1、情境三 发电机充电指示灯常亮故障检修,汽车工程学院-汽车电气教研室,交流发电机检测,能过通过交流发电机的学习，基本掌握交流发电机的故障诊断及维修方法。并能够进行简单的维修操作。,1、交流发电机的构造、工作原理、使用维护方法（重点掌握）； 2、晶体管电压调节器和集成电路调节器的工作原理与检测方法（重点掌握）； 3、交流发电机的工作特性、触点式电压调节器的工作原理（了解）；,交流发电机构造、工作原理、工作特性及常见故障分析、电压调节器的工作原理与检测方法及常见故障分析等等。,发电机检测,五、交流发电机与电压调节器的维护,四、电压调节器的功用、类型和工作原理,三、交流发电机的励磁方式、工作特性、分类
2、和型号,二、交流发电机的工作原理及工作特性,一、发电机的功用和结构,一、发电机的功用和结构,1、发电机的功用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。,一、发电机的功用和结构,2、发电机的结构组成：由定子、转子、电刷、整流二极管、前后端盖、风扇及带轮等组成。,一、发电机的功用和结构,转子 功用：产生磁场 结构：主要由两块爪极、磁场绕组、滑环及轴等组成。,一、发电机的功用和结构,定子（电枢） 作用：产生交流电 结构：定子由定子铁心和定子绕组组成。定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成。定子槽内置有三相对称绕组，三相绕组大多数采用Y形联结，也有用形联
3、结的。,一、发电机的功用和结构,皮带轮,风扇,一、发电机的功用和结构,前、后端盖用非导磁性铝合金制成，具有轻便、散热性好等优点。后端盖上装有电刷总成。前、后端盖上均有通风口，发电机转动时风扇能使空气高速流经发电机内部进行冷却。,一、发电机的功用和结构,电刷 作用：将直流电引入励磁绕组 结构：两只电刷装在电刷架内，在弹簧压力作用下与滑环保持良好的接触。,一、发电机的功用和结构,整流器,一、发电机的功用和结构,一、发电机的功用和结构,二、交流发电机的工作原理,交流电动势的产生,交流发电机的整流原理,交流电动势的产生,二、交流发电机的工作原理,1、三相交流电的产生,交流电动势的产生,二、交流发电机的
4、工作原理,1、三相交流电的产生,交流发电机的整流原理 1、六管交流发电机的整流原理,二、交流发电机的工作原理,交流发电机的整流原理 1、九管交流发电机的整流原理 特点：除了常用的6个二极管外，又增加了3个功率较小的二极管，专门用来供给磁场电流，又称为磁场二极管。采用磁场二极管后，可以省去继电器，利用充电指示灯即可指示发电机工作情况的好坏。,二、交流发电机的工作原理,交流发电机的整流原理 1、八管交流发电机的整流原理,二、交流发电机的工作原理,交流发电机的整流原理 1、八管交流发电机的整流原理,二、交流发电机的工作原理,中性点三次谐波,交流发电机的整流原理 1、十一管交流发电机的整流原理,二、交
5、流发电机的工作原理,三、交流发电机的励磁方式、工作特性、分类和型号,交流发电机的励磁方式,交流发电机的工作特性,交流发电机的分类,交流发电机的型号,1、交流发电机的励磁方式 定义：将电流引入到励磁绕组使之产生磁场称为励磁。,类型,自励：由发电机自身供给磁场绕组电流发电的方式。,他励：由蓄电池供给磁场绕组电流而发电的方式。,三、交流发电机的励磁方式、工作特性、分类和型号,2、交流发电机的工作特性 输出特性 定义：输出特性也称负载特性或输出电流特性，它是在发电机保持输出电压一定时，发电机的输出电流与转速之间的关系。 一般对标称电压为12V的硅整流发电机，其输出电压恒定在14V；对标称电压为24V的
6、发电机，其输出电压恒定在28V。,三、交流发电机的励磁方式、工作特性、分类和型号,由输出特性可看出发电机在不同转速下输出功率情况，表明： 发电机只需在较低的空载转速n1时，就能达到额定输出电压值，因此其具有低速充电性能好的优点。空载转速值是选定传动比的主要依据。 发电机转速升至满载转速n2时，即可输出额定功率的电能，因此其具有发电性能优良的特点。, 当转速升到某一定值以后，输出电流就不再随转速的升高和负荷的增多而继续增大，因此其具有自身控制输出电流的功能，不再需要限流器。交流发电机的最大输出电流为额定电流的1.5倍。,三、交流发电机的励磁方式、工作特性、分类和型号, 空载特性 定义：空载特性是
7、指无负荷时，发电机端电压与转速的变化规律。从曲线可以看出，随着转速的升高，端电压上升较快。由他励转为自励发电时，即能向蓄电池进行补充充电。空载特性是判定交流发电机充电性能是否良好的重要依据。,三、交流发电机的励磁方式、工作特性、分类和型号, 外特性 定义：外特性是指转速保持一定时，发电机的端电压与输出电流的关系。发电机的转速越高，端电压越高，输出电流也越大。,三、交流发电机的励磁方式、工作特性、分类和型号,交流发电机端电压受转速和负载变化的影响较大，因此必须配用电压调节器才能保持恒定的电压值。当发电机处于正常工作状态的高速运转时，如果突然失去负荷，则其端电压会急剧升高，这时发电机中的硅二极管以
8、及调节器中的电子元件将有被击穿的危险，因此应该避免外电路断路的现象。,3、交流发电机的分类,按整流器结构分类,6管交流发电机,8管交流发电机,9管交流发电机,11管交流发电机,按励磁绕组的搭铁形式分类,内搭铁型交流发电机：磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相连）。,外搭铁型交流发电机:磁场绕组的一端（负极）接入电压调节器，通过电压调节器后再搭铁。,三、交流发电机的励磁方式、工作特性、分类和型号,按总体结构分,普通交流发电机,整体式交流发电机,带泵的交流发电机,无 刷 交 流 发 电 机,永磁交流发电机,爪极式交流发电机,感应子式交流发电机,无刷交流发电机 定义：汽车用无刷交流发电机是指无电
9、刷无滑环的交流发电机。 优点： 没有电刷和滑环，不会因为电刷和滑环的磨损与接触 不良造成励磁不稳定或发电机不发电等故障。 工作时不会产生火花，减少了无线电干扰。,三、交流发电机的励磁方式、工作特性、分类和型号,4、交流发电机的型号,（1）产品代号。交流发电机的产品代号有JF、JfZ、JFB、JFW四种，分别表示交流发电机、整体式交流发电机、带泵交流发电机和无刷交流发电机。 （2）电压等级代号。用1位阿拉伯数字表示，112V；224V；66V。 （3）电流等级代号。用1位阿拉伯数字表示。,三、交流发电机的励磁方式、工作特性、分类和型号,（4）设计序号。按产品的先后顺序，用阿拉伯数字表示。 （5）
10、变型代号。交流发电机以调整臂的位置作为变型代号。从驱动端看，Y右边；Z左边；无中间。 例如：JFZ1913Z型交流发电机：其含义为：电压等级为12V、输出电流大于90A、第13次设计、调整臂位于左边的整体式交流发电机。,三、交流发电机的励磁方式、工作特性、分类和型号,四、电压调节器的功用、类型和工作原理,电压调节器的功用,电压调节器的类型,电压调节器的工作原理,1、电压调节器的功用在发电机转速发生变化时，自动控制发电机电压保持恒定，使其不因发电机转速升高，导致电压过高而烧坏用电器和蓄电池过充电；也不会因为发电机转速低，导致电压不足而使用电器工作失常。 特点：体积小，可将其安装在发电机的内部，减
11、少了外部线路，缩小了整个充电系统的体积，同时更加耐用。,四、电压调节器的功用、类型和工作原理,2、电压调节器的工作原理 基本思路：交流发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正比。当转速n升高时，E 增大，发电机输出端电压UB升高，当转速升高到一定值时，输出端电压达到限定值，要想使发电机的输出端电压UB不再随转速的升高而上升，只能通过减小磁通 来限定，又因磁极磁通 与励磁电流If成正比，所以减小磁通 也就是减小励磁电流If。 调压原理： 当发电机转速升高时，调节器通过减小发电机励磁电流If来减小磁通 使发电机的输出电压UB保持不变；当发电机的转速降低时，调节器通过增大发电机的励磁电流If
12、来增加磁通，使发电机的输出电压保持不变。,四、电压调节器的功用、类型和工作原理,3、发电机电压调节器的分类 （1）触点式电压调节器,四、电压调节器的功用、类型和工作原理,（2）负极外搭铁型晶体管式电压调节器晶体管式电压调节器是利用晶体管的开关特性，来控制发电机的磁场电流，使发电机的输出电压保持一定。该调节器由电压敏感电路和二级开关电路组成。,四、电压调节器的功用、类型和工作原理,JFT106型晶体管电压调节器JFT106型晶体管电压调节器属于负极外搭铁式电压调节器，该调解器共有“+”、“F”和“-”三个接线柱，其中“+”接线柱与发电机的“F2”接线柱连接后经熔断器接至点火开关，“F”接线柱与发
13、电机的“F1”接线柱连接，“-”接线柱搭铁。如下图所示。,JFT106型晶体管电压调节器JFT106型晶体管电压调节器属于负极外搭铁式电压调节器，该调解器共有“+”、“F”和“-”三个接线柱，其中“+”接线柱与发电机的“F2”接线柱连接后经熔断器接至点火开关，“F”接线柱与发电机的“F1”接线柱连接，“-”接线柱搭铁。如下图所示。,（3）集成电路电压调节器集成电路调节器是利用集成电路（IC）组成的调节器，可分为全集成电路调节器和混合集成电路调节器两类。,四、电压调节器的功用、类型和工作原理,1 ）正常运行时,集成电路电压调节器的工作过程- 当点火开关为ON且发电机未转动时，蓄电池端电压经接线柱
14、IG输入单片集成电路，使三极管Tr1、Tr2均有基极电流流过，于是两个三极管同时导通。Tr1导通，发电机由蓄电池进行他励，磁场绕组中有电流流过；Tr2导通充电指示灯亮，表示发电机不发电。,四、电压调节器的功用、类型和工作原理,2 ）发电机发电时,集成电路电压调节器的工作过程-当发电机端电压高于蓄电池电动势而小于调节电压时，Tr1仍导通，但发电机由他励转为自励，并向蓄电池充电。 同时由于P点电压输入单片集成电路使Tr2截止，故充电指示灯会熄灭，表示发电机工作正常。,四、电压调节器的功用、类型和工作原理,集成电路电压调节器的工作过程- 当发电机电压随转速升高到调节电压时，单片集成电路检测出该电压，
15、于是Tr1由导通变为截止，磁场绕组中电流中断，发电机电压下降。当电压下降到略低于调节电压时，单片集成电路使Tr1又导通，如此反复，发电机输出电压将被控制在调节电压范围内。,四、电压调节器的功用、类型和工作原理,4 ）不正常运行转子线圈开路,IC调节器的输出控制（不正常工作过程） - 当磁场绕组断路时，P点电压信号异常，单片集成电路检测到后，控制Tr2导通，点亮充电指示灯，以示异常。,四、电压调节器的功用、类型和工作原理,c 当端子 S 脱开时,IC调节器的输出控制（不正常工作过程） - 当发电机的输出端B断线时，发电机无输出，导致IG点电位降低。当单片集成电路检测到IG点电位低于13V时，令T
16、r2导通，点亮充电指示灯，同时可根据P点电位将发电机端电压控制在13.3-16.3V。,四、电压调节器的功用、类型和工作原理,五、交流发电机与电压调节器的维护,交流发电机与电压调节器的使用注意事项,交流发电机的维护,交流发电机电压调节器的维护,1、交流发电机与电压调节器的使用注意事项 蓄电池的搭铁极性必须与发电机搭铁极性相同。交流发电机均为负极搭铁，蓄电池必须负极搭铁。否则，蓄电池将通过二极管大电流放电，使二极管烧坏。 发电机运转时，不能使用试火方法检查发电机是否发电，否则容易损坏二极管及其电子元件。 发现交流发电机不发电或者充电电流较小时，应及时找出故障予以排除。如长期带故障运行，发电机可能
17、出现严重故障或损坏。一个二极管短路，将会使其他二极管和定子绕组烧坏。 绝对禁止用200V以上的交流电压或兆欧表检查发电机的绝缘性能，否则将损坏整流二极管即调节器中的电子元件。 发电机正常运行时，切不可任意拆卸各电器的连接线，以防引起电路中的瞬时过电压损害二极管即调节器中的电子元件或其他电子设备。,五、交流发电机与电压调节器的维护, 蓄电池可起到电容器的作用，即可在一定程度上吸收电路中的瞬时过电压。在发电机运行过程中不要拆下蓄电池的连接导线，否则容易造成发电机二极管及调节器中的电子元件的损坏。 发动机熄火后，应及时将点火开关断开，否则蓄电池长期向磁场绕组放电，会使磁场绕组过热而损坏。 调节器与交
18、流发电机的搭铁形式必须一致。内搭铁型调节器只能与内搭铁型发电机配合使用，外搭铁型调节器只能与外搭铁型发电机配合使用。否则发电机无磁场电流而不能输出电压。 调节器与交流发电机的电压等级必须一致，否则充电系统不能正常工作。 调节器的调节电压不能过高或过低，避免损坏通电设备或引起蓄电池充电不足。,五、交流发电机与电压调节器的维护,2、交流发电机的维护 （1）交流发电机的检测 单机静态测试 方法：用万用表R1挡测量发电机F与E之间的电阻值；发电机B与E之间的电阻值。,五、交流发电机与电压调节器的维护,若F与E之间的电阻超过规定值，可能是电刷与滑环接触不良；若小于规定值，可能是励磁绕组有匝间短路或搭铁故
19、障；若电阻为零，可能是两个滑环之间有短路或者F接线柱有搭铁故障。用万用表的黑表笔接触后端盖，红表笔接触发电机“电枢”（B）接线柱，并以R1挡测量电阻值。若示值在4050 以上，可认为无故障；若示值在10 左右，说明有失效的整流二极管，需拆检；值为零，则说明有不同极性的二极管击穿，需拆检。,五、交流发电机与电压调节器的维护,试验台动态检测可在试验台上进行发电机空载试验和负荷试验，测出发电机在空载和满载情况下发出额定电压时对应的最小转速，从而判断发电机的工作是否正常。 空载试验 将待试发电机固定在实验台上，由另外的调速电动机拖动。合上开关S，由蓄电池共给发电机励磁电流进行他励，当发电机转速为100
20、0r/min时，对12V电系发电机电压应为14V，对24V电系发电机电压应为28V。,五、交流发电机与电压调节器的维护, 负荷试验断开开关S1，发电机转为自励，合上开关S2，调节可调电阻R，在发电机转速为1000r/min时，发电机电压应大于12V或24V；在发电机转速为2500r/min时，电压应达到14V或28V，电流应达到或接近该发电机的额定电流。,五、交流发电机与电压调节器的维护,交流发电机的就车检验发电机还可以在汽车上进行试验。将蓄电池搭铁线暂时拆下，把一块040A的电流表串接到发电机火线B接线柱与火线原接线之间，再把一块050V的电压表接到B与E之间，再恢复蓄电池的搭铁线，以保证操
21、作安全。起动机启动发动机，并提高转速，当发电机转速为2500r/min时，电压应在14V或28V以上，电流应为10A左右。此时打开前照灯、雨刮器等负荷，电流若为20A左右，则表明发电机工作正常。,五、交流发电机与电压调节器的维护,（2）交流发电机零部件的检查,五、交流发电机与电压调节器的维护,检查发电机转子总成 目视检查 如图所示 检查滑环变脏或烧蚀的程度。 提示：旋转时滑环和电刷接触，使电流产生。 电流产生的火花会产生脏污和烧蚀。 脏污和烧蚀会影响电流，使发电机的性能降低。 冲洗 用布料和毛刷，清洁滑环和转子。 如果脏污和烧蚀明显，更换转子总成。,五、交流发电机与电压调节器的维护,检查滑环之
22、间是否导通 使用万用表，检查滑环之间是否导通，如图 提示： 转子是一个旋转的电磁体，内部有一个线圈。 线圈的两端都连接到滑环上。 检查滑环之间是否导通可以用于探测线圈内部是否开路。 如果发现在绝缘和/或者导通方面存在问题，更换转子。,五、交流发电机与电压调节器的维护, 检查滑环和转子之间的绝缘 用万用表，检查滑环和转子之间的绝缘，如图 提示： 在滑环和转子之间存在一个切断电流的绝缘状态。 如果转子线圈短路，电流会在线圈和转子之间流动。 检查滑环和转子之间的绝缘可以用来检测线圈内是否存在短路。 如果发现在绝缘和/或者导通方面存在问题，更换转子。,五、交流发电机与电压调节器的维护,检查带整流器的发
23、电机座 检查整流器的二极管 使用万用表的二极管测试模式。 在整流器的端子B和端子P1到P4之间测量，交换测试导线时，检查是否只能单向导通。 改变端子B至端子E的连接方式，测量过程同上。 提示： a、发电机产生交流电，但是由于汽车使用直流电，交流电必须转换成直流电。 b、转换电流的装置就是整流器。整流器使用二极管将交流电转换成直流电。,五、交流发电机与电压调节器的维护,检查发电机电刷座 用游标卡尺，测量电刷的长度电刷的高度低于7mm时也应于更换，更换时注意电刷的规格型号要求一致。,五、交流发电机与电压调节器的维护,3、交流发电机电压调节器的维护 （1）晶体管电压调节器的检查 内搭铁式晶体管电压调
24、节器的测试先将可调直流电源与调节器按图上所给的线路接好，再逐渐提高电源电压。当电压达到6V左右时，指示灯点亮。继续提高电源电压，当电压达到13.514.5V时，指示灯应熄灭。此时电压即为调节器的调节电压，若灯不亮或发电机电压超过规定值后，灯仍不熄灭，则调节器有故障。,五、交流发电机与电压调节器的维护, 外搭铁式晶体管电压调节器的测试外搭铁交流发电机工作时，磁场绕组通过调节器搭铁。其测试方法与内搭铁的晶体管电压调节器的测试方法完全相同。,五、交流发电机与电压调节器的维护,（2）集成电路电压调节器的检查 3引线集成电路电压调节器的测试3引线集成电路电压调节器采用发电机电压检测法。3根引线要连接正确
25、。图中R为一个35、5W的电阻，可变直流电源G的调节范围为030V。按图连好线以后，逐渐增加直流电源电压，该直流电压值由电压表V2指示，当V2指示值小于调节器调节电压值时，V1电压表上的电压值应在0.61V的范围内，当V2指示值大于调节器调节电压值时，V1表上的电压值应为V2的值。调节时，注意V1调节电压值不能超过30V。调节器的调节电压值：14V系列的为1425V，28V系列的为2830V。,五、交流发电机与电压调节器的维护, 4引线集成电路电压调节器的测试4引线集成电路电压调节器采用蓄电池电压检测法。图中元件参数与3引线集成电路电压调节器的测试电路中的元件参数相同。测试方法也相同，V2小于
26、调节电压值时，V1读数为0.61V；V2大于调节电压值时，V1读数与V2一致。在上述两种测试中，如果电压表的读数不符合上述规定范围，说明集成电路调节器内部存在故障，这时只有更换调节器。,五、交流发电机与电压调节器的维护,充电指示灯控制电路 利用中性点电压，通过放电指示继电器控制,1.3 充电指示灯常亮故障检修,充电指示灯控制电路 利用中性点电压，通过放电指示继电器控制,1.3 充电指示灯常亮故障检修,充电指示灯控制电路 利用三相绕组的一相火线控制只需在N点接一个指示灯即可。值得注意的是交流发电机工作正常时，充电指示灯亮，表示充电。若充电指示灯突然熄灭，则表示充电系统有故障。,充电指示灯控制电路
27、 利用九管发电机控制,1.3 充电指示灯常亮故障检修,CA1091电源电路,1.3 充电指示灯常亮故障检修,整体式交流发电机电源系统 电路分析,1.3 充电指示灯常亮故障检修,整体式交流发电机电源系统 蓄电池亏电严重故障 故障现象蓄电池经常亏电，起动无力。 故障原因 蓄电池自身故障。 发电机不发电。 线路有导线擦破搭铁处。 线路连接点锈蚀或污染。 故障诊断与分析在使用中出现蓄电池亏电，首先要排除蓄电池自身和发电机不发电故障。发电机是否发电可通过仪表板上的充电指示灯判断，在发动机运转时，电源充电指示灯亮，说明发电机不发电。线路连接点，特别是蓄电池接线柱，要定期清洁，且保持连接可靠。这些方面都检修
28、过以后 ，蓄电池还出现亏电，可怀疑线路中有搭铁短路放电处。,1.3 充电指示灯常亮故障检修,整体式交流发电机电源系统 充电指示灯常亮故障 故障现象发动机运转，充电指示灯常亮，即使提高发动机转速也不熄灭。 故障原因 发电机或调节器故障。 线路有短路。 继电器盒故障。 发电机皮带断裂。 故障诊断与分析出现充电指示灯常亮故障首先要检查V形皮带的工作是否正常。在V形皮带工作正常情况下，拆下发电机的D+接线，打开点火开关。如果充电指示灯熄灭，说明发电机或电压调节器有故障；如果充电指示灯仍不熄灭，则说明发电机D+和充电指示灯之间的导线有搭铁处。,1.3 充电指示灯常亮故障检修,汽车工程学院-汽车电子技术教研室,Thank You !,
