汽車電氣設備交流發(fā)電機凌永成電子學習教案

1、會計學1汽車電氣設備交流汽車電氣設備交流(jioli)發(fā)電機凌永成發(fā)電機凌永成電子電子第一頁，共85頁。 配 套 教 材 信 息教材名稱：汽車電氣設備（第2版）教材主編：凌永成教材定價：38RMB出版社：北京大學出版社出版時間/版次：2010年3月第2版 國際標準書號（ISBN ）： 978-7-301-16916-2 教材所屬系列：21世紀全國(qun u)高等院校汽車類創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)規(guī)劃教材 第1頁/共85頁第二頁，共85頁。第3章 交流(jioli)發(fā)電機 汽車用發(fā)電機有直流發(fā)電機（DC generator）和交流發(fā)電機（AC generator）兩大類，目前(mqin)大多采用交流

2、發(fā)電機。 交流(jioli)發(fā)電機（alternator）與蓄電池協(xié)同工作，共同構成汽車電源系統(tǒng)。 交流發(fā)電機與電壓調節(jié)器配合工作，其主要任務是對除起動機以外的所有用電設備供電，并向蓄電池充電。 交流發(fā)電機主要由三相同步交流發(fā)電機和二極管整流器組成，一般稱為硅整流交流發(fā)電機，亦簡稱交流發(fā)電機。第2頁/共85頁第三頁，共85頁。3.1交流(jioli)發(fā)電機的構造與工作原理 汽車(qch)用交流發(fā)電機的分類1.按總體(zngt)結構分1）普通交流發(fā)電機普通交流發(fā)電機（圖3-1）的應用最為普遍，如東風EQ1090型載貨汽車用JF132型交流發(fā)電機，解放CA1091型載貨汽車用JF1522A型交流發(fā)

3、電機等。圖3-1 普通交流發(fā)電機第3頁/共85頁第四頁，共85頁。圖3-1 普通(ptng)交流發(fā)電機第4頁/共85頁第五頁，共85頁。2）整體式交流(jioli)發(fā)電機整體式交流(jioli)發(fā)電機(integrate alternator)是內裝電壓調節(jié)器的交流(jioli)發(fā)電機，如一汽奧迪、上海桑塔納等轎車用JFZ1813Z型交流(jioli)發(fā)電機。圖3-2 整體式交流(jioli)發(fā)電機（匹配KIA PRIDE） 第5頁/共85頁第六頁，共85頁。圖3-3 整體式交流(jioli)發(fā)電機（匹配杭發(fā)濰柴斯太爾） 第6頁/共85頁第七頁，共85頁。3）帶泵交流(jioli)發(fā)電機帶泵交

4、流(jioli)發(fā)電機是帶有真空泵的交流(jioli)發(fā)電機，如JFWBZ27型交流(jioli)發(fā)電機等。 龍口中宇(zhn y) JFWBZ27帶泵交流發(fā)電機 第7頁/共85頁第八頁，共85頁。帶泵交流(jioli)發(fā)電機 第8頁/共85頁第九頁，共85頁。4）無刷交流(jioli)發(fā)電機 無刷交流發(fā)電機（brush-less alternator）是無電刷、滑環(huán)結構(jigu)的交流發(fā)電機。如福建仙游電機廠生產的JFW14X 型交流發(fā)電機和山東龍口中宇電機廠生產的 JFWBZ27交流發(fā)電機。山東(shn dn)龍口中宇電機廠生產的 JFWBZ27交流發(fā)電機第9頁/共85頁第十頁，共85頁

5、。5）永磁交流(jioli)發(fā)電機 永磁交流發(fā)電機（permanent-magnet alternator）是轉子(zhun z)磁極采用永磁材料的交流發(fā)電機。圖3-6 YJFW168永磁交流(jioli)發(fā)電機 第10頁/共85頁第十一頁，共85頁。圖3-7 添錦牌汽車(qch)永磁發(fā)電機 第11頁/共85頁第十二頁，共85頁。2.按磁場(cchng)繞組搭鐵方式分1）內搭鐵式交流(jioli)發(fā)電機 內搭鐵（internal earth）式交流發(fā)電機磁場繞組的一端(ydun)與發(fā)電機殼相連接，如東風EQ1090車用的JF132型交流發(fā)電機。2）外搭鐵式交流電發(fā)機 外搭鐵（external

6、earth）式交流電發(fā)機磁場繞組的一端經電壓調節(jié)器后搭鐵，如解放CA1091型車用的JF152D、JF1522A型交流發(fā)電機。3.按裝用的二極管數(shù)量分1）六管交流發(fā)電機 六管交流發(fā)電機的整流器由六只硅二極管組成，這種型式應用最為廣泛，如東風EQ1090車用的JF132型、解放CA1091型車用JF1522A、JF152D型交流發(fā)電機等。第12頁/共85頁第十三頁，共85頁。2）八管交流(jioli)發(fā)電機八管交流發(fā)電機是指具有兩個中性點二極管（neutral-point diode）的交流發(fā)電機，其整流器總成共有八只二極管，如天津夏利TJ 7100、TJ7100U微型轎車(jioch)所用的J

7、FZ1542型交流發(fā)電機。3）九管交流(jioli)發(fā)電機 九管交流發(fā)電機是指具有三個磁場二極管的交流發(fā)電機，其整流器總成共有九只二極管，如北京BJ1022型輕型車用的JFZ14L型交流發(fā)電機。4）十一管交流發(fā)電機 十一管交流發(fā)電機是指具有中性點二極管和磁場二極管的交流發(fā)電機，其整流器總成共有十一只二極管，如奧迪、桑塔納轎車用JFZ1813Z、JFZ1913Z型交流發(fā)電機。第13頁/共85頁第十四頁，共85頁。4.按冷卻(lngqu)方式分1）風冷式發(fā)電機 風冷式(air-cooled )發(fā)電機按通風方式不同(b tn)可分為單風扇式和雙風扇式。單風扇式是風扇安裝在交流發(fā)電機的前端，風扇旋轉產

8、生的軸向空氣流經發(fā)電機內部，對定子繞組進行冷卻。而雙風扇式交流發(fā)電機是在轉子兩端各裝有一個風扇，產生的是軸向和徑向(jn xin)的兩個方向的空氣流。第14頁/共85頁第十五頁，共85頁。2）水冷式發(fā)電機 在高檔轎車上，出于降低運行噪音和增強(zngqing)冷卻效果的考慮，多采用新型水冷式(water-cooled )發(fā)電機。圖3-8 寶馬車配裝的水冷式交流(jioli)發(fā)電機 第15頁/共85頁第十六頁，共85頁。交流(jioli)發(fā)電機的構造圖3-9 國產JF系列交流發(fā)電機結構圖1電刷；2彈簧；3蓋板；4轉子總成(zn chn)；5定子總成(zn chn)；6定位圈；7前端蓋；8風扇；9

9、帶輪；10后端蓋第16頁/共85頁第十七頁，共85頁。 圖3-10 國產JF系列交流發(fā)電機解體圖1緊固螺母及彈簧墊圈(din qun)；2帶輪；3風扇；4前軸承油封及護圈；5組裝螺栓；6前端蓋；7前軸承；8定子；9轉子；10“+”（電樞）接柱；11散熱板；12“”（搭鐵）接柱；13電刷及壓簧；14電刷架外蓋；15電刷架；16“F”（磁場）接柱；17后軸承；18轉軸固定螺母及彈簧墊圈(din qun)；19后軸承紙墊及護蓋；20安裝臂鋼套；21后端蓋；22后端蓋軸承油封及護圈；23散熱板固定螺栓第17頁/共85頁第十八頁，共85頁。1.轉子(zhun z)總成 轉子總成（rotor assemb

10、ly）是交流發(fā)電機的磁場部分(b fen)，作用是產生磁場。轉子(zhun z)總成主要由兩塊低碳鋼爪形磁極、磁軛、磁場繞組、轉子(zhun z)軸和滑環(huán)等組成。圖3-12 交流發(fā)電機轉子總成1滑環(huán)；2轉子軸；3磁爪；4磁軛；5磁場繞組第18頁/共85頁第十九頁，共85頁。2.定子(dngz)總成 定子總成（stator assembly）也稱電樞，由定子鐵心(ti xn)和定子繞組組成，作用是產生三相交變電動勢。 定子鐵心一般(ybn)由一組相互絕緣且內圓帶有嵌線槽的環(huán)狀硅鋼片或低碳鋼片疊成，圖3-13定子總成實物照片 定子槽內嵌有三相對稱繞組。繞組是用高強度漆包線在專用模具上繞制的。 為了

11、在三相繞組中產生大小相等，頻率相同，且相位相差120的對稱電動勢，每相繞組的線圈個數(shù)及每個線圈的匝數(shù)都是完全相同的。 第19頁/共85頁第二十頁，共85頁。 三相繞組的連接方法(fngf)可分為星形連接和三角形連接兩種。 星形連接是每相繞組的一根線頭(xintu)都接至公共接點，另外三根線頭(xintu)分叉成Y形。圖3-14a 定子(dngz)繞組的連接方法（星形連接） 所以，星形連接又稱Y形連接。星形連接有低速發(fā)電性能好的優(yōu)點，所以目前車用發(fā)電機多采用星形連接。 第20頁/共85頁第二十一頁，共85頁。三角形連接是三相繞組的首尾線頭彼此相接，就像三角形，所以(suy)稱為三角形連接。三角形

12、連接的優(yōu)點是發(fā)電機內部損失小，在高轉速(zhun s)時能產生較大的輸出電流，因而主要用在高轉速(zhun s)時要求有高輸出功率的交流發(fā)電機上，如神龍富康轎車等。三角形連接的缺點是低轉速(zhun s)時輸出電壓較低。 圖3-14b 定子繞組(roz)的連接方法（三角形連接） 第21頁/共85頁第二十二頁，共85頁。3.整流器 整流器（rectifier）的作用是把交流(jioli)發(fā)電機產生的三相交流(jioli)電轉變成直流電輸出，整流器一般由六只整流二極管和散熱板組成。交流發(fā)電機用的整流二極管分為正極二極管和負極二極管兩種。正極二極管的中心引線(ynxin)為正極，外殼為負極，管殼底部

13、一般有紅字標記。圖3-15 整流器實物(shw)照片第22頁/共85頁第二十三頁，共85頁。 交流發(fā)電機用的整流(zhngli)二極管分為正極二極管和負極二極管兩種。正極二極管的中心引線為正極，外殼為負極，管殼底部一般有紅字標記。 三只正極二極管的外殼壓裝或者焊接在鋁合金散熱板的三個孔中，共同組成發(fā)電機的正極。由固定散熱板的螺栓通至外殼外（元件板與外殼絕緣），作為交流發(fā)電機的輸出接線柱“B”接線柱（也有標“”或“電樞(din sh)”字樣的）。 負極二極管的中心引線為負極，外殼為正極(zhngj)，管殼底部一般有黑字標記。三只負極二極管的外殼壓裝或焊接在另一散熱板上（此板與后端蓋相接），或者直

14、接壓裝在后端蓋的三個孔中，和發(fā)電機的外殼共同組成發(fā)電機的負極。 第23頁/共85頁第二十四頁，共85頁。（a）二極管安裝(nzhung)示意圖 （b）散熱板總成圖3-16 散熱板二極管(壓裝型大功率二極管)的安裝(nzhung)第24頁/共85頁第二十五頁，共85頁。圖3-17 小功率(gngl)二極管(勵磁二極管及中性點二極管 )第25頁/共85頁第二十六頁，共85頁。二極管命名(mng mng)及其符號代表的含義如下：例如ZQ10表示為汽車(qch)用整流二極管，額定正向電流為10A。4.前、后端蓋 端蓋（bearing braket）的作用是支承轉子(zhun z)總成并封閉內部構造。交

15、流發(fā)電機的前、后端蓋均用鋁合金鑄造而成，其上制有通風口，用以通風散熱。前、后端蓋上均裝有滾珠軸承，用以支承轉子總成。后端蓋內裝有電刷與電刷架，兩只電刷裝在電刷架中的導孔內，借助彈簧的彈力與滑環(huán)保持接觸。第26頁/共85頁第二十七頁，共85頁。（a）外裝式電刷 （b）內裝式電刷圖3-19 電刷及電刷架 兩個電刷中與發(fā)電機外殼(wi k)絕緣的稱為絕緣電刷，其引線接到發(fā)電機后端蓋外部的接線柱“F”上，成為發(fā)電機的磁場接柱。另一個電刷是搭鐵的，稱為搭鐵電刷。 搭鐵電刷的搭鐵方式有兩種：引線用螺釘固定(gdng)在后端蓋上（標記為“”）直接搭鐵，即內搭鐵；搭鐵引線與發(fā)電機機殼絕緣，接到后端蓋外部的絕緣

16、接線柱上（標記為“F”）通過調節(jié)器搭鐵，即外搭鐵。第27頁/共85頁第二十八頁，共85頁。5.帶輪及風扇(fngshn)（a）單面軸向通風 （b）雙向軸向進風、徑向排風 桑塔納2000轎車(jioch)的交流發(fā)電機 圖3-20 發(fā)電機的通風第28頁/共85頁第二十九頁，共85頁。交流發(fā)電機的工作(gngzu)原理1.發(fā)電(fdin)原理 發(fā)電機的三相定子繞組(roz)按一定規(guī)律分布在發(fā)電機的定子槽中，彼此相差120電角度，且匝數(shù)相等。三相繞組(roz)的末端連在一起，成星形連接。圖3-21 交流發(fā)電機的工作原理圖第29頁/共85頁第三十頁，共85頁。 因為定子繞組是由三相繞組組成(z chn)

17、的，因而在三相繞組中產生頻率相同、幅值相等、相位互差120的交流電動勢。 ECn 式中 E每相繞組中電動勢的有效值，； C發(fā)電機結構常數(shù)(chngsh)； n發(fā)電機轉速，rmin； 磁極磁通，Wb。第30頁/共85頁第三十一頁，共85頁。2.整流(zhngli)原理 硅整流器是利用二極管的單向(dn xin)導電性，將交流電轉變?yōu)橹绷麟姷摹?）六管交流(jioli)發(fā)電機整流電路 （a）三相橋式整流電路 （b）三相交流電的波形圖3-22 三相橋式整流電路及電壓波形第31頁/共85頁第三十二頁，共85頁。 在三相橋式整流電路中，三只正極管和三只負極(fj)管都是輪流工作，所以流過每只二極管的平均

18、電流Ip僅為負載電流If的三分之一。 有些交流發(fā)電機帶有中心抽頭，它是從三相繞組(roz)的中性點引出來的，其接線柱標記為“N”。 中性點對發(fā)電機外殼（搭鐵）之間的電壓稱為(chn wi)中性點電壓，其數(shù)值等于發(fā)電機輸出電壓的一半。 中性點電壓用途很廣，常用來控制充電指示燈和各種用途的繼電器，如控制空調繼電器、磁場繼電器等。第32頁/共85頁第三十三頁，共85頁。2）八管交流(jioli)發(fā)電機整流電路 試驗表明，在不改變交流發(fā)電機結構的情況下，在定子(dngz)繞組的中性點處加裝中性點二極管后，發(fā)電機輸出功率與額定功率相比，可以提高10%15%，并且轉速越高輸出功率增加越明顯。圖3-23 八

19、管交流發(fā)電機整流(zhngli)電路第33頁/共85頁第三十四頁，共85頁。3）九管交流發(fā)電機整流(zhngli)電路 在有些交流發(fā)電機中，除了有普通交流發(fā)電機用來(yn li)整流的六只二極管外，又多裝了三個功率較小的二極管，組成九管交流發(fā)電機。三個功率較小的二極管專門用來(yn li)供給磁場電流，所以又叫磁場二極管。圖3-24 九管交流發(fā)電機充電系統(tǒng)(xtng)電路第34頁/共85頁第三十五頁，共85頁。4）十一(ShY)管交流發(fā)電機整流電路 圖3-25 十一管交流發(fā)電機整流(zhngli)和充電電路上海桑塔納、一汽奧迪等汽車采用十一管交流發(fā)電機，不僅能增大輸出功率，還可以用充電(chn

20、g din)指示燈來指示發(fā)電機工作狀況。第35頁/共85頁第三十六頁，共85頁。3.勵磁(l c)方式 向交流發(fā)電機的磁場繞組供電(n din)使其產生磁場的過程，稱為勵磁（excitation，亦稱激磁）。交流發(fā)電機磁場繞組的勵磁方式有兩種形式，一種(y zhn)是由蓄電池供電，稱為他勵（separately excited，亦稱他激）； 另一種是由發(fā)電機自身所發(fā)電能供電，稱為自勵（selfexcitation，亦稱自激）。 當發(fā)電機轉速很低時，采用他勵方式。由于轉子磁極的剩磁很弱，在低轉速下僅靠剩磁產生的電動勢不能使二極管導通，發(fā)電機不能自勵發(fā)電，此時必須由蓄電池供給發(fā)電機磁場繞組電流，使

21、發(fā)電機具有較強的磁場，以使發(fā)電機的電動勢迅速提高。 當發(fā)電機的轉速達到一定值后，發(fā)電機發(fā)電產生的電壓達到或超過蓄電池電壓，發(fā)電機開始向蓄電池充電，同時勵磁電流由發(fā)電機自己提供，發(fā)電機由他勵發(fā)電轉為自勵發(fā)電。第36頁/共85頁第三十七頁，共85頁。交流(jioli)發(fā)電機的工作特性3.2 交流(jioli)發(fā)電機的工作特性與型號1.輸出特性交流發(fā)電機的輸出特性（out-put characteristic）也稱負載特性或輸出電流特性。輸出特性是指在發(fā)電機保持輸出電壓(diny)一定（即U=const）時，發(fā)電機的輸出電流與轉速之間的關系。 一般對標稱電壓為12的硅整流發(fā)電機，其輸出電壓恒定在14

22、V，對標稱電壓為24V的發(fā)電機，其輸出電壓恒定在28V。通過試驗可以測得一條的輸出特性曲線。 圖3-26 交流發(fā)電機的輸出特性第37頁/共85頁第三十八頁，共85頁。由輸出特性可以看出發(fā)電機在不同轉速(zhun s)下的輸出功率情況：（1）發(fā)電機只需在較低的空載轉速 時，就能達到額定輸出(shch)電壓值。表明交流發(fā)電機具有低速充電性能好的優(yōu)點?？蛰d轉速值 是選擇發(fā)電機與發(fā)動機傳動比的主要依據(jù)。（2）發(fā)電機轉速升至滿載轉速 時，即可輸出額定功率的電能。表明交流發(fā)電機具有發(fā)電性能優(yōu)良的特點。滿載轉速值 是判斷在用發(fā)電機技術性能優(yōu)劣(yu li)的重要指標之一。第38頁/共85頁第三十九頁，共85

23、頁。（3）當轉速升到某一定值以后，發(fā)電機輸出電流就不再隨轉速的升高和負荷的增多而繼續(xù)(jx)增大。表明交流發(fā)電機具有自身控制最大輸出電流的功能，不需要設置電流限制器。 對于空載轉速值 和滿載轉速值 ，發(fā)電機出廠技術說明書中均有規(guī)定。使用中，只要測得這兩個數(shù)據(jù)，與設計值相比較，即可判斷發(fā)電機性能(xngnng)是否良好。1n2n第39頁/共85頁第四十頁，共85頁。2.空載(kn zi)特性交流發(fā)電機的空載(kn zi)特性（no-load characteristic）是指在無負荷（即I=0）時，發(fā)電機端電壓與轉速之間的變化規(guī)律。根據(jù)試驗結果，可以繪出一條的空載(kn zi)特性曲線，如圖3-

24、27所示。從空載特性曲線可以看出，隨著轉速的升高，端電壓上升較快，由他勵轉入自勵發(fā)電時，即能向蓄電池進行補充(bchng)充電。這進一步證實了交流發(fā)電機低速充電性能好的優(yōu)點?？蛰d特性是判定交流發(fā)電機充電性能是否良好的重要依據(jù)。 圖3-27 交流發(fā)電機的空載特性第40頁/共85頁第四十一頁，共85頁。3.外特性(txng) 交流發(fā)電機的外特性(txng)（external characteristic）是指轉速保持一定（即n=const）時，發(fā)電機的端電壓與輸出電流之間的關系。在經不同恒定轉速的試驗后，可以繪出一組相似的的外特性(txng)曲線。 圖3-28 交流(jioli)發(fā)電機的外特性從外

25、特性曲線可以看出，交流發(fā)電機的轉速越高，端電壓也越高，輸出電流也越大。轉速對端電壓的影響較大。第41頁/共85頁第四十二頁，共85頁。但當保持在某一轉速時，端電壓均隨輸出電流的增大而相應下降，端電壓受轉速和負荷(fh)變化的影響較大。因此，必須配用電壓調節(jié)器才能保持恒定的電壓值。 當發(fā)電機處于正常工作狀態(tài)、高速運轉時，如果突然(trn)失去負荷，則其端電壓會沿著外特性曲線急劇升高，這時發(fā)電機中的硅二極管以及調節(jié)器中的電子元件將有被擊穿的危險。因此，應該盡力避免外電路短路現(xiàn)象的發(fā)生。圖3-28 交流(jioli)發(fā)電機的外特性第42頁/共85頁第四十三頁，共85頁。交流(jioli)發(fā)電機型號根

26、據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準QTT731993汽車電氣設備產品型號編制規(guī)則方法(fngf)的規(guī)定，汽車交流發(fā)電機的型號如下：（1）產品代號。用2或3個大寫漢語拼音字母表示，交流發(fā)電機的產品代號有JF、JFZ、JFB、JFW四種，分別表示交流發(fā)電機、整體式交流發(fā)電機、帶泵交流發(fā)電機和無刷交流發(fā)電機。（2）電壓等級代號。用1位阿拉伯數(shù)字表示：1-12V；2-24；6-6V。（3）電流等級代號。用1位阿拉伯數(shù)字表示，其含義見表3-1。（4）設計序號。按產品的先后順序，用1、2位阿拉伯數(shù)字表示。（5）變型(bin xn)代號。交流發(fā)電機以調整臂的位置作為變型(bin xn)代號。從驅動端看，Y-調整臂在右

27、邊；Z-調整臂在左邊；調整臂在中間時不加標記。例如：桑塔納、奧迪100型轎車所用代號為JFZ1913Z型交流發(fā)電機，其含義為：電壓等級為12，輸出電流大于90A，第13次設計，調整臂位于左邊的整體式交流發(fā)電機。第43頁/共85頁第四十四頁，共85頁。3.3交流(jioli)發(fā)電機的檢測與維修交流(jioli)發(fā)電機的車上檢查1.檢查(jinch)傳動帶的外觀2.檢查傳動帶的撓度檢查方法是：在發(fā)電機帶輪和風扇帶輪中間用3050N的力按下傳動帶，傳動帶的撓度應為1015 mm。若過松或過緊，應松開發(fā)電機的前端蓋與撐桿的鎖緊螺栓，扳動發(fā)電機進行調整，松緊度合適后，重新旋緊鎖緊螺栓。第44頁/共85頁

28、第四十五頁，共85頁。圖3-30 檢查帶張緊輪發(fā)電機V形傳動帶的撓度(nod) 1曲軸齒輪；2齒形帶；3、7張緊輪；4凸輪軸齒輪； 5中間軸齒輪；6發(fā)電機帶輪；8水泵帶輪；9V形傳動帶；10曲軸帶輪檢查(jinch)時，在水泵帶輪與張緊輪或張緊輪與發(fā)電機帶輪之間的形傳動帶的中間部位，用拇指施加100N左右的壓力，此時發(fā)動機形傳動帶的撓度，新帶應為2 mm，舊帶不超過5 mm。 3.檢查有無噪音4.檢查導線(doxin)連接情況5.發(fā)電機電壓測試6.“B”接線柱電流測試第45頁/共85頁第四十六頁，共85頁。交流發(fā)電機的拆卸與不解體(jit)檢測1.交流(jioli)發(fā)電機的拆卸2.交流(jio

29、li)發(fā)電機的不解體檢測交流(jioli)發(fā)電機的解體檢修1. 交流發(fā)電機的解體2.發(fā)電機解體后的檢修交流發(fā)電機的裝復與檢測1.交流發(fā)電機的裝復2. 交流發(fā)電機解體與裝復注意事項3. 交流發(fā)電機裝復后的檢測第46頁/共85頁第四十七頁，共85頁。3.4 交流(jioli)發(fā)電機電壓調節(jié)器交流發(fā)電機電壓調節(jié)器的作用(zuyng)與工作原理1.交流(jioli)發(fā)電機電壓調節(jié)器的作用 電壓調節(jié)器（voltage regulator）可以保證交流發(fā)電機輸出電壓不受轉速和用電設備變化的影響，使其保持穩(wěn)定，以滿足用電設備的需要。2. 交流發(fā)電機電壓調節(jié)器的工作原理 ECn （3-1） 交流發(fā)電機端電壓的

30、高低取決于轉子的轉速和磁極磁通。要保持輸出電壓 恒定，在轉速 升高時，應相應減弱磁通 ，這可以通過減小勵磁電流來實現(xiàn)；在轉速 降低時，應相應增強磁通 ，這可以通過增大勵磁電流來實現(xiàn)。 也就是說，交流發(fā)電機電壓調節(jié)器是通過動態(tài)調節(jié)勵磁電流的大小來實現(xiàn)發(fā)電機輸出電壓的穩(wěn)定的。第47頁/共85頁第四十八頁，共85頁。3. 交流(jioli)發(fā)電機電壓調節(jié)器的分類 電磁振動式電壓調節(jié)器又稱觸點式電壓調節(jié)器。電磁振動式電壓調節(jié)器因帶有觸點，結構復雜，電壓調節(jié)精度(jn d)低，觸點火花對無線電干擾大，正被逐漸淘汰。 晶體管式電壓調節(jié)(tioji)器的優(yōu)點是可通過較大的勵磁電流，適合于功率較大的發(fā)電機。電

31、壓調節(jié)(tioji)精度高，對無線電干擾小，體積小，無運動件，耐振動，故障少，可靠性高。 集成電路式電壓調節(jié)器除具有晶體管式電壓調節(jié)器的優(yōu)點外，因為它體積特別小，可直接裝于發(fā)電機內部，省去了與發(fā)電機的外部連線，因而增加了工作的可靠性，并具有防潮、防塵、耐高溫性能好、價格低等優(yōu)點。 現(xiàn)在有的轎車采用車載計算機直接控制交流發(fā)電機勵磁電路，控制發(fā)電機的輸出電壓，因而省去了電壓調節(jié)器。第48頁/共85頁第四十九頁，共85頁。電磁(dinc)振動式電壓調節(jié)器1.電磁振動式電壓調節(jié)器的工作(gngzu)原理 電磁(dinc)振動式電壓調節(jié)器（electromagnetic vibrating voltag

32、e regulator）通過電磁(dinc)力和彈簧彈力的平衡改變觸點閉合和斷開的時間，改變勵磁電流大小，從而改變磁通，進而實現(xiàn)對發(fā)電機輸出電壓的調節(jié)。圖3-44 FT111型單級電壓調節(jié)器 圖3-45 FT221型雙級電壓調節(jié)器 第49頁/共85頁第五十頁，共85頁。2.電磁振動(zhndng)式電壓調節(jié)器實例圖3-46 FT61 型雙觸點(ch din)式電壓調節(jié)器電路1-固定觸點支架； 2-銜鐵； 3-電磁線圈； 4-觸點彈簧； 5-磁軛； 6-電刷；7-滑環(huán)（集電環(huán)）；8-勵磁繞組（磁場繞組）； 9-定子（電樞）繞組； 10-點火開關；R1-加速電阻； R2-調節(jié)電阻；R3-溫度(wn

33、d)補償電阻； K1-低速觸點；K2-高速觸點第50頁/共85頁第五十一頁，共85頁。3.帶附加磁場(cchng)繼電器的電壓調節(jié)器圖3-47 FT61 A型雙級電壓調節(jié)器電路Q1-起動線圈(xinqun)；Q2-維持線圈(xinqun)；-電壓調節(jié)器磁化線圈(xinqun)；S-電源開關；SB-起動按鈕；K1-低速觸點；K2-高速觸點；K3-磁場繼電器動合觸點；R1-加速電阻；R2-調節(jié)電阻；R3-溫度補償電阻第51頁/共85頁第五十二頁，共85頁。晶體管式電壓(diny)調節(jié)器1.晶體管式電壓(diny)調節(jié)器的優(yōu)點晶體管式電壓調節(jié)器（transistor voltage regulato

34、r，亦稱電子調節(jié)器）與電磁振動式電壓調節(jié)器相比具有(jyu)以下優(yōu)點： JFT248A晶體管式電壓調節(jié)器（28V，1000W） （1）結構簡單，故障少，工作可靠。 晶體管調節(jié)器中無觸點，無線圈，無振動元件，不但結構簡單，且不會產生觸點燒蝕、熔焊、繞組損壞等現(xiàn)象，所以故障減少，工作可靠。第52頁/共85頁第五十三頁，共85頁。（2）調壓質量高。 晶體管電壓調節(jié)器電壓調節(jié)值在制造時已調試精確，由于普遍采用整體式結構，使用時大多(ddu)無法調整。14V電壓調節(jié)器的調壓值一般為13.514.5V之間，28電壓調節(jié)器調壓值一般為2729V之間。JFT149C多功能晶體管式電壓(diny)調節(jié)器（14V

35、，1000W）（3）無觸點火花(huhu)，對無線電設備的干擾小。（4）壽命長，晶體管電壓調節(jié)器的壽命一般是電磁振動式電壓調節(jié)器的23倍。第53頁/共85頁第五十四頁，共85頁。2.晶體管式電壓調節(jié)器的工作(gngzu)原理 晶體管電壓調節(jié)器是利用晶體管的開關特性來控制發(fā)電機的勵磁電流，使發(fā)電機的輸出電壓保持穩(wěn)定的。晶體管電壓調節(jié)器一般由24個晶體管，l2個穩(wěn)壓二極管和一些電阻、電容、二極管等組成，焊接在印制電路板上，然后(rnhu)用鋁合金外殼或鋼板外殼封閉而成。 引出線有插頭式和接線板式兩種，其上分別(fnbi)標有“+”（點火）、“”（搭鐵）和“F”（磁場）標記。 雖然晶體管電壓調節(jié)器種

36、類繁多，但其工作原理基本相同。晶體管電壓調節(jié)器大多采用NPN型晶體管制成，與外搭鐵式交流發(fā)電機匹配。第54頁/共85頁第五十五頁，共85頁。3.晶體管電壓(diny)調節(jié)器實例圖3-50 JFT106型晶體管調節(jié)器原理圖第55頁/共85頁第五十六頁，共85頁。集成電路(jchng-dinl)式電壓調節(jié)器1.集成電路式電壓(diny)調節(jié)器的優(yōu)點 集成電路式電壓調節(jié)器（IC voltage regulator）也稱IC電壓調節(jié)器，它具有體積小、質量輕、調壓精度高（為0.3V，而電磁振動式電壓調節(jié)器為0.5）、耐振動、耐高溫、壽命長，可以直接裝在交流發(fā)電機內，接線簡單等優(yōu)點，所以被廣泛(gungf

37、n)用于現(xiàn)代汽車交流發(fā)電機上。 圖3-51集成電路式電壓調節(jié)器（匹配現(xiàn)代伊蘭特、東風悅達起亞、北京現(xiàn)代汽車發(fā)電機） 圖3-52集成電路式電壓調節(jié)器（匹配桑塔納、紅旗、捷達、博世、488發(fā)動機、長電發(fā)電機） 第56頁/共85頁第五十七頁，共85頁。 集成電路調節(jié)器有兩種類型，即全集成電路電壓調節(jié)器和混合集成電路電壓調節(jié)器，全集成電路是把晶體管、二極管、電阻、電容等同時印制在一塊硅基片上?；旌霞呻娐肥侵赣珊衲せ虮∧る娮枧c集成的單片芯片或分立元件組裝而成，目前(mqin)使用最廣泛的是厚膜混合集成電路電壓調節(jié)器。2.集成電路(jchng-dinl)式電壓調節(jié)器的工作原理 集成電路電壓調節(jié)器的基本工

38、作原理與晶體管電壓調節(jié)器完全一樣，都是根據(jù)發(fā)電機的電壓信號（輸入信號），利用晶體管的開關特性控制發(fā)電機的勵磁電流，進而實現(xiàn)(shxin)穩(wěn)定發(fā)電機輸出電壓的目的。集成電路電壓調節(jié)器也有內、外搭鐵之分，而且以外搭鐵形式居多。第57頁/共85頁第五十八頁，共85頁。3.集成電路(jchng-dinl)電壓調節(jié)器輸入電壓信號的檢測 集成電路電壓調節(jié)器輸入電壓信號的檢測方法根據(jù)檢測點不同可分為發(fā)電機電壓檢測法和蓄電池電壓檢測法兩種，其基本(jbn)電路如圖3-53所示。（a）蓄電池電壓(diny)檢測法 （b）發(fā)電機電壓(diny)檢測法圖3-53 集成電路電壓(diny)調節(jié)器的輸入電壓(diny)

39、信號的檢測第58頁/共85頁第五十九頁，共85頁。4.集成電路電壓(diny)調節(jié)器實例 JFT152型混合集成電路(jchng-dinl)電壓調節(jié)器體積很小，通過安裝板可直接安裝在交流發(fā)電機的電刷架上。它由外殼、安裝板和電路板三部分組成。圖3-54 JFT152型混合集成電路(jchng-dinl)電壓調節(jié)器電路圖第59頁/共85頁第六十頁，共85頁。5.整體式交流(jioli)發(fā)電機的電壓調節(jié)器 圖3-55 整體式交流發(fā)電機的結構1連接螺栓；2后端蓋；3散熱板；4防干擾電容器；5滑環(huán)；6全封閉軸承；7轉子軸；8電刷；9磁場接線柱；10輸出接線柱；11電壓調節(jié)器；12電刷架；13磁極；l4電

40、樞繞組；l5定子鐵心；16風扇葉輪；17帶輪；18緊固螺母(lum)；19全封閉軸承；20勵磁繞組；21前端蓋；22定子槽楔子；23電容器插接片；24輸出整流二極管；25磁場整流二極管；26電刷架壓緊片第60頁/共85頁第六十一頁，共85頁。圖3-56 內裝集成電路式電壓(diny)調節(jié)器的十一管交流發(fā)電機電路第61頁/共85頁第六十二頁，共85頁。交流(jioli)發(fā)電機電壓調節(jié)器的型號 根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準QTT731993汽車電氣設備產品型號編制規(guī)則(guz)方法的規(guī)定，汽車交流發(fā)電機電壓調節(jié)器的型號由五部分組成：（1）產品代號。用2或3個漢語大寫拼音字母(pn yn zm)表示，

41、有FT、FDT兩種，分別表示有觸點的電磁振動式電壓調節(jié)器和無觸點的電子電壓調節(jié)器。（2）電壓等級代號。用1位阿拉伯數(shù)字表示：1-12V ；2 -24V ；6-6V。（3）結構型式代號。用1位阿拉伯數(shù)字表示，1、2、3分別表示單聯(lián)、雙聯(lián)和三聯(lián)電磁振動式電壓調節(jié)器，4、5分別表示晶體管電壓調節(jié)器和集成電路電壓調節(jié)器。（4）設計序號。按產品的先后順序，用1、2位阿拉伯數(shù)字表示。（5）變型代號。用漢語拼音大寫字母A、B、C、順序表示（不能用O和I）。例如：FT126C表示12V雙聯(lián)電磁振動式電壓調節(jié)器，第六次設計，第三次變型。 FDT152表示12V集成電路電壓調節(jié)器，第二次設計。第62頁/共85頁第

42、六十三頁，共85頁。電壓調節(jié)器的檢查(jinch)與調整1.電磁振動式電壓(diny)調節(jié)器的檢查與調整（1）外部(wib)檢修。 （2）電壓調節(jié)器的測試。 圖3-57 電壓調節(jié)器的測試與調整第63頁/共85頁第六十四頁，共85頁。2.晶體管電壓調節(jié)器的檢查(jinch)與修理（1）判斷(pndun)晶體管電壓調節(jié)器是內搭鐵式還是外搭鐵式。 （a）內搭鐵式電壓調節(jié)器 （b）外搭鐵式電壓調節(jié)器圖3-58 判斷(pndun)晶體管電壓調節(jié)器搭鐵類型的方法第64頁/共85頁第六十五頁，共85頁。（a）內搭鐵式電壓調節(jié)器 （b）外搭鐵式電壓調節(jié)器圖3-58 判斷(pndun)晶體管電壓調節(jié)器搭鐵類型的

43、方法如果電壓調節(jié)器是四個引出端（D+、B、F、D），試驗時，可將D+與D短接，再進行測試(csh)；如電壓調節(jié)器有五個引出端（D+、B、F、D、L），則將L端懸空，并將D+與B短接，再按上述方法試驗即可。 第65頁/共85頁第六十六頁，共85頁。（2）判斷(pndun)晶體管電壓調節(jié)器的好壞。 準備一個輸出電壓為030V，電流為35A的可調穩(wěn)壓電源，參照圖3-58所示連接，線路(xinl)連接好后，由0逐漸調高直流電源電壓，此時一個小燈泡的亮度應隨電壓升高而增強，當電壓調高到調節(jié)器電壓值（12V系統(tǒng)為13.514.5；24系統(tǒng)為2729）或者略高于調節(jié)器電壓值時，若亮的燈變暗，兩個燈亮度相近，

44、則電壓調節(jié)器是好的；若一個燈始終發(fā)亮，或兩個小燈始終同樣亮，則電壓調節(jié)器是壞的。 （a）內搭鐵式電壓調節(jié)器 （b）外搭鐵式電壓調節(jié)器圖3-58 判斷(pndun)晶體管電壓調節(jié)器搭鐵類型的方法第66頁/共85頁第六十七頁，共85頁。3.集成電路電壓(diny)調節(jié)器的檢查（1）集成電路電壓調節(jié)器技術(jsh)狀態(tài)好壞的檢測，檢測方法與晶體管電壓調節(jié)器相同。（2）集成電路(jchng-dinl)電壓調節(jié)器管壓降的檢測。電壓調節(jié)器管壓降大小說明其質量高低，如管壓降過大（大于1.5V），則說明質量不佳。圖3-59為桑塔納轎車用電壓調節(jié)器管壓降的檢測電路，接通開關S，調節(jié)可變電阻R使電流表的讀數(shù)為4A

45、時，電壓表的讀數(shù)應不大于1.5。第67頁/共85頁第六十八頁，共85頁。4.電壓(diny)調節(jié)器的代用原則 有時，因備件(bijin)不足或在缺少進口配件的情況下，需選用其他型號的電壓調節(jié)器進行代用，應注意以下幾點：（1）電壓調節(jié)器的標稱(bio chn)電壓必須相同。（2）電壓調節(jié)器的限流值應等于或略大于被代替的電壓調節(jié)器。（3）電壓調節(jié)器必須與原電壓調節(jié)器的搭鐵形式相同，否則發(fā)電機會由于磁場電路不能構成回路而無法工作。（4）電壓調節(jié)器與原電壓調節(jié)器的功能完善程度盡量相近，這樣可使線路變動較小。第68頁/共85頁第六十九頁，共85頁。交流(jioli)發(fā)電機電壓調節(jié)器新技術1.帶有蓄電池溫

46、度傳感器的發(fā)電機電壓(diny)調節(jié)器第69頁/共85頁第七十頁，共85頁。2.利用車載(ch zi)計算機直接控制發(fā)電機輸出電壓 車載計算機可直接控制發(fā)電機磁場繞組的勵磁電流，進而(jn r)實現(xiàn)對發(fā)電機輸出電壓的控制。 圖3-61 用車載計算機進行(jnxng)調壓控制的充電系統(tǒng)電路 第70頁/共85頁第七十一頁，共85頁。 該系統(tǒng)通過占空比方式，由車載計算機以每秒400個脈沖的固定頻率向磁場提供脈沖勵磁電流(dinli)，通過改變勵磁電流(dinli)通與斷的時間，得到正確的勵磁電流(dinli)平均值，從而使發(fā)電機發(fā)出適當?shù)妮敵鲭妷骸?在發(fā)動機高速運轉而電路系統(tǒng)低負荷時，磁場電路的接通

47、時間（占空比）只占10左右(zuyu)；而在發(fā)動機低速運轉而電路系統(tǒng)高負荷時，車載計算機會使電路的接通時間提高到75或更高，以增加通過磁場電路的平均勵磁電流，滿足輸出的要求。圖3-62 接通時間占75的勵磁(l c)電流脈寬調制波形第71頁/共85頁第七十二頁，共85頁。3.5 充電(chng din)指示燈控制與瞬變過電壓保護電路充電(chng din)指示燈控制電路 目前，國內外許多汽車的儀表板上大多裝有充電指示(zhsh)燈，以指示(zhsh)發(fā)電機的工作情況。但由于控制方式不同，顯示的意義也有所不同。 大多數(shù)汽車是接通點火開關時，充電指示燈亮，而發(fā)動機起動后，交流發(fā)電機工作正常時，充電

48、指示燈熄滅。發(fā)動機正常工作時，充電指示燈不熄滅或突然發(fā)亮，則表示充電系統(tǒng)有故障。充電指示燈典型控制電路有如下四種:通過充電指示燈繼電器控制；通過起動復合繼電器控制； 通過磁場二極管控制 ；通過隔離二極管控制 。第72頁/共85頁第七十三頁，共85頁。1.通過(tnggu)充電指示燈繼電器控制國產FT126型電壓調節(jié)器電路，其中K2為繼電器動斷觸點，控制充電(chng din)指示燈的亮、滅。充電(chng din)指示燈HL亮表示不充電(chng din)。 第73頁/共85頁第七十四頁，共85頁。2.通過起動(q dn)復合繼電器控制東風(dngfng)EQ1091型汽車的控制電路。K2為保

49、護繼電器動斷觸點，除對起動機進行鎖止外，還用來控制充電指示燈的亮、滅；Q2為保護繼電器電磁線圈，承受發(fā)電機中性點電壓；充電指示燈HL亮表示不充電。 圖3-64 起動(q dn)復合繼電器充電指示燈控制電路1充電指示燈；2起動(q dn)機電磁開關第74頁/共85頁第七十五頁，共85頁。3.通過(tnggu)磁場二極管控制圖3-24 九管交流(jioli)發(fā)電機充電系統(tǒng)電路 九管和十一管交流發(fā)電機即利用三個磁場二極管控制充電(chng din)指示燈電路。 第75頁/共85頁第七十六頁，共85頁。4.通過隔離(gl)二極管控制 沃爾沃汽車采用(ciyng)這一方式。它的交流發(fā)電機與一般的交流發(fā)電

50、機相同，僅在充電電路中增加了一個功率較大的隔離二極管，利用二極管的單向導電特性控制充電指示燈。圖3-65 沃爾沃汽車(qch)充電指示燈電路第76頁/共85頁第七十七頁，共85頁。瞬變過電壓保護(boh)電路 半導體元件對瞬變電壓是很敏感的，當瞬變電壓達到一定值時，就會使半導體元件損壞。由于交流發(fā)電機的勵磁電流(dinli)及轉速都很高，產生的瞬變能量也很大。所以現(xiàn)代汽車都加有過電壓保護電路，用以保護半導體元件不受損壞。1.瞬變過電壓的產生(chnshng)及危害（1）拋負載瞬變。交流發(fā)電機在向外供電時若突然斷開負載，則定子繞組中的電流突然減小，會產生很高的自感電勢。如果此時蓄電池并在發(fā)電機電路中，蓄電池相當于一個大電容，則斷開負載所產生的瞬變能量可由蓄電池吸收，因此不會產生很高的瞬時尖峰電壓。但若發(fā)電機正在向蓄電池充電和供給其他負載時，發(fā)電機與蓄電池之間連接突然中斷或者在不帶蓄電池的情況下，突然斷開負載，發(fā)電機會產生很高的瞬時過電壓。第77頁/共85頁第七十八頁，共85頁。 拋開負載越大，發(fā)電機轉速越高，切斷負載的