1、学习情境二 交流发电机的检测与维护,学习目标：,为了完成交流发电机的检测与维护任务，必须掌握交流发电机的构造、主要部件的作用及工作原理；交流发电机的拆装方法；交流发电机的整机检测及解体后主要部件的检测方法；了解发电机充电指示灯的作用及控制方法；掌握交流发电机常见故障的诊断及排除方法等知识。,情境描述,售后服务经理接到客户有关发动机起动后充电指示灯仍亮，或有时打开点火开关，充电指示灯不亮的维修的任务，递交给学员检修发电机的任务，要求检查发电机各零部件的破损程度，确定是否可再用，进行组装，进行试验并排除可能出现的故障。制定学习和维修计划，完成此任务。零部件检修的相关信息要告知经理，得到经理的确认后
2、，提交一份分析报告并归档。,相关知识,交流发电机的基本知识 充电系的常见故障及各零部件的检修方法 交流发电机与调节器的使用及维护,基本知识 概述,一、发电机的功用发电机是汽车的主要电源，其功用是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。,二、汽车发电机的分类 汽车用发电机可分为：直流发电机和交流发电机目前汽车采用三相交流发电机，内部带有二极管整流电路，将交流电整流为直流电，所以，汽车交流发电机输出的是直流电。,交流发电机在车上的安装位置,三、交流发电机的构造 （普通）,交流发电机的结构分以下几部分:,转子,定子,端盖,整流器,电刷组件,带轮,风扇,转子
3、,1 功用：产生旋转磁场 2 组成：1）转子轴2）集电环3）爪极4）磁轭5）磁场绕组,转子产生旋转磁场,转子产生旋转磁场,当励磁绕组有电流通过时，便产生磁场，转子轴上的两个爪极分别被磁化为N极和S极。如下页图所示 当转子旋转时，磁极交替地在定子铁心中穿过，形成一个旋转的磁场，磁力线和定子绕组之间产生相对运动，在三相绕组中产生交流感应电动势。,交流发电机的磁路 1磁轭 2磁场绕组 3、4磁极 5定子 铁心 6钉子绕组 7轴 8漏磁通,定子（又叫电枢）,1 功用：产生交流 （交变）电动势 2 组成：1）定子铁心2）定子绕组,定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。定子绕组有三组线圈，对称的嵌放在
4、定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法和三角形接法两种，如下图所示，都能产生三相交流电。三相绕组必须按一定要求绕制，才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120的三相电动势。发电机定子绕组由专门人员绕制。,3.定子三相绕组有两种接法,1）星形接法 2)三角形接法,交流电动势的产生,当发电机的转子转动时（由发动机带动），定子中就有感生电动势产生，如果定子与外电路形成回路，就可以对外输出交流电流。,交流电必须 整流为直流电,但汽车上需要输出的是直流电，所以还必须对交流电进行整流。整流任务由整流器完成,整流器,整流器由整流板和硅二极管组成,整流器,1 功用：将三相交流电变为直流电 2 组成：六只
5、或八只硅二极管分别焊装在两块极板（整流板）上而组成,整流板有正整流板 和负整流板之分,整流板由互相绝缘的两块板组成，其中一块为正极板（带有输出端螺栓），另一块为负极板，负极板和发电机外壳直接相连（搭铁），也可以将发电机的后盖直接作为负极板。,整流管分为： 正极管和负极管两种,引出电极为正极的为正极管，安装在正极板上；引出电极为负极，称为负极管，安装在负极板上。,整流二极管特点,1） 汽车用整流二极管特点： 工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A 反向电压高，反向重复峰值电压270V，反向不重复峰值电压300V 有正极管和负极管之分（画图说明） 只有一个引线端（画图说明）,整流器和定子
6、绕组的连接,星形连接,三角形连接,前后端盖,一、 端盖 1 端盖一般用铝合金铸造 2端盖上装有电刷组件，普通发电机中一般有两只电刷 3. 无刷发电机中没有电刷。,电刷的功用,电刷将电源引入到转子的线圈（磁场绕组）中，使内部的电磁铁（磁轭和爪极）产生较强的磁场。,交流发电机的内搭铁和外搭铁和电刷的接线方法有关,交流发电机分为内搭铁和外搭铁两种,内搭铁型发电机 有一只电刷（负电刷） 和壳体直接搭铁的发电 机,外搭铁型发电机 两只电刷（负电刷） 和壳体绝缘的发电机,带轮及风扇,交流发电机的前端装有带轮和风扇，由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转 。 （1） 转子的转动使发电机发电； （
7、2）风扇的转动为发电机散热。,四、交流发电机的型号,根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-1993汽车电器设备产品型号编制方法的规定，汽车交流发电机型号由五部分组成：,1、产品代号,JF表示普通交流发电机；JFZ表示整体式（调节器内置）交流发电机； JFB表示带泵的交流发电机；JFW表示无刷交流发电机。,2、电压等级代号,电压等级代号用一位阿拉伯数字表示。1表示12V系统；2表示24V系统；6表示6V系统。,3、电流等级代号,电流等级代号也用一位阿拉伯数字表示。见表21,4、设计序号 5、变型代号,设计序号用12位阿拉伯数字表示，表示产品设计的先后顺序。交流发电机以调整臂位置作为变形代号
8、。Z左调整臂Y 右调整臂例：JFZ1913Z发电机,五、交流发电机工作原理,由发动机带动发电机转子旋转 由电刷给转子通电（励磁）产生磁场（有刷交流发电机，无刷直接通电） 由定子产生交变感应电动势 由整流器整流为直流电输出,发电原理,当外电路通过电刷使磁场绕组通电时，便产生磁场，使磁极磁化为N极和S极。当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便产生交变的感生电动势。这就是交流发电机的发电原理。,1、交流感生电动势的频率,交流电动势的变化频率f与发电机的转速n 、磁极对数p成正比：,2、三相交流感生电动势幅值,1）交流电动势的波形近似正弦波（因转子磁极呈鸟嘴
9、形，其磁场的分布近似正弦规律） 2）三相电动势对称（因三相绕组对称安置）,2、三相交流电动势幅值表达式,式中 Em每相电动势的最大值E每相电动势的有效值w电角速度（ w 2 f）,3、每相绕组中电动势的有效值,式中：K-绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关的系数 ) N-每项匝数（匝） f频率（Hz） -每极磁通（Wb） Ce-电机常数（Ce4.44KNp/60） 称E为相电动势。,由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数Ce不变），相电动势E和发电机转速、磁通成正比。,交流发电机整流原理,交流发电机三相交流电经6只硅整流二极管组成的全波桥式整流电路整流后，变为直流电输出,（三相全波桥式
10、整流）,三只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；三只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。每一瞬时都有一个正极和一个管导通 ，使电路形成回路。这样，通过用电器的就是直流电。,关于中性点电压的讨论,理论上中性点电压:实际上中性点电压为：,关于中性点电压的讨论,1、可以用来控制各种用途的用电器 2、还可以对其整流，协同发电机输出。（8管或11管交流发电机）,交流发电机的励磁,除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁，因为它们的磁场都是电磁场，也就是说必须给磁场绕组通电才会有磁场产生。,交流发电机的励磁,1、定义：将电源引入到磁场绕组，使之产生磁场
11、称为励磁。2、交流发电机励磁两种方式：1）自励2）他励,交流发电机的励磁,1）他励在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。这种供给磁场电流的方式称为他励发电。,3.交流发电机的励磁,2）自励当发电机有能力对外供电时，就可以把自身发的电供给磁场绕组生磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自励。,交流发电机的励磁电路如图 （6管内搭铁交流发电机） 电磁振动式调节器,交流发电机的励磁电路,上一个电路有一个缺点：发动机熄火后，如果司机忘记关断点火开关，蓄电池会经调节器一直给磁场绕组供电。1）时间过长会烧坏磁场绕组2）会造成蓄电池过度放电,交流发电机的励磁电路 如图带充电指示灯的电路
12、 （9管内搭铁交流发电机） 电子调节器,发电机电压小于蓄电池时 充电指示灯发亮,充电指示灯的作用,1、提示驾驶员在发动机熄火后关掉点火开关。 2、可以指示发电机是否有故障,桑塔纳JFZ1913Y发电机,六、 交流发电机的分类,交流发电机按结总体结构分五类,1）普通交流发电 机 例JF132 （EQ140用）,5） 永磁交流 发电机,2） 整体式交流发电机 例JFZ1913Z （奥迪、桑塔纳汽车用）,4）无刷交流发电机,3） 带泵交流发电 机 例JFB1712,1、普通交流发电机 例依维柯发电机,2、 整体式交 发电机 例JFZ1913Z （奥迪、 桑塔纳汽车用）,别克轿车cs130发电机,3）
13、 带泵 交流发电机 例JFB1712,4、无刷交流发电机,由于没有电刷和集电环，所以不会因为电刷和集电环的磨损和接触不良造成激磁不稳定或发电机不发电等故障；同时工作时无火花，也减小了无线电干扰。无刷交流发电机分为爪极式、激磁机式和永磁式三种。,5 、永磁交流 发电机,七、 电压调节器功用、分类及调压原理,电压调节器的分类 电压调节器的调压原理,电压调节器,电压调节器功用:由于交流发电机的转子是由发动机驱动的，因此交流发电机转子的转速变化范围非常大，这样将引起发电机的输出电压发生较大变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电机必须配用电压调节器，电压调节器功用
14、：使交流发电机输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。,电压调节器 一、电压调节 器的分类,1交流发电机电压调节器按工作原理可分为：,（1）触点式（电磁振动式）电压调节器,一、电压调节器的分类,1交流发电机电压调节器按工作原理可分为：,（2）晶体 管调节器,一、电压调节器的分类,1交流发电机电压调节器按工作原理可分为：,（3）集成电路调节器,一、电压调节器的分类,1交流发电机电压调节器按工作原理可分为：,（4）数字调节器,一、电压调节器的分类,1交流发电机电压调节器按工作 原理可分为：（1）触点式电压调节器 （2）晶体管调节器（3）集成电路调节器 电子调节器（4）数字电路调节器,一、电压调节器
15、的分类,2电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式可分为： （1）内搭铁型电子调节器：适配于与内搭铁型交流发电机； （2）外搭铁型调节器：适配于与外搭铁型交流发电机,各种型式调节器外形图,二、电压调节器的调压原理,由交流发电机的工作原理我们知道，交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值：E= Cen（V） Ce为发电机的结构常数，n 为转子转速，为转子磁极的磁通，也就是说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。,二、电压调节器的调压原理,E（不变） = Cen E（不变） = Ce n 转速n是随发动机转速变化的，无法控制我们可以控制磁通 使之随n的变化作相应的变化来保持发电机
16、电动势E的不变方法是：当交流发电机的转速升高时，通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通，使发电机电动势E保持不变。,二、电压调节器的调压原理,E不随转速变化，输出电压UB即可保持恒定所以，交流发电机调节器的工作原理是：当交流发电机的转速升高时，调节器通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通，使发电机的输出电压UB保持不变。,二、电压调节器的调压原理,电子式调节器就是利用大功率三极管的导通和截止，接通和断开磁场电路，来改变磁场电流If大小。,充电系整机测试 各零部件检修,交流发电机的检修、试验 一、整机测试1.检测各接柱之间的电阻2.试验台试验 二、零部件检修1.转子的检修2.定子的检修3.整流器
17、的检修4.电刷组件的检测,整机测试,测量各接线柱之间的电阻： 工具：万用表 档位选择R1挡 测量方法：如图所示： 判断说明：如果“F” 与“” 之间的阻值过大说明什么问题？ 若阻值过小，则表明什么？ 若“” 与“”、“” 与“F” 之间的电阻值小于表中的标准值，则表示有什么问题？ 如接近表中的数值，但负载电流测试时电流很小，则表示什么？,空载与满载电路示意图,判断过程：如果阻值低于标准值，则说明励磁绕组短路；如果阻值为无穷大，则说明励磁绕组断路。,判断过程：每个集电环与转子轴之间，其阻值都是无穷大，如果阻值很低，说明励磁绕组搭铁。,无论励磁绕组是短路、断路还是搭铁，都必须更换转子。 但是，更换
18、转子的费用与更换发电机的费用接近， 所以一般情况下，当励磁绕组需要更换时， 就可以直接更换发电机总成。,转子检修,检测判断过程：每次任取两个首端， 测量三次，每次测量的阻值都应小于0.5； 如果阻值有无穷大的情况， 说明励磁绕组断路， 需更换定子总成。,搭铁检测判断过程： 如图测量三次，阻值均应为无穷大， 如果有不是无穷大的情况， 说明定子绕组搭铁， 需更换定子总成。,定子检修,定子绕组短路故障检测 定子绕组短路很难检测。因为一个正常定子绕组的阻值非常低。如果所有其他部件的检测均属正常，但输出电压却很低，其原因可能是定子绕组匝间短路。无论定子绕组是断路、短路还是搭铁，均需更换定子总成。,3二极
19、管的检修 检测工具： 标准：二极管的正向电阻应在 ，反向电阻应在 以上。 检测方法：将二极管与定子绕组之间的连线断开用万用表的两个表笔分别接到 上，测二极管的正向与反向电阻。 判断过程：若正、反向电阻均为0，说明二极管 ；若正、反向电阻均为无穷大，说明二极管 。 维修方法：更换二极管需要在压床上进行，或在台虎钳上使用专用工具，但不得使用锤子敲击，以免损坏元件。压装二极管时，过盈量控制在007009mm之间。,4电刷的检测 检测内容包括： 电刷的标准高度应是 mm，磨损至 mm时，应进行更换。 电刷弹簧的压力：1.52N 电刷架内部是否发卡。,交流发电机故障诊断,一、充电系的故障现象 一般充电系
20、的故障现象有以下几种情况： l）发动机起动后，充电指示灯仍亮。 2）发动机起动后，充电指示灯亮，发动机高速运行时，充电指示灯熄灭。 3）汽车运行时，经常烧灯泡、熔丝及各种开关等电器设备。 4）打开点火开关，充电指示灯不亮。 5）汽车运行时，发电机或传动带有异响。,故障诊断过程,对于大多数汽车来说，充电系的电路故障现象都是根据 充电指示灯来判断，正常情况是： 利用二极管来控制充电的指示灯电路请说明各种情况下的工作过程.,工作原理,当点火开关S闭合时，励磁电路过程： 蓄电池正极点火开关S充电指示灯调节器发电机励磁绕组搭铁。 这时，充电指示灯亮。 当发动机起动后，二极管VD导通，VD将充电指示灯短路
21、，灯熄灭，表明发电机工作正常。 此时蓄电池充电电路为：发电机的火线接线柱BVD蓄电池正极。 励磁电路为： 发电机的火线接线柱B调节器发电机励磁绕组搭铁。,一、发动机起动后，充电指示灯仍亮,A、检查发电机传动带有无松滑现象。若有松滑，需紧固。 B、检查发电机的外观接线是否脱落。若有松脱，需紧固。 C、若上述检查均为正常时，然后再做进一步诊断，具体方法如下： 先闭合点火开关，用万用表测量发电机上的“B” 接线柱（蓝色）有无电压。如果有电压，说明调节器有故障，这时可先更换调节器；若仍不发电，故障在发电机，应从车上拆下发电机进一步检查；如果测量“B” 接线柱没有电压，则说明充电线路有故障，应检查线路。
22、,各种故障诊断过程,二、发动机起动后，充电指示灯亮，发动机高速运行时，充电指示灯熄灭,其故障原因：发电机发电量低。 诊断过程： A、检查发电机传动带有无松滑现象、发电机的固定是否牢固。若有松脱，需紧固。 B、电刷接触不良、整流器中的个别二极管损坏、定子中的三相绕组或转子中的励磁绕组局部短路等，一般需要将发电机拆下，解体检查。,三、汽车运行时，经常烧灯泡、熔丝及各种开关等电器设备,故障原因：发电机发电量高。 诊断过程：用电压表测量蓄电池的两个极桩，测量时将发动机的转速控制在2000rmin左右，观察电压表的读数。如果读数大于 14.5V，说明电压调节器有故障，可直接更换调节器。,四、打开点火开关
23、，充电指示灯不亮,故障原因：充电指示灯电路有故障。 故障诊断： A、检查充电指示灯线路是否有断路的地方； B、检查发电机的电刷是否有损坏； C、检查组合继电器是否有故障。,五、汽车运行时，发电机或传动带有异响,故障原因：可能是发电机轴承或传动带引起的。 故障诊断：A、检查传动带状况和张紧力，必要时可更换。 B、检查轴承异响时，利用一段软管，或一把长一字形螺钉旋具，也可以用听诊器，将一端放在靠近轴承的地方，然后将耳朵贴在另一端倾听。在倾听过程中，可提高发动机的转速，随着转速的提高，噪声越来越大，说明异响是轴承引起的，在倾听过程中，应留心发电机周围的风扇、传动带和其他运动件。 更换轴承时，发电机需要拆下解体。,
