汽車發(fā)電機結構原理及檢修CONTENTS目錄01任務概述02發(fā)電機基礎知識03交流發(fā)電機的功用與要求04發(fā)電機的工作原理05普通交流發(fā)電機的結構CONTENTS目錄06勵磁方式與發(fā)電機種類07調節(jié)器與使用維護08實踐任務與反思09思考題任務概述01任務目標了解發(fā)電機結構熟悉汽車發(fā)電機的各個組成部分，如轉子、定子、整流器等，掌握其具體構造和連接方式。掌握發(fā)電機工作原理理解交流發(fā)電機利用電磁感應原理產(chǎn)生交流電，以及整流器將交流電轉變?yōu)橹绷麟姷倪^程。能對發(fā)電機進行工作檢修具備對發(fā)電機進行檢測、故障診斷和維修的能力，確保發(fā)電機正常運行。任務內(nèi)容發(fā)電機性能檢測使用專業(yè)工具對發(fā)電機的輸出電壓、電流等參數(shù)進行測量，判斷其性能是否符合要求。故障排查與診斷通過觀察、測試等方法，找出發(fā)電機可能存在的故障點，如二極管損壞、繞組短路等。維修與更換部件根據(jù)故障診斷結果，對損壞的部件進行維修或更換，恢復發(fā)電機的正常功能。安全注意事項01個人安全防護操作時佩戴好絕緣手套、護目鏡等防護用品，避免觸電、燙傷等危險。02設備安全操作嚴格按照操作規(guī)程使用檢測和維修設備，防止設備損壞和事故發(fā)生。03規(guī)范操作流程遵循正確的操作步驟進行發(fā)電機檢修，避免因操作不當引發(fā)安全問題。發(fā)電機基礎知識02汽車電源系統(tǒng)組成蓄電池為汽車啟動和在發(fā)電機不工作時為用電設備供電，是汽車電氣系統(tǒng)的重要儲能部件。發(fā)電機汽車主要電源，發(fā)動機運行時，為點火、燃油噴射等用電設備供電，并為蓄電池充電。電壓調節(jié)器目的是滿足汽車電氣設備用電及向蓄電池恒定電壓充電，保證電源系統(tǒng)穩(wěn)定。充電狀態(tài)指示裝置用于指示汽車電源系統(tǒng)的工作情況，讓駕駛員了解充電狀態(tài)。發(fā)電機發(fā)展歷程直流發(fā)電機時代早期汽車使用直流發(fā)電機，配合常規(guī)鉛酸蓄電池，在很長時間能滿足汽車需求。交流發(fā)電機崛起20世紀70年代中期，隨汽車電子技術發(fā)展和用電設備增多，交流發(fā)電機逐漸取代直流發(fā)電機。交流發(fā)電機的優(yōu)點體積小重量輕相比直流發(fā)電機，交流發(fā)電機體積更小、重量更輕，便于安裝和布置。結構簡單維護方便其結構簡單，減少了故障發(fā)生概率，維護保養(yǎng)更加便捷。使用壽命長具有較長的使用壽命，能為汽車長期穩(wěn)定供電。低速充電性能好在發(fā)動機低速運轉時，也能較好地為蓄電池充電。交流發(fā)電機的功用與要求03交流發(fā)電機的功用向蓄電池充電當發(fā)動機所需電壓高于蓄電池電壓時，交流發(fā)電機能及時向蓄電池充電，保證蓄電池處于滿電狀態(tài)，維持其正常工作。向全車用電設備供電交流發(fā)電機作為汽車上的主要電源，與蓄電池并聯(lián)，由汽車發(fā)動機驅動，能向全車除發(fā)動機外的所有用電設備直接供電。對交流發(fā)電機的要求輸出直流電所有連接的負載要用直流電，交流發(fā)電機需將產(chǎn)生的交流電整流為直流電輸出，以滿足汽車電氣設備的需求?？焖俪潆娔芰词谷康挠谰眯载撦d都接通，交流發(fā)電機也需要有足夠電力為蓄電池快速充電，并維持充電狀態(tài)。輸出電壓恒定要盡量在發(fā)電機的某個轉速范圍內(nèi)保持輸出電壓恒定，以保證汽車上用電設備的穩(wěn)定運行。性能與結構要求交流發(fā)電機質量要輕、結構緊湊、噪聲低、效率高、壽命長，并且要保持牢固，能承受振動、高溫等各種不利條件。發(fā)電機的工作原理04電磁感應原理01電磁感應是發(fā)電基礎電磁感應是發(fā)電機產(chǎn)生電的基礎，它揭示了電與磁之間的相互轉換關系。02導體切割磁力線生電當一段導體切割直流電磁場的磁力線時，導體內(nèi)就會感應出電動勢?？梢允谴艌鲮o止而導體運動，也可以是磁場旋轉而導體轉動。03感應電動勢方向判斷其產(chǎn)生的感應電動勢方向可用右手定則判斷，若將導體兩端連接到電壓表，能在表上反映導體和磁極的變化關系。普通交流發(fā)電機工作原理利用電磁感應生交流電普通交流發(fā)電機利用電磁感應原理產(chǎn)生交流電，定子的三相繞組按規(guī)律分布，內(nèi)部轉子產(chǎn)生磁場，轉子旋轉使磁通在定子繞組中變化，從而產(chǎn)生交變感應電動勢。三相交流電動勢特點由于三相繞組對稱繞制，三相交流電動勢大小相等、相位差互為120°，其瞬時值與發(fā)電機轉速相關，轉速變化時，波形為變頻率、變幅值的交流波形。整流器轉換為直流電通過由6只硅整流二極管組成的三相橋式整流電路，將定子繞組感應出的交流電轉變?yōu)橹绷麟娸敵?。整流原理二極管導通原則當給二極管加上正向電壓時導通，加上反向電壓時截止。3只二極管負極端相連時，正極端電位最高者導通；正極端相連時，負極端電位最低者導通。三相橋式整流過程普通交流發(fā)電機用6只二極管組成三相橋式整流電路，發(fā)電機正常工作時，正、負二極管各一個同時導通，6只二極管兩兩輪流導通，使負載兩端得到較平穩(wěn)的脈動直流電壓。直流電壓與電流計算發(fā)電機輸出的直流電壓平均值為U=1.35UL=2.34UΦ，流經(jīng)每只二極管的電流為ID=IL/3。中性點電壓中性點電壓的概念中性點電壓是從三相繞組的中性點引出來的電壓，標記為“N”，輸出電壓為UN。中性點電壓的特點其瞬時值是三次諧波電壓，理論上平均值為發(fā)電機輸出電壓平均值的一半，即UN=UB/2，但實際隨轉速變化關系也會改變。中性點電壓的應用帶有中性點接線柱的發(fā)電機可用中性點電壓控制繼電器，部分發(fā)電機在中性點接兩只整流二極管與三相繞組的6只整流二極管一起輸出，可提高發(fā)電機功率。普通交流發(fā)電機的結構05轉子總成轉子的功用轉子的功用是產(chǎn)生磁場，為發(fā)電機發(fā)電提供基礎條件。轉子的組成部分轉子主要由兩塊爪極、磁場繞組、轉子軸和集電環(huán)等組成。爪極各有6個由低碳鋼制成的磁極，空腔內(nèi)裝有磁軛用于導磁，磁軛上繞有阻值為4-6Ω的磁場繞組，其兩根引線分別焊在與轉子軸絕緣的兩個集電環(huán)上。轉子產(chǎn)生磁場的原理當兩個集電環(huán)通入直流電時，磁場繞組中有電流通過，產(chǎn)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6對相互交錯的磁極，當轉子轉動時，就形成了旋轉的磁場。定子總成定子的功用定子也叫電樞，其功用是產(chǎn)生感應電動勢。定子的組成定子主要由定子鐵心和定子繞組組成。定子鐵心由內(nèi)圈帶槽的硅鋼片疊成，定子繞組的導線嵌放在定子鐵心的槽中。定子繞組產(chǎn)生三相交流電的方式定子繞組為三相繞組，采用星形接法或三角形接法，三相繞組按一定要求繞制，能獲得頻率相同、幅值相等、相位互差120°的三相交流電。整流器整流器的作用整流器的作用是將定子繞組產(chǎn)生的三相交流電整流成為直流電。整流器的組成整流器由6只硅整流二極管組成三相全波橋式整流電路，6只整流管分別壓裝或焊裝在兩塊整流板上。正極管和負極管的安裝方式和工作原理引出線為正極的管子叫正極管，引出線為負極的管子叫負極管。三只正極管安裝在一塊鋁制散熱板上，稱為正整流板；三只負極管安裝在另一塊鋁制散熱板上，稱為負整流板，也可用發(fā)電機后蓋代替負整流板。工作時，當3只二極管負極端相連時，正極端電位最高者導通；當3只二極管正極端相連時，負極端電位最低者導通。前后端蓋和電刷總成前后端蓋的作用端蓋一般分為前端蓋和后端蓋兩部分，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，可有效防止漏磁，且散熱性能好，能減輕發(fā)電機重量。電刷總成的組成和工作方式電刷總成由電刷、電刷架和電刷彈簧組成。電刷由石墨制成，作用是將電源通過集電環(huán)引入磁場繞組。電刷架內(nèi)裝電刷和彈簧，利用彈簧彈力使電刷與集電環(huán)緊密接觸，多采用酚醛玻璃纖維塑料模壓而成或用玻璃纖維增強尼龍制成。內(nèi)裝式和外裝式電刷架的區(qū)別內(nèi)裝式是將電刷架安裝在后端蓋內(nèi)部，若電刷損壞，必須解體發(fā)電機，現(xiàn)已逐漸被淘汰；外裝式電刷架用螺釘安裝在后端蓋殼體外表上，檢修和更換方便。帶輪和風扇帶輪的材質和安裝方式帶輪通常用鑄鐵、鋁合金制成，也可用薄鋼板卷壓而成，分為單槽、雙槽和多楔形槽3種，利用半圓鍵裝在風扇外側的轉軸上，再用彈簧墊片和螺母緊固。風扇的作用為保證發(fā)電機在工作時不致因溫度過高而損壞，在發(fā)電機上裝有風扇用以散熱。發(fā)電機后端蓋上有進風口，前端蓋上有出風口，當發(fā)電機旋轉時，風扇使空氣高速流經(jīng)發(fā)電機內(nèi)部進行強制冷卻。風扇的安裝形式對于只有一個風扇的發(fā)電機，風扇裝在前端蓋和帶輪之間。對于有兩個風扇的發(fā)電機，安裝形式有兩種：一種是在前后端蓋內(nèi)的轉子爪極兩側各焊接一個；另一種是在前端蓋和帶輪之間安裝一個風扇，另一個安裝在后端蓋和轉子爪極之間。勵磁方式與發(fā)電機種類06勵磁方式他勵發(fā)電除永磁式交流發(fā)電機外，其他交流發(fā)電機需勵磁。在發(fā)動機起動期間，由蓄電池供給發(fā)電機磁場電流生磁使發(fā)電機發(fā)電，這種方式稱為他勵發(fā)電。自勵發(fā)電當發(fā)電機有能力對外供電時，把自身發(fā)的電供給磁場繞組生磁發(fā)電，這種供給磁場電流的方式稱為自勵發(fā)電。按總體結構分類普通交流發(fā)電機使用時需要配裝電壓調節(jié)器，如JF132（EQ140、EQ1090用）。整體式交流發(fā)電機發(fā)電機和調節(jié)器制成一個整體，例如一汽奧迪、上海桑塔納車用的JFZ1813Z型發(fā)電機。帶泵交流發(fā)電機和汽車傳動系統(tǒng)采用真空助力泵安裝在一起，多用于柴油機，如JFZB292發(fā)電機。無刷交流發(fā)電機無電刷和集電環(huán)，如JFW1913型發(fā)電機。永磁交流發(fā)電機轉子磁極用永磁體制成。按整流器結構分類六管發(fā)電機整流器由6只二極管組成，如東風汽車用的JF1522型發(fā)電機。八管發(fā)電機整流器由6只二極管和2只中性點二極管組成，例如天津夏利汽車用的JFZ1542型發(fā)電機。九管發(fā)電機整流器由6只二極管和3只磁場二極管組成，如日本日產(chǎn)、三菱、馬自達等汽車用發(fā)電機。十一管交流發(fā)電機整流器由6只二極管、2只中性點二極管和3只磁場二極管組成，如奧迪、桑塔納汽車用的JFZ1913Z型發(fā)電機。按磁場繞組搭鐵形式分類內(nèi)搭鐵型發(fā)電機磁場繞組直接在發(fā)電機內(nèi)部與殼體直接相連而搭鐵，兩只電刷的引線一根與后端蓋上的磁場接線柱“F”相連，另一根直接與發(fā)電機外殼上搭鐵接線柱“-”相連，如東風汽車用的JF132型發(fā)電機。外搭鐵型發(fā)電機磁場繞組的兩只電刷都和殼體絕緣，通過調節(jié)器搭鐵，兩電刷的接線柱均與發(fā)電機外殼絕緣，分別用“F1”和“F2”表示，如解放CA1091型車用的JF152D型發(fā)電機。按冷卻方式分類風冷式交流發(fā)電機采用冷卻風扇用空氣加以冷卻，有無新鮮空氣吸入氣管兩種冷卻方式。水冷式交流發(fā)電機采用冷卻液作為冷卻介質進行冷卻。調節(jié)器與使用維護07調節(jié)器的作用01穩(wěn)定輸出電壓調節(jié)器能使交流發(fā)電機輸出電壓在發(fā)動機所有工況下基本保持恒定，滿足汽車用電設備對恒定電壓的要求。02保障設備運行穩(wěn)定的輸出電壓可保障汽車上各種用電設備的正常運行，避免因電壓波動損壞設備。調節(jié)器的工作原理轉速與電壓關系交流發(fā)電機輸出電壓正比于感應電動勢，轉速升高時，輸出電壓會升高，當達到一定值后需控制。減小磁通控制調節(jié)器通過減小發(fā)電機的勵磁電流來減小磁通，從而使發(fā)電機輸出電壓保持不變，因為磁極磁通與勵磁電流成正比。調節(jié)器的種類觸點式調節(jié)器通過電磁力控制觸點開閉改變磁場電路電阻調節(jié)勵磁電流，但存在缺陷，已被淘汰。電子式調節(jié)器是目前常用的調節(jié)器，采用整體封裝形式，不可拆卸維修，只能整體更換。使用與維護注意事項蓄電池注意事項蓄電池要負極搭鐵，拆卸時先拆負極電纜，安裝相反，同時要檢查連接電纜牢固性。發(fā)電機與調節(jié)器注意事項發(fā)電機和蓄電池搭鐵極性要一致，運轉時不能用試火法檢查發(fā)電情況，整流器和定子繞組連接時禁止用絕緣電阻表或220V交流電源檢查絕緣。維護要點定期檢查發(fā)電機傳動帶外觀和撓度、導線連接、運轉噪聲以及發(fā)電情況，發(fā)現(xiàn)故障及時檢修。實踐任務與反思08實踐任務01外觀檢查查看發(fā)電機外觀有無損壞、變形，各連接部位是否松動，傳動帶是否有裂紋或磨損。02電氣性能檢測使用萬用表等工具測量發(fā)電機的輸出電壓、電流，檢查其是否能正常發(fā)電，以及輸出參數(shù)是否符合要求。03內(nèi)部部件檢修拆解發(fā)電機，檢查轉子、定子、整流器、電刷等內(nèi)部部件的磨損、損壞情況，必要時進行更換。實踐計劃01分小組安排組長負責操作設計及規(guī)范操作，協(xié)助總結記錄員完成總結報告；主操作手負責主要操作；副操作手協(xié)助主操作手并讀取數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)記錄員記錄數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)核對員對比實測與理論數(shù)據(jù)；總結記錄員匯總形成報告。02實施計劃-發(fā)電機結構熟悉發(fā)電機的各個組成部分，如轉子、定子、整流器等的結構和工作原理。03實施計劃-發(fā)電機電路了解發(fā)電機的電路連接方式，包括與蓄電池、用電設備等的連接，掌握電流的流向和分配。04實施計劃-檢測工具選用根據(jù)檢修需求，選擇合適的檢測工具，如萬用表、示波器等。05實施計劃-發(fā)電機檢測流程設計制定詳細的檢測流程，明確各個檢測環(huán)節(jié)的順序和方法。06實施計劃-檢測結果預想對可能出現(xiàn)的檢測結果進行預想，提前準備應對措施。實踐反思自評從操作技能、知識掌握、團隊協(xié)作等方面對自己在實踐中的表現(xiàn)進行評價，找出優(yōu)點和不足?；ピu小組成員之間相互評價，分享彼此在實踐中的表現(xiàn)和貢獻，提出改進建議。教師點評教師根據(jù)學生的實踐表現(xiàn)，從專業(yè)知識、操作規(guī)范、團隊合作等方面進行全面點評，給出指導意見和改進方向。思考題09發(fā)電機的功用為蓄電池充電當發(fā)動機所需電壓高于蓄電池電壓時，交流發(fā)電機能及時向蓄電池充電，保證蓄電池處于良好的蓄電狀態(tài)。為用電設備供電發(fā)電機是汽車上的主要電源，與蓄電池并聯(lián)，由發(fā)動機驅動，能向全車除發(fā)動機外的所有用電設備直接供電。發(fā)電機的組成轉子總成