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文檔簡介
1、學習目標 1了解發(fā)電機的基本工作原理 2掌握汽車交流發(fā)電機的構造和工作原理 3掌握汽車交流發(fā)電機的型號命名方法 4了解汽車交流發(fā)電機的工作特性 學習要求 應知:汽車交流發(fā)電機的基本工作原理,工作特性 應會:汽車交流發(fā)電機的拆解,各結構部件的辨識。掌握汽車交流發(fā)電機 型號含義。 一、發(fā)電機的基本工作原理 1電磁感應定律 如果在導線和磁場之間存在相對運動,導線中就會產(chǎn)生電流, 這種現(xiàn)象稱為電磁感應。產(chǎn)生的電流數(shù)值受以下因素影響: (1)導線和磁場運動的相對速度。 (2)磁場的強度。 (3)穿過磁場的導線數(shù)量。 操作:如圖4-1所示,將多股導線穿過U形磁鐵中心(磁場最強的 地方),手持磁鐵在導線附近
2、快 速移動,觀察微安表的指針擺動 情況。當指針擺動不明顯時,可 增加導線股數(shù)或加快磁鐵移動速 度。 提示:當導線垂直切割磁感 線運動時,產(chǎn)生的電流最大;當 導線平行于磁感線運動時,不產(chǎn) 生電流。 2發(fā)電機基本工作原理 利用電磁感應現(xiàn)象,就可以制成發(fā)電機。圖42說明了發(fā) 電機 的基本工作原理。 如圖4-2所示,發(fā)電機一般由提供磁場的轉(zhuǎn)子和由導線組成 的定 子組成。轉(zhuǎn)子(磁場)在定子(導線)中的不斷轉(zhuǎn)動,使得磁場與 導線 相對運動,產(chǎn)生電流。由于磁場與導線的位置不斷變化,所以 產(chǎn)生 的電流也是不斷變化的。 工作原理如下: 當磁場與導線平行時,導線沒有切割磁感線,如圖42(a),導 線內(nèi)不 產(chǎn)生電流
3、。 磁場順時針旋轉(zhuǎn)90。,磁場與導線呈直角,如圖42(b),磁場 轉(zhuǎn)到這 一點,在N、S極處導線切割的磁感線最多,導線產(chǎn)生的電流為正的最 大值。 電流方向是從上部導線流出,下部導線流入。 磁場再繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90。,磁場反方向再次與導線平行,如圖4 2(c),導 線不切割磁感線,導線內(nèi)不產(chǎn)生電流。 磁場再繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90。,磁場方向上下顛倒,如圖42(d),在N、 S極處 導線切割的磁感線最多,導線產(chǎn)生的電流為負 的最大值。電流方向是從上部 導線流入,下部導線流出。 磁場轉(zhuǎn)完一圈,返回到與導線平行的位置, 導線內(nèi)電流為零。 上述討論的是幾個極限位置,在這幾個位 置之間過渡時,導線中的電流數(shù)值是隨著導線
4、與磁場的相對角度連續(xù)變化的。這樣磁場旋轉(zhuǎn) 一圈,導線內(nèi)就產(chǎn)生了一個連續(xù)變化、具有幾 個特征值的正弦波形(如圖4-3所示)。 磁場旋轉(zhuǎn)一圈,單匝導線上產(chǎn)生的正弦波為單相電流。如果 在 轉(zhuǎn)子周圍每相隔120。就布置一匝導線,磁場每旋轉(zhuǎn)一圈,在三 匝導 線中就會產(chǎn)生三相電流。這樣的發(fā)電機就稱為三相交流發(fā)電機, 汽 車上的發(fā)電機都是三相交流發(fā)電機。 二、汽車交流發(fā)電機的基本構造 目前國內(nèi)外生產(chǎn)的汽車交流發(fā)電機,其結構基本相同,多 是由 三相同步交流發(fā)電機和六只硅二極管構成的三相橋式全波整流 器所 組成。 現(xiàn)在汽車上的交流發(fā)電機多以有刷交流發(fā)電機為主。如圖 4-4所 示為桑塔納轎車裝用的JFZl813Z
5、型交流發(fā)電機的結構圖。 JFZl813Z 型交流發(fā)電機為帶電壓調(diào)節(jié)器的整體式交流發(fā)電機。它主要由 轉(zhuǎn) 子、定子、前后端蓋、風扇、整流器、元件板等組成。 1JFZl813Z型交流發(fā)電機各部件結構 (1)轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生磁場,轉(zhuǎn)子由鐵心、勵磁繞組(又稱磁場繞組)、 爪極 和滑環(huán)組成。 爪極有兩塊,每塊上有六個鳥嘴形磁極,兩塊爪極安裝在轉(zhuǎn)子軸 上,爪 極間的空腔內(nèi)裝有轉(zhuǎn)子鐵心和勵磁繞組。勵磁繞組繞在鐵心上,鐵心 壓裝在 兩塊之間的轉(zhuǎn)子軸上。 滑環(huán)由互相絕緣的兩個銅環(huán)組成,壓裝在轉(zhuǎn)子軸的一端并與轉(zhuǎn)子 軸絕 緣。勵磁繞組的兩端分別從內(nèi)側爪極上的兩個小孔中引出,其中一端 焊接在 滑環(huán)的內(nèi)側銅環(huán)上,另
6、一端則穿過內(nèi)側銅環(huán)上的小孔并焊接在外側銅 環(huán)上, 兩個銅環(huán)分別與發(fā)電機的兩個電刷接觸。當兩個電刷與直流電源接通 時,勵 磁繞組中便 有電流通過, 并產(chǎn)生軸向 磁通,使一 塊爪極磁化 為N極,另 一塊爪極磁 化為S極, 從而形成六 對相互交錯 的磁極。 (2)定子 定子的作用是產(chǎn)生感應電動勢,它由定子鐵心和定子繞組組成,結構 如圖45所示。定子鐵心一般由相互絕緣且內(nèi)圓帶槽的環(huán)狀硅鋼片疊成, 定子繞組為三相對稱繞組,安裝在定子鐵心的槽內(nèi)。三相繞組的連接方法 采用星形聯(lián)結,繞組引線端子共有4個。三相繞組各引一個,中性點引出一 個。 為了保證三相定子繞組能夠產(chǎn)生頻率和幅值相同、相位相差120 。的 三
7、相交 流電,定子繞組線圈的繞制和定子鐵心槽中的嵌入應符合一定規(guī)律。 交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)決定了三相定子繞組線圈的個數(shù)和定 子鐵心 的槽數(shù)。轉(zhuǎn)子上每對磁極必須對應均布于定子鐵心槽中三相繞組的三 個線圈 以產(chǎn)生三相交流電。每個線圈有兩個有效邊(即嵌入定子槽中用以切割 磁感 線產(chǎn)生感應電動勢的邊),分別嵌入定子鐵心的兩個槽中。由于車用發(fā) 電機 定子繞組均采用單層繞法,即一個定子槽中只放一個有效邊,所以, 三個線 圈6個有效邊共需6個槽。設轉(zhuǎn)子磁極對數(shù)為P,則每相繞組共有P個線 圈,2P 個有效邊,三相繞組有3P個線圈,32P個有效邊,定子鐵心的槽數(shù) 為 Z=32P 式中, Z定子鐵心槽數(shù) P磁極
8、對數(shù) 為使三相電動勢大小相等,每相繞組的線圈個數(shù)和每個線圈的節(jié) 距與匝 數(shù)都應完全相等。 每個線圈的兩個有效邊之間所間隔的距離稱為線圈節(jié)距y1,通常 用定子 槽數(shù)表示。而相鄰異性磁極中心線之間的距離稱為極距y。,一般也用 定子 槽數(shù)表示,為 yp=Z/2P 式中,Z定子總槽數(shù) P磁極對數(shù) 為了獲得最大感應電動勢,每個線圈的兩條有效邊應置于相鄰的異 性磁 極之下,以使其感應電動勢能相互疊加,當線圈的節(jié)距等于極距時, 便可滿 足上述要求,則 y1=yp=Z/2P 此外,每組繞組的6個線圈在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的每一瞬時,其電氣條件 應完全 相同,則在任何時刻,該相總電動勢都等于串聯(lián)的6個線圈電動勢之和, 只
9、有這樣才能獲得最大電動勢。由于6對磁極沿圓周對稱均勻布置,所以, 每 相繞組的6個線圈只要沿定子圓周均勻?qū)ΨQ布置即可。 (3)整流器 交流發(fā)電機整流器的 作用是將 發(fā)電機定子繞組產(chǎn)生的三 相交流電 變換為直流電,一般由6 只硅整流 二極管及其散熱板所組成, 如圖 46所示。整流二極管的 工作電 流大、反向電壓高。交流 發(fā)電機整 流二極管有正極管和負極 管之分, 引出線為二極管正極的稱 為正極 管,引出線為二極管負極 的稱為負 極管。 (4)蓋和電刷總成 交流發(fā)電機的前后端蓋均由鋁合金壓鑄或用砂模鑄造而成, 這 是因為鋁合金為非導磁性材料,可減少漏磁并具有輕便、散熱 性能 良好的優(yōu)點。為提高軸承
10、孔的機械強度,增加其耐磨性,在發(fā) 電機 端蓋的軸承孔內(nèi)鑲有鋼套。 電刷總成由兩只電刷、電刷彈簧和電刷架組成,如圖4-8所 示。 兩只電刷裝在電刷架的孔內(nèi),借電刷彈簧的壓力與滑環(huán)保持接 觸, 用于給發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組提供磁場電流。電刷架由酚醛玻璃纖維 塑料 模壓而成或用玻璃纖維增強尼龍制成,安裝在發(fā)電機的后端蓋 上。 目前國產(chǎn)交流發(fā)電機的電刷架有兩種結構,一種電刷架可直接 從發(fā) 電機的外部拆裝,因此,拆裝維修方便;另一種則不能直接從 發(fā)電 機外部進行拆裝,如需更換電刷,還需將發(fā)電機拆開,故這種 結構 將逐漸被淘汰。 交流發(fā)電機有內(nèi)搭鐵和外搭鐵之分,兩只電刷引線的接法也不 同。 為了保證交流發(fā)電機在工
11、作時不致因溫升過高而損壞,在交流 發(fā)電 機轉(zhuǎn)子軸上裝有風扇;(用鋼板沖制而成或鋁合金壓鑄而成), 后端 蓋上有進風口,前端蓋上有出風口,當轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)時,風扇也 一起 旋轉(zhuǎn)使空氣高速流經(jīng)發(fā)電機內(nèi)部對發(fā)電機進行強制冷卻。 操作:拆解JFZl813z型交流發(fā)電機,辨別各個組成部件, 測量 轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組。進一步認清汽車交流發(fā)電機的結構。 2交流發(fā)電機的型號 根據(jù)JBl546-83汽車電氣產(chǎn)品型號編制方法規(guī)定,國 產(chǎn)汽車 交流發(fā)電機型號主要由下列五大部分絹成,即 第一部分為產(chǎn)品名稱代號。交流發(fā)電機產(chǎn)品名稱代號為JF; 整 體式交流發(fā)電機產(chǎn)品名稱代號為JFZ;帶泵交流發(fā)電機產(chǎn)品名稱 代號 為JFB;
12、無刷交流發(fā)電機產(chǎn)品名稱代號為JFW。J表示“交”,F(xiàn) 表示 “發(fā)”,Z表示“整”,B表示“泵”,W表示“無”。 第二部分為分類代號,即電壓等級代號,用1位阿拉伯數(shù)字 表 示,見表4-1。 第三部分為分組代號,即功率等級代號,用1位阿拉伯數(shù)字 表 示,見表4-2。 第四部分為設計序號,按產(chǎn)品設計先后順序,以12位阿 拉伯 數(shù)字表示。 第五部分為變型代號,以漢語拼音大寫字母A、B、C表 示。 例如JFl52型發(fā)電機,表示標稱電壓為12V,額定功率為 500W的 交流發(fā)電機,第2次設計;JFWl82型發(fā)電機,表示標稱電壓為 12V, 額定功率為l000W的無刷交流發(fā)電機,第2次設計;JF27C型發(fā)
13、電機, 表示稱電壓為24V,額定功率為750W的交流發(fā)電機,第4次變型。 三、汽車交流發(fā)電機的基本工作原理 1交流發(fā)電機的發(fā)電原理 如圖4-9所示是交流發(fā)電機的工作原理圖。發(fā)電機的三相定 子繞 組按一定規(guī)律分布在發(fā)電機的定子槽中,互相差120。電角度。 交流 發(fā)電機的磁路是由轉(zhuǎn)子的N極出發(fā),穿過轉(zhuǎn)子與定子之間很小的 氣隙 進入定子鐵心,最后又經(jīng)過空氣隙回到相鄰的S極,并通過磁軛 構成 了磁回路。轉(zhuǎn)子磁極的形狀,可使定子繞組感應的交流電動勢 近似 于正弦曲線的波形。 當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,由于定子繞組與磁感線有相對的切割運動, 所 以在三相繞組中產(chǎn)生頻率相同,幅值相等,相位互差120。電角 度的 正弦電
14、動勢eA、eB和eC。三相繞組中電動勢的瞬時值方程式為 式中, Em每相電動勢的最大值 E每相電動勢的有效值 電角速度(=2f) 發(fā)電機每相繞組中所產(chǎn)生的電動勢的有效值為 E=4.44KFN 式中,K繞組系數(shù)(交流發(fā)電機采用整距集中繞組時K=1) F感應電動勢的頻率(Hz),F(xiàn)=Pn60(P為磁極對數(shù), n為轉(zhuǎn)速以r/min為單位) N每相繞組的匝數(shù) 每極磁通(Wb) 由公式可知,交流發(fā)電機定子繞組內(nèi)感應電動勢的大小與 每相 繞組串聯(lián)的匝數(shù)以及感應電動勢的頻率成正比。即定子繞組的 匝數(shù) 越多,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越高,則繞組內(nèi)感應電動勢也越高。 根據(jù)電工學原理,交流發(fā)電機在星形聯(lián)結時,任意兩個輸 出端 的
15、輸出電壓(稱線電壓U)、輸出電流(稱為線電流IL)與每相繞組 的相 電壓UP、相電流IP,的關系為 UL= up 式中,UL定子繞組輸出的線電壓 UP每相繞組的相電壓 IL=IP 式中,IL定子繞組輸出的線電流 IP每相繞組的相電流 在交流發(fā)電機中,一般通過整流 器將交流電整流為直流電,供給汽車 電氣系統(tǒng)使用。關于整流原理將在本 書第五章講解,本節(jié)不做介紹。 2交流發(fā)電機的勵磁方式 勵磁方式就是產(chǎn)生磁場的方式。當轉(zhuǎn)子通過電流時,轉(zhuǎn)子 就會 產(chǎn)生磁場,轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場的大小與流過的電流有關,流過轉(zhuǎn) 子的 電流被稱為勵磁電流。交流發(fā)電機開始發(fā)電時,需由蓄電池供 給勵 磁電流,此時為他勵。當發(fā)電機達到
16、蓄電池電壓時,即由發(fā)電 機自 己供給勵磁電流,也就是由他勵轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣睢?3交流發(fā)電機的特性 汽車用硅整流交流發(fā)電機的工作特點是傳動比大,轉(zhuǎn)速變 化范 圍大。對于一般汽油發(fā)動機來說,其轉(zhuǎn)速變化為1:8,柴油機 為1: 5。因此汽車用硅整流交流發(fā)電機的特性必須以轉(zhuǎn)速的變化為基 礎進 而分析各有關量的變化。交流發(fā)電機的特性有輸出特性、空載 特性 和外特性,其中以輸出特性最為重要。 (1)輸出特性 交流發(fā)電機的輸出特性,又叫負載特性或輸出電流特性。 它是指發(fā)電機向負載供電時,保持發(fā)電機輸出電壓恒定(對12V 的發(fā) 電機規(guī)定為14V,對24V的發(fā)電機規(guī)定為28V),即=常數(shù)的情 況下, 發(fā)電機的輸出電流
17、與轉(zhuǎn)速之間的關系,即,I=f(n)的函數(shù)關系。 圖4-10所示的實驗電路可用來測量交流發(fā)電機的輸出特性。 當開關S1、S2閉合時,電動機拖動發(fā)電機運轉(zhuǎn),隨著轉(zhuǎn)速 的升 高,發(fā)電機達到充電電壓。這時,斷開他勵電源開關S2,發(fā)電 機開 始自勵。調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速,使發(fā)電機電壓達到額定值,并記錄 該轉(zhuǎn) 速n1,n1即為空載轉(zhuǎn)速。閉合開關S3,接通負載電路。逐漸調(diào) 小負 載R,使電流增大,直到達到最大值。同時不斷提高轉(zhuǎn)速,保持 發(fā)電 機的額定電壓不變。以適當?shù)碾娏鏖g隔作測點,記錄對應的轉(zhuǎn) 速, 一般不小于7點。據(jù)此繪制出交流發(fā)電機的輸出特性曲線,如圖 4-11 所示。 從交流發(fā)電機的輸出特性曲線I=f(n
18、)可以看出: 發(fā)電機的轉(zhuǎn)速甚低時,其端電壓低于額定電壓,此時發(fā) 電機 不能向外供電;當轉(zhuǎn)速達到空載轉(zhuǎn)速n1時,電壓達到額定值; 當轉(zhuǎn) 速高于空載轉(zhuǎn)速n1時,發(fā)電機才有能力在額定電壓下向外供電。 所 以空載轉(zhuǎn)速n1常被用作選擇發(fā)電機與發(fā)動機轉(zhuǎn)速比的主要依據(jù)。 當轉(zhuǎn)速超過n1時,發(fā)電機輸出電流I將隨著轉(zhuǎn)速n的升高 和電 阻R的減小而增大;當轉(zhuǎn)速等于n2時,發(fā)電機輸出額定功率(即 額定 電流與額定電壓之積),故將轉(zhuǎn)速n2稱為滿載轉(zhuǎn)速。 空載轉(zhuǎn)速和滿載轉(zhuǎn)速是交流發(fā)電機的主要性能指標,在產(chǎn) 品說 明書中均有規(guī)定。在使用中,應定期測量這兩個數(shù)據(jù),與規(guī)定 值相 比較,就可判斷發(fā)電機性能是否良好。 當發(fā)電機轉(zhuǎn)
19、速達到一定值時,發(fā)電機的輸出電流就不再 隨轉(zhuǎn) 速的升高和負載電阻R的減小而增大。這時的電流值稱為發(fā)電機 的最 大輸出電流或限流值。這個性能表明,交流發(fā)電機具有自動限 制電 流的自我保護能力。交流發(fā)電機的最大輸出電流約為額定電流 的1.5 倍。 (2)空載特性 發(fā)電機空載時,發(fā)電機端電壓與轉(zhuǎn)速的關系,稱為空載特 性。 即I=0時,U=f(n)的函數(shù)關系,如圖4-12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 轉(zhuǎn)入自勵時,即能向蓄電池進行補充充電,進一步證實了低速 充電 性能好的優(yōu)點??蛰d特性是判斷硅整流發(fā)電機性能是否良好的 重要 依據(jù)。 (3)外特性 外特性是指轉(zhuǎn)速一定時,
20、發(fā)電機的端電壓與輸出電流的關 系。 即n=常數(shù)時,U=?(I)的曲線,如圖4-13所示。 從外特性曲線可看出,隨著負載即輸出電流的增加,發(fā)電 機的 端電壓會很快下降,且轉(zhuǎn)速越高,下降的斜率越大。 第二節(jié)第二節(jié) 直流電動機直流電動機 學習目標 1了解直流電動機的基本工作原理 2掌握汽車起動機用直流電動機的結構 3了解汽車常用直流電動機 學習要求 應知:直流電動機的基本工作原理;起動機用直流電動機的結 構; 汽車常用直流永磁電動機應用場合。 應會:起動機用直流電動機的結構拆解 一、直流電動機的基本工作原理 直流電動機利用磁場的相互作用將電能轉(zhuǎn)化成機械能,在 磁場 內(nèi)通電導線受到磁場力的作用而產(chǎn)生移
21、動的傾向。如圖4-14所 示為 直流電動機工作原理示意圖。 直流電動機的原理如圖4-14所示,在磁場中放置一個線圈, 線 圈的兩點分別與兩片換向片連接,兩只電刷分別與兩片換向片 接 觸,并與蓄電池的正極或負極接通。電流方向為:蓄電池正極 勵 磁繞組正電刷換向片電樞繞組負電刷蓄電池負極。 按照 電樞繞組中的電流方向,由左手定則可以確定電樞左邊受向上 的作 用力,右邊受向下的作用力,整個電樞線圈受到順時針方向的 轉(zhuǎn)矩 作用而轉(zhuǎn)動。當電樞轉(zhuǎn)過半周后,換向片與正負電刷接觸位置 正好 換位,電樞繞組因受轉(zhuǎn)矩作用仍按順時針方向轉(zhuǎn)動。這樣在電 源連 續(xù)對電動機供電時,其線圈就不停地按同一方向轉(zhuǎn)動。 實際電動
22、機的電樞采用多匝線圈,換向片的數(shù)量也隨繞組 匝數(shù) 的增多而增多。 電動機的電磁轉(zhuǎn)矩M取決于磁通,電樞電流Ia。的乘積, 可用 下式表示: M=CmIa 式中,Cm是電機結構常數(shù)。 二、直流電動機轉(zhuǎn)矩自動調(diào)節(jié)過程 當電動機接入直流電源時,載流導體產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使電樞 旋 轉(zhuǎn)。而電樞旋轉(zhuǎn)時,線圈又會切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢,其 方向 可用右手定則來判斷。因其電動勢的方向恰與電樞線圈電流方 向相 反,故稱反電動勢ER。其大小與電機結構常數(shù)Cm,電樞轉(zhuǎn)速n及 磁極 磁通成正比,即 ER=Cmn 因為反電動勢方向與電源電壓方向相反,因而在電動機工作時, 其 電壓平衡方程式是 U= ERIaRa 式中,U為
23、電源電壓,Ra是電樞電路的電阻,由此可得電樞電流 為 Ia =U-ER/Ra 可見,當電源電壓U和電樞電阻Ra一定時,電樞電流將隨反 電動 勢的變化而做相反的變化,促使電磁轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化。 三、汽車起動機用直流電動機的基本構造 汽車起動機用直流電動機由磁極、電樞、換向器等組成, 如圖 4-15所示,電樞繞組與勵磁繞組串聯(lián)的直流電動機又稱為串勵 式直 流電動機。 1機殼 起動機機殼的一端有4個檢查窗口,中部只有一個電流輸入 接線 柱,并在內(nèi)部與勵磁繞組的一端相連。端蓋分前、后兩個,前 端蓋 由鋼板壓制而成,后端蓋由灰鑄鐵澆制而成,呈缺口杯狀。它 們的 中心均壓裝著青銅石墨軸承套或鐵基含油軸承套,
24、外圍有2個或 4個 組裝螺孔。電刷裝在前端蓋內(nèi),后端蓋上有撥又座,蓋口有凸 緣和 安裝螺孔,還有擰緊中間軸承板的螺釘孔。 2勵磁繞組 勵磁繞組是由繞在極靴上的線圈構成的電磁鐵(圖4-16)。 勵磁 繞組固定到起動機外殼里面(圖4-17)。用鑄鋼制造的極靴和起 動機 外殼連接在一起,可增加勵磁繞組的磁場強度(圖4-18)。 當電流流過勵磁 繞 組時,便建立強大的、 靜止的電磁場,磁場 根 據(jù)繞組圍繞在極靴的 方 向,分為S極和N極。 勵 磁繞組的極性對調(diào), 便 產(chǎn)生相反的磁場。 勵磁繞組與電樞 繞 組的接法有兩種:串 聯(lián) 和既有串聯(lián)也有并聯(lián) 的 復式接法(如圖4-19所 示),復式接法可以在 繞
25、 組銅條截面尺寸相同 的 情況下增大起動電流, 從而增大轉(zhuǎn)矩。 大多數(shù)起動機采用4個勵磁繞組。功率大于7.35 kw的起動 機有 采用6個勵磁繞組的。 3電樞 電樞由若干薄的、外圓帶槽的硅鋼片疊成的鐵心和電樞繞 組組 成。鐵心的疊片結構可以減小渦流電流。電樞繞組安裝在疊片 外徑 邊緣的槽內(nèi),繞組線匝分別接到換向器銅片,電樞安裝在電樞 軸 上。圖4-20所示為電樞總成。 電樞繞組有兩種繞法:疊繞法和波繞法。疊繞法,繞組的 兩端 線頭分別接相鄰的兩個換向器銅片(如圖4-21所示)。此種繞法, 在 一對正負電刷之間的導線電流方向一致。波繞法,繞組一端線 頭接 的換向器銅片與另一端線頭接的換向器銅片相
26、隔900或1800(如 圖4- 22所示)。此種繞法,電樞轉(zhuǎn)到某一位置時,因為某些繞組兩 端線 頭接到同極性電刷上,會造成一些繞組沒有電流。由于波繞法 的繞 組電阻較低,所以常用。 4換向器及電刷 換向器由許多換向片組成,換向片的內(nèi)側制成燕尾形,嵌 裝在 軸套上,其外圓車成圓形。換向片與換向片之間均用云母絕緣。 電 刷架一般為框式結構,其中正極刷架與端蓋絕緣安裝,負極刷 架直 接搭鐵。刷架上裝有彈性較好的盤形彈簧。電刷由銅粉與石墨 粉壓 制而成,呈棕紅色,裝在端蓋上的電刷架中,通過電刷彈簧保 持與 換向片之間具有適當?shù)膲毫?。電刷與刷架的組合如圖4-23所示。 四、汽車電器中幾種典型直流電動機
27、直流電動機除了轉(zhuǎn)子、定子雙線圈結構外,還有由永磁鐵 構成 定子的永磁直流電動機,簡稱為永磁電動機。如圖4-24所示為 刮水 器永磁電動機的結構示意簡圖。永磁電動機在汽車上得到了廣 泛的 應用。 1刮水電動機 刮水器可以清除擋風玻璃上的雨水、雪或灰塵。目前汽車 上廣 泛采用電動刮水器,電動刮水器的主要動力部件就是刮水電動 機, 刮水電動機大多是永磁式電動機。圖4-25所示為美國福特公司 采用 的永磁式刮水電動機。 刮水電動機為了滿足刮水器的要求,要實現(xiàn)高、低速擋位 工 作。采用三刷式電動機。其工作原理如圖4-26所示。 直流電動機工作時,在電樞內(nèi)的所有線圈中同時產(chǎn)生反向 電動 勢,每個小線圈都產(chǎn)
28、生相等的反向電動勢ER=cn,電動勢的方 向如 圖中所示。 當開關S撥到低速擋L時,在兩個電刷B1、B3之間有兩條并 聯(lián)支 路,各有3個線圈,電動勢方向如圖所示,根據(jù)電動機的電壓平 衡式 U=ISR+ER=ISR+3cn n=(U-ISR)/3c 當開關S撥到高速擋H時,在兩個電刷B2、B3之間也有兩條 并聯(lián) 支路,一個支路有2個線圈串聯(lián),另一支路有4個線圈串聯(lián),但 其中 一個線圈的電動勢與另外3個線圈的電動勢方向相反,故在電動 機電 樞繞組上的得到總的反向電動勢為2cn,根據(jù)電動機的電壓平 衡式 U=ISR+ER=ISR+3cn n=(U-ISR)/2c 由上式可知,由于反向電動勢的減小,使
29、電樞的轉(zhuǎn)速上升, 重 新達到電壓平衡。這樣永磁刮水電動機就得到了高、低不同的 轉(zhuǎn) 速,使得刮水器具有高、低兩種工作擋位。 操作:按照圖4-26所示,將開關S分別與H、L連接,觀察 刮水電 動機的轉(zhuǎn)速變化,并分析工作過程。 2汽車空調(diào)用鼓風電動機 鼓風電動機用于促使車內(nèi)冷氣、暖氣、除霜和通風的氣流 流 動。采用的電動機通常為永磁式單速電動機,大多數(shù)均安裝在 暖風 機總成內(nèi),如圖4-27所示。鼓風機開關位于儀表板上,開關通 過控 制調(diào)速電阻來控制電動機轉(zhuǎn)速,其電路如圖4-28所示。 鼓風電動機的工作原理:當鼓風電動機開關置于低速(Low)、 中 速1(Medl)、中速2(Med2)或高速擋(Hig
30、h)時,電路中所串聯(lián)的 電阻 值越來越小。電阻值的變化,改變了鼓風電動機的工作電壓。 由于 鼓風電動機是單速電動機,工作電壓越高,轉(zhuǎn)速越高。所以隨 著串 聯(lián)的電阻越小,鼓風電動機的工作電壓越高,轉(zhuǎn)速越高。 3電動車窗電動機 現(xiàn)在轎車的車窗基本上都采用了電動車窗。電動車窗升降 系統(tǒng) 的電動機,廣泛采用的是永磁電動機。永磁電動機是通過改變 電樞 電流的方向來改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向使車窗玻璃上升或下降, 電動 機本身不搭鐵,而是通過控制開關搭鐵。圖4-29所示為美國福 特公 司采用的永磁式電動機的電動升降門窗電路圖。 現(xiàn)以左后門窗為例說明其工作原理。 當主控開關中的左后門窗開關撥到Up時,電流方向為:
31、蓄 電池 正極點火開關電路斷電器主控開關中左后門窗Up觸點 左后 門窗分控開關Up觸點電動機左后門窗分控開關Down觸點 主控 開關中左后門窗Down觸點搭鐵。電動機旋轉(zhuǎn),帶動左后門窗 玻璃 上升。 當主控開關中的左后門窗開關撥到Down時,電流方向為:蓄電池 正 極點火開關電路斷電器主控開關中左后門窗Down觸點左后門 窗分控 開關Down觸點電動機左后門窗分控開關Up觸點主控開關中左后 門窗Up 觸點搭鐵。電動機旋轉(zhuǎn),帶動左后門窗玻璃下降。 上述過程中,流過電動機電樞的電流方向相反,所以電動機旋 轉(zhuǎn)方 向相反,帶動玻璃上升或下降。 與此類似的雙向永磁電動機也被利用到電動后視鏡、電動 座 椅
32、、電動天窗等系統(tǒng)的觸動電路中,在開關控制下,帶動部件 實現(xiàn) 兩個方向的運動。 操作:分析圖4-29所示電動升降門窗電路,用左后門窗開 關控 制左后門窗玻璃升降的工作原理。 4電動門鎖電動機 中央控制門鎖系統(tǒng)具有鑰匙聯(lián)動鎖門和開門功能,通過右 前或 左前門上的鑰匙可以同時關閉或打開所有車鎖。電動車鎖一般 采用 永磁電動機(圖4-30),由門鎖開關控制組合繼電器,通過組合 繼電 器改變電動機的電流方向,使電動機的連接桿上下運動,控制 鎖塊 的關閉或打開。圖4-31為美國福特公司采用的繼電器控制門鎖 的電 路。 以鎖車為例,說明其工作過程:當門鎖主開關轉(zhuǎn)到鎖止位 置 時,觸點l閉合,門鎖繼電器中的鎖
33、止線圈有電流通過,觸點5 閉 合。這時,全車門鎖電動機的電流方向為:蓄電池正極門鎖 繼電 器觸點5全車門鎖電動機門鎖繼電器觸點7搭鐵,電動機 旋轉(zhuǎn) 拉動連接桿,將車門鎖上。 操作:分析圖4-31所示繼電器控制門鎖的電路和開鎖的工 作原 理。 課后實習一課后實習一 汽車交流發(fā)電機的測量與拆汽車交流發(fā)電機的測量與拆 解解 一、主要內(nèi)容及目的 1掌握對汽車交流發(fā)電機進行測量的方法。 2學習拆解及裝配發(fā)電機的基本方法。 二、實訓器材 汽車交流發(fā)電機,萬用表,維修工具。 三、操作步驟及工作要點 1發(fā)電機拆解前的檢測 使用萬用表對發(fā)電機外接線柱進行測量,可以初步判定發(fā) 電機 的狀態(tài)。對于普通發(fā)電機拆解前的
34、測量,建議使用指針式萬用 表, 其測量結果依使用萬用表型號不同,略有差異。常用發(fā)電機各 接線 柱間電阻值見表4-3所示。 將測量發(fā)電機結果填入表4-4中,并據(jù)此判斷發(fā)電機狀態(tài)。 2發(fā)電機拆解作業(yè) 發(fā)電機的拆解按照以下操作步驟進行: (1)拆下電刷及電刷架(外裝式)緊固螺釘,取下電刷架總成, 見 圖4-32。 (2)在前、后端蓋上做記號,拆下連接前、后端蓋的緊固螺 栓, 見圖4-33,將其分解為與轉(zhuǎn)子結合的前端蓋和與定子連接的后 端蓋 兩大部分。 注意:不能單獨將后端蓋分離下來,否則會扯斷定子繞組 與整 流器的連接線(即三相定子繞絹端頭)。 (3)將轉(zhuǎn)子夾緊在臺虎鉗上,拆下帶輪緊固螺母,見圖4-
35、 34,再 依次取下帶輪、風扇、半圓鍵、定位套。 (4)將前端蓋與轉(zhuǎn)子分離,若該部裝配過緊,可用拉器拉開 (見 圖4-35)或用木錘輕敲,使之分離。 注意:鋁合金端蓋容易變形,因此拆卸時應均勻用力。 (5)拆掉防護罩,拆掉圖4-36所示的后端蓋上的3個螺釘 (其中, 3兼作“-”接線柱),即可將防護罩取下。 對于整體式發(fā)電機,先擰下“B”端子上的固定螺母并取下 絕緣套 管;再擰下后防塵蓋上的3個帶墊片的固定螺母,取下后防塵蓋; 然 后拆下電刷組件的兩個固定螺釘和調(diào)節(jié)器的3個固定螺釘,取下 電刷 組件和IC調(diào)節(jié)器總成;最后擰下整流器二極管與定子繞組的引 線端 子的連接螺釘取下整體式整流器總成。
36、(6)拆下定子上4個接線端(三相繞組首端及中性點)在散熱 板上 的連接螺母,如圖4-37所示,使定子與后端蓋分離。 (7)拆下后端蓋上緊固整流器總成的螺釘,取下整流器總成 (見 圖4-38)。 注:若經(jīng)檢驗所有二極管均良好,該步驟可不進行。 (8)零部件的清洗。對機械部分可用煤油或清洗液清洗,對電氣 部分 如繞組、散熱板及全封閉軸承等 宜用干凈的棉紗擦拭去表面塵土、 臟污。 發(fā)電機的拆解要按照工藝要 求進行,禁止生敲硬卸而損壞機 件。拆解的零件要按照規(guī)范清洗 并順序擺放。對有問題的零件和 拆解復雜部位的順序和連接方法, 必要時要有詳細記錄。 3發(fā)電機的裝配 (1)將整流器裝到后端蓋上。參見圖4
37、-38。 應注意各絕緣墊片不能漏裝。裝復后用萬用表電阻擋測量 “B”接 線柱與端蓋問電阻應為無窮大。測量兩散熱板之間及絕緣散熱 板與 端蓋之間電阻,均應為無窮大。若上述電阻較小或者為零,表 明漏 裝了絕緣墊片或套管,應拆開重裝。 (2)將定子總成與后端結合。裝定子繞組上的4個接線端子 從后 端蓋孔中穿出,將接線端分別連接在整流器的接線螺釘上,參 見圖 4-37。 (3)將前端蓋裝到轉(zhuǎn)子軸上。先將前端蓋上的軸承、軸承蓋 安裝 并緊固好,再將該部分套到轉(zhuǎn)子軸上,若過盈量較大,可用木 錘輕 輕敲入。 (4)將后端蓋、定子裝到轉(zhuǎn)子軸上。應注意使前后端蓋上發(fā) 電機 安裝掛腳位置恰當(符合拆解標記)。上述
38、兩大部分結合后,穿 上 前、后端蓋緊固螺栓并分幾次擰緊。注意各螺栓的擰緊切不可 一次 完成,而應輪流進行,并且不斷轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子,若轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)受阻或 者內(nèi) 部有摩擦,應調(diào)整擰緊力矩。 (5)裝配風扇、帶輪。在轉(zhuǎn)子軸上套上定位套、安裝半圓鍵、 風 扇葉片、帶輪、彈簧墊圈,擰緊帶輪緊固螺母,參見圖4-34。 (6)裝復后端蓋上的防護罩,參見圖4-36。 (7)安裝電刷架總成,參見圖4-32。 (8)檢驗裝配質(zhì)量 使用萬用表檢測各接線柱和與外殼間的電阻值,應該符合 參數(shù) 要求,否則應該拆解重裝。 課后實習二 起動用直流電動機的測量與 拆解 一、主要內(nèi)容及目的 1掌握起動機的拆裝順序。 2了解起動機用直流電動
39、機各零件名稱和作用。 3掌握對起動機用直流電動機進行簡單測量的方法。 二、實訓器材 汽車用起動機,萬用表,維修工具。 三、操作步驟及工作要點 1起動機拆解 (1)拆下連接片與電磁開關,取下電磁鐵心。 (2)拆下防塵箍,用鋼絲鉤子提起電刷彈簧取出電刷(共4 只)。 (3)拆下起動機貫穿螺栓,使后端蓋、起動機外殼、電樞分 離。 (4)取下?lián)懿嬷С袖N,取下驅(qū)動端蓋、撥叉與轉(zhuǎn)子總成。 (5)用專用工具拆下止推座圈,取下驅(qū)動齒輪、單向離合器。 2直流電動機的檢測 (1)勵磁繞組(定子)的檢查,如圖4-39所示。 勵磁繞組斷路的檢查:首先通過外部驗視,看其是否有燒 焦或 斷路處,若外部驗視未發(fā)現(xiàn)問題,可用
40、萬用表電阻R1擋檢測, 兩 表筆分別接觸起動機外殼引線(即電流輸入接線柱)與勵磁繞組 絕緣 電刷接頭是否導通,如果測得的電阻為無窮大,說明勵磁繞組 斷 路,應予以檢修或更換。 勵磁繞組搭鐵的檢查:用萬用表電阻RlOk擋(或數(shù)字萬 用表高 阻擋)檢測磁場繞組電刷接頭與起動機外殼是否相通,如果相通, 說 明勵磁繞組絕緣不良而搭鐵;如果阻值較小,說明有絕緣不良 處, 應檢修或更換勵磁繞組。 勵磁繞組短路的檢查:可用2V直 流電進行接線,如圖4-40所示。電路 接通后,將旋具放在每個磁極上,檢 查磁極對旋具的吸引力是否相同。若 某一磁極吸力太小,就表明該勵磁繞 組有匝間短路故障存在。 (2)電樞繞組(
41、轉(zhuǎn)子)的檢查 電樞繞組的檢查,可在汽車電器實驗臺上的電樞檢驗儀上 進 行。 搭鐵檢驗:用附件F6一根,一端插入插座33,一端接電 樞 軸,另一根附件F6一端插入插座34,一端接至整流子銅片,如 有搭 鐵,指示燈25即亮,可標出搭鐵的整流子銅片。 短路檢驗:如圖441,將待試的電樞放在電樞感應儀3 上, 接通開關60,燈19亮,感應儀配備一鋼 片,將該鋼片放置于電樞鐵心線槽上, 如該鋼片振動發(fā)聲,則表明繞組有短路 故障。不斷慢慢轉(zhuǎn)動電樞一圈,將鋼片 依次逐個放置于各線槽上,對每一故障 處做出標記。由于起動機電樞繞組采用 波繞法,所以當鋼片在四個鐵心槽出現(xiàn) 振動時,說明相鄰換向器銅片間短路; 當鋼
42、片在所有槽上振動時,說明同一個 槽中上、下兩層導線短路。 斷路檢驗:如圖442,將待試的電樞放在感應儀上,接 通開 關60,燈19亮,將感應儀所附試棒兩觸針放在相鄰兩整流子片 上, 若電流表18針不動,移動觸針至電流表指出某一電流數(shù)值,固 定此 觸針位置,然后轉(zhuǎn)動電樞,使其余兩鄰片也達到此位置,用觸 針測 其電流,如電樞沒有損壞,相鄰兩整流子片在電流表18上的讀 數(shù)均 應不變,若電流表18無讀數(shù)則表明該繞組斷路。 使用萬用表對電樞繞組搭鐵的檢查:用電阻R10 k擋 檢測, 如圖443所示,用一根表筆接觸電樞,另一根表筆依次接觸換 向器 銅片,萬用表指針不應擺動即電阻為無窮大,否則說明電樞繞 組
43、與 電樞軸之間絕緣不良,有搭鐵之處。 使用萬用表對電樞繞組的短路檢查:用電阻R1擋檢查 換向 器和電樞鐵心之間是否導通,如圖4-44所示。如有導通現(xiàn)象, 說明 電樞繞組搭鐵,應更換電樞。 使用萬用表對電樞繞組斷路的檢查:用電阻R1擋,將 兩個 表筆分別接觸換向器相鄰的銅片,電路同圖444,測量每相鄰 兩換 向片間是否相通,如萬用表指針指示“0”,說明電樞繞組無斷 路故 障,若萬用表指針在某處不擺動,即電阻值為無窮大,說明此 處有 斷路故障,應更換電樞。 對于磁場繞組的斷路、短路、搭鐵故障都應對其檢修或更 換。 (3)電樞軸的檢查 用千分表檢查電樞軸是否彎曲,如圖445所示。若鐵心表 面擺 差超
44、過0.15 mm或中間軸頸擺差大于0.05 mm時,均應進行校正 或更 換。另外,還應檢查電樞軸上的花鍵齒槽,如嚴重磨損或損壞, 則 應修復或更換。 (4)電刷的檢查 檢查電刷的高度:電刷高 度應不低于新電刷高度的2/3 (國產(chǎn)起動機新電刷高度一般 為14mm),即710mm,否則 應換新。 檢查電刷架的接觸面積: 電刷與整流子表面之間的接 觸面積應達到75以上,否 則應研磨電刷。 2發(fā)電機基本工作原理 利用電磁感應現(xiàn)象,就可以制成發(fā)電機。圖42說明了發(fā) 電機 的基本工作原理。 如圖4-2所示,發(fā)電機一般由提供磁場的轉(zhuǎn)子和由導線組成 的定 子組成。轉(zhuǎn)子(磁場)在定子(導線)中的不斷轉(zhuǎn)動,使得磁場與 導線 相對運動,產(chǎn)生電流。由于磁場與導線的位置不
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