jī)型號F與E間(Ω)B與E間N與E間正向(Ω)反向(Ω)正向(Ω)反向(Ω)有刷JF11、JFl3、JFl5、JF215～640～50﹥1000010﹥10000JFl2、JF22、JF23、JF2519.5～21無刷JFWl43.5～3.8JFW2815～16（1）F與E之間的電阻：若超過規(guī)定值，可能是電劇與集電環(huán)接觸2.用實(shí)驗(yàn)法檢測

將發(fā)電機(jī)按圖4.35所示的接線方法裝夾在專用試驗(yàn)臺上，進(jìn)行發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)和負(fù)荷試驗(yàn)，測出發(fā)電機(jī)在空載和滿載情況下發(fā)出額定電壓時(shí)對應(yīng)的最小轉(zhuǎn)速，從而判斷發(fā)電機(jī)的工作是否正常。（1）空載試驗(yàn)合上開關(guān)S1，由蓄電池供給發(fā)電機(jī)勵(lì)孩電流進(jìn)行他勵(lì)，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min（用轉(zhuǎn)速表測量）時(shí)，對12V電系發(fā)電機(jī)電壓應(yīng)為14V，對24V電系發(fā)電機(jī)電壓應(yīng)為28V。（2）負(fù)荷試驗(yàn)。斷開開關(guān)S1，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為自勵(lì)，合上開關(guān)S2，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓應(yīng)大于12V或24V；在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為2500r/min時(shí)，電壓應(yīng)達(dá)到14V或28V，電流應(yīng)達(dá)到或接近該發(fā)電機(jī)的額定電流。圖4.35交流發(fā)電機(jī)試驗(yàn)線路圖2.用實(shí)驗(yàn)法檢測將發(fā)電機(jī)按圖4