1、第二章、交流發(fā)電機及調節(jié)器,主要內容,交流發(fā)電機的構造 交流發(fā)電機的工作原理 交流發(fā)電機的工作特性 交流發(fā)電機的調節(jié)器 交流發(fā)電機的使用與維護 發(fā)電機與充電系統(tǒng)的測試 充電系統(tǒng)的常見故障,發(fā)電機是汽車用電設備的主要電源。在汽車正常運行期間，發(fā)電機向除起動機之外的其它用電設備供電，并向蓄電池充電。 汽車上所用的發(fā)電機大多為三相交流發(fā)電機。,汽車上采用硅整流交流發(fā)電機，它以硅二極管為整流器，將交流電轉變成直流電。具有結構簡單、體積小、重量輕、功率高、工作可靠、壽命長、維修方便等特點。,汽車用交流發(fā)電機的分類,按結構分為：,按工作原理分,固定磁場式（無刷式）,旋轉磁場式（常用）,普通式,整體式,真空

2、泵式,2-1、交流發(fā)電機的構造,交流發(fā)電機由轉子、定子、電刷與滑環(huán)機構、三相橋式整流器、軸承、風扇和前后端蓋等組成。,一、轉子 （教材P23）,轉子由爪極（每個爪極有個鳥嘴形磁極）、轉子繞組、滑環(huán)和轉軸等組成。,在轉子繞組中通入一個直流電流時，產(chǎn)生一個磁場。,在發(fā)動機的帶動下轉子旋轉，在定子繞組中產(chǎn)生一個旋轉磁場。,定子是由定子鐵心和三相定子繞組組成，固定在前后端蓋之間。,三相定子繞組,定子鐵心,二、定子,三相繞組一般采用三角形（）和星形（Y）兩種接法，定子繞組在轉子產(chǎn)生的旋轉磁場作用下，感應并輸出三相正弦交流電動勢。,整流器是將交流電轉換成直流電的一種裝置，在車用發(fā)電機中，一般采用三相橋式整

3、流電路作整流器。,三、整流器 （教材P25）,普 通 型,中性點二極管型,整流器一般有以下四種形式：,磁場二極管型,中性點與磁場二極管型,磁場二極管可以提高電壓調節(jié)的精度。,中性點二極管的整流器，可以提高發(fā)電機的輸出功率。,桑塔納汽車用的整流器電路,前端蓋用來固定發(fā)電機，后端上裝有電刷架和整流器。 風扇風葉裝在前端蓋與皮帶輪之間（雙風扇發(fā)電機的兩個風葉裝在發(fā)電機內部的轉子上），在發(fā)電機工作時，起強制通風散熱作用。,前、后端蓋,風葉,軸承,四、端蓋、風扇和軸承,一、發(fā)電原理 （教材P27） 當發(fā)電機的轉子繞組中通入直流電時，產(chǎn)生磁場，轉子在發(fā)動機的帶動下旋轉，定子繞組切割轉子磁場感應三相交流電動

4、勢。,2-2、交流發(fā)電機的工作原理,整流電路將三相電動勢轉變成直流脈動電壓；由于蓄電池具有電容的功能，故輸出的直流電壓波形較平坦。 在發(fā)電機空載運行時，忽略三相繞組和整流器的電阻壓降，直流電動勢約為：U2.34E（E為相電動勢）。,二、整流原理 (教材P28),發(fā)電機轉子繞組產(chǎn)生磁場，稱為勵磁，發(fā)電機的勵磁有他勵和自勵兩種方式。 由蓄電池向磁場繞組供電的方式，稱為他勵；由發(fā)電機產(chǎn)生的電壓向磁場繞組供電的方式，稱為自勵。 汽車用發(fā)電機在剛開始發(fā)電時，轉子繞組由蓄電池供電產(chǎn)生磁場，屬于他勵；待發(fā)電機旋轉起來，輸出電壓高于蓄電池電壓時，發(fā)電機向磁場繞組供電，勵磁方式由他勵變?yōu)樽詣睢?三、勵磁方法 (

5、教材P29),交流發(fā)電機的工作特性，是指發(fā)電機工作時，端電壓U、輸出電流與轉速之間的關系。,一、空載特性,空載特性是指發(fā)電機空載（即 0）時，發(fā)電機端電壓U與轉速 之間的關系。,U與n成線性關系,他勵,自勵,2-3、交流發(fā)電機的工作特性,當發(fā)電機轉速一定時，輸出電壓隨輸出電流的變化規(guī)律。,在轉速一定時，端電壓隨輸出電流的增加而下降，當輸出電流超過一定值后，電壓和電流同時下降（拐點處）。,當發(fā)電機在高速旋轉時，如果突然失去負載，端電壓將瞬時增大，整流器及調節(jié)器中的電子元件造成損壞。,二、外特性 (教材P32),在發(fā)電機輸出電壓U一定時（通常12V發(fā)電機保持在14V），發(fā)電機負載電流與轉速之間的關

6、系稱為輸出特性或負載特性。,Ie,輸出電流將隨轉速升高而增大，當轉速超過一定值時，電流增加的速率減慢，并趨于穩(wěn)定，此時的電流為最大輸出電流。,三、輸出特性（負載特性）,發(fā)電機的輸出電壓與發(fā)電機轉子的轉速有關：,2-4、交流發(fā)電機的調節(jié)器,UEC,C為發(fā)電機的結構常數(shù) 為磁極磁通 為發(fā)電機轉速,由此可知：發(fā)電機的輸出電壓U與轉速和磁通成正比。,一、電壓調節(jié)器的工作原理 （教材P33）,當發(fā)電機的轉速升高時，減小磁場電流，以減弱磁通，使基本保持不變，從而維持端電壓的不變。,二、電壓調節(jié)器的分類,觸點式電壓調節(jié)器,晶體管電壓調節(jié)器,集成電路電壓調節(jié)器,三、電壓調節(jié)器工作原理 （教材P33）,1、觸點

7、式電壓調節(jié)器 觸點式電壓調節(jié)器是一種機械振動式電壓調節(jié)器，它利用觸點的開閉作用，改變磁場電路的電阻，保持端電壓的恒定。,觸點的開閉存在延時現(xiàn)象，故不能控制大功率的發(fā)電機電壓，且存在電磁干擾，目前已基本不采用。,2、晶體管電壓調節(jié)器,晶體管電壓調節(jié)器是利用晶體三極管的開關作用，控制發(fā)電機磁場電路的通、斷，來調節(jié)磁場的強弱，使端電壓保持不變。,集成電路電壓調節(jié)器具有體積小、功能強、可靠性高、結構簡單、成本低等特點，目前已廣泛應用于國內外的汽車上。 集成電路電壓調節(jié)器由于體積小，目前都裝于發(fā)電機內，成為整體式交流發(fā)電機。,3、集成電路式電壓調節(jié)器,P半波整流接線柱 L充電指示燈接線柱 F磁場繞組電壓

8、監(jiān)視接線柱 S蓄電池電壓監(jiān)視接線柱,通用公司（GM）用集成電路調節(jié)器,發(fā)動機轉速低,發(fā)動機轉速高,集成電路電壓調節(jié)器利用改變磁場電流的占空比，來改變發(fā)電機的輸出電壓。,四、調節(jié)器實例分析,桑塔納轎車發(fā)電機原理圖,2-5、交流發(fā)電機的使用與維護,交流發(fā)電機在使用和維護過程中，要注意以下幾個問題： 、蓄電池的搭鐵必須與交流發(fā)電機的極性一致，都是負極搭鐵，否則蓄電池將通過發(fā)電機的硅整流二極管大量放電，從而燒毀二極管。 、不得用發(fā)電機輸出端瞬時接地（搭鐵）的方法（試火法）來判斷發(fā)電機是否發(fā)電。,、發(fā)電機在高速運轉時，不得拆下蓄電池等主要用電設備，以免產(chǎn)生瞬時過電壓，損壞二極管、調節(jié)器或其他用電設備。,

9、、經(jīng)常檢查發(fā)電機與蓄電池之間的連線，保證連接牢固可靠。 、經(jīng)常檢查發(fā)電機皮帶的張緊程度，應符合出廠時的規(guī)定。皮帶過松，會造成蓄電池充電不足；皮帶過緊，容易造成皮帶和發(fā)電機軸承的損壞。,、 一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)電機工作不正常，應及時檢查，找出并排除故障。,、定期對發(fā)電機進行維護，一般發(fā)電機運行750小時或汽車行駛3萬公里后，對發(fā)電機的電刷、整流元件、調節(jié)器、軸承等易損元件進行一次檢查和必要的測試。,一、輸出直流電壓的測試 起動發(fā)動機，并在怠速狀態(tài)下運行，用數(shù)字萬用表測量蓄電池兩端的電壓。,電壓讀數(shù)應在1315伏之間（具體視調節(jié)器的設定值而定，如GM公司為14.70.5V）。 當發(fā)電機的轉速升高時，發(fā)電機輸

10、出的直流電壓基本保持不變。,2-6、發(fā)電機與充電系統(tǒng)的測試,用數(shù)字萬用表的交流電壓檔，并接在蓄電池的正負極兩端，來測量發(fā)電機輸出的交流電壓（正常值應0.4V ）。具體步驟如下： 起動發(fā)動機，并使其在2000rpm的轉速下運轉； 打開大前燈，給發(fā)電機加上一定的負載； 將數(shù)字萬用表并接于蓄電池的正負極兩端，讀取交流電壓值。如果電壓0.4V，說明發(fā)電機的整流器工作正常；如果電壓 0.5V，說明發(fā)電機的整流器存在故障。,二、輸出電壓的交流成份測試,電壓降的測試，主要用來判斷發(fā)電機與蓄電池之間的連線是否良好。具體方法如下： 起動發(fā)動機，并使其在2000rpm的轉速下運轉； 打開大前燈，給發(fā)電機加上一定的負載； 用數(shù)字萬用表的直流電壓檔測量發(fā)電機的輸出端與蓄電池的正極端之間的電壓降（如圖所示），正常電壓值為0.4V。如果超過0.4V，說明導線連接點的電阻大。,三、充電系統(tǒng)電壓降的測試,用數(shù)字萬用表的直流電壓檔測量發(fā)電機的外殼與蓄電池的負極端之間的電壓降（如圖所示），正常電壓值為0.3V。如果超過0.3V，說明導線連接松動，連接點的電阻大。,一、不充電 不充電的可能原因有： 連接導線斷路、短路、連接處松動等。 發(fā)電機損壞。如轉子或定子繞組短路或斷路、電刷磨損、硅整流二極管損壞等。 調節(jié)器損壞