第三章充電裝置

制作人：覃維獻人民郵電出版社配套多媒體課件第三章

汽車充電裝置學(xué)習(xí)目標(biāo)能正確描述交流發(fā)電機類型與基本結(jié)構(gòu)。能正確描述交流發(fā)電機的工作原理。能正確描述交流發(fā)電機的工作特性。能正確描述電壓調(diào)節(jié)器的作用。掌握交流發(fā)電機的維護、拆裝與檢修。掌握電壓調(diào)節(jié)器的檢測方法。掌握充電系統(tǒng)故障診斷與排查方法。情境案例發(fā)電機充電指示燈常亮充電指示燈章節(jié)導(dǎo)航3.1充電裝置的功用

3.2交流發(fā)電機的類型與型號

3.3交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)

3.4交流發(fā)電機的工作原理

3.5交流發(fā)電機的工作特性3.6電壓調(diào)節(jié)器3.7典型汽車電源系電路3.8交流發(fā)電機與電壓調(diào)節(jié)器的檢測與實驗

3.9充電系統(tǒng)故障診斷章節(jié)導(dǎo)航3.1充電裝置的功用

蓄電池?發(fā)電機圖3-1充電裝置及標(biāo)準(zhǔn)形發(fā)電機（內(nèi)置電壓調(diào)節(jié)器）3.2發(fā)電機類型與型號

3.2.1交流發(fā)電機的分類（1）按總體結(jié)構(gòu)分為6類。①普通交流發(fā)電機，使用時需要配裝電壓調(diào)節(jié)器的發(fā)電機，如JF132。②整體式交流發(fā)機，電壓調(diào)節(jié)器內(nèi)置于發(fā)電機并與發(fā)電機構(gòu)成一體，如JFZ1913。③帶泵交流發(fā)電機，發(fā)電機上安裝有制動系統(tǒng)用的真空助力泵，如JFZB292。④無刷交流發(fā)電機，不需要電刷的發(fā)電機，如JFW1913。⑤永磁交流發(fā)電機，磁極為永磁鐵制成的發(fā)電機，如JFW1712。⑥水冷交流發(fā)電機，采用水冷系統(tǒng)，多為賽車采用。

3.2發(fā)電機類型與型號

3.2.1交流發(fā)電機的分類（2）按整流器結(jié)構(gòu)分為4類。①6管交流發(fā)電機，如東風(fēng)EQ1090車用的JF132型發(fā)電機。②8管交流發(fā)電機，如夏利TJ7100轎車用JFZ1542型。③9管交流發(fā)電機，如北京BJ1022輕型貨車用JFZ141型。④11管交流發(fā)電機，如桑塔納轎車用JFZ1913Z型發(fā)電機。3.2發(fā)電機類型與型號

3.2.1交流發(fā)電機的分類（3）按磁場繞組搭鐵方式分為2類。①內(nèi)搭鐵式交流發(fā)電機。磁場繞組的一端（負極）直接搭鐵（與殼體相聯(lián)），目前較少采用。②外搭鐵式交流發(fā)電機。磁場繞組的一端（負極）接入調(diào)節(jié)器，通過調(diào)節(jié)器后再搭鐵。目前廣泛應(yīng)用的整體式發(fā)電機都采用外搭鐵形式。3.2.2國產(chǎn)汽車用交流發(fā)電機的規(guī)格型號第一部分為產(chǎn)品代號：JF、JFZ、JFB、JFW等四種；第二部分為電壓代號：1－12V、2－24V、6－6V；第三部分為電流等級：1-≤19A、2-20A～29A，3～30-39A第四部分為設(shè)計序號：按產(chǎn)品的先后順序；第五部分為變型代號：以調(diào)整臂的位置作為變型代號，Y－右邊；Z－左邊；無代號為－中間；例：JFZ1913Z；JF152；JF150B3.3交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子定子整流器風(fēng)扇皮帶輪前后端蓋電刷及電刷架發(fā)電機組成動畫轉(zhuǎn)子是三相同步交流發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)磁場部分。由集電環(huán)、轉(zhuǎn)子軸、爪極、磁軛、磁場繞組等部件組成。★轉(zhuǎn)子的作用:產(chǎn)生磁場1．轉(zhuǎn)子圖3-3交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)子及磁場電路1—集電環(huán)；2—轉(zhuǎn)子軸；3—爪極；4—磁軛；5—磁場繞組；6—電刷；7—開關(guān)；8—蓄電池2．定子定子：由鐵心和定子繞組線圈組成。圖3-4定子及定子繞組的連接方式①、每相繞組的線圈個數(shù)及每個線圈的匝數(shù)應(yīng)相等。②、每個線圈的節(jié)距相等。③、三相繞組的首端A、B、C在定子槽內(nèi)的排列須間隔120°電角度。線圈的節(jié)距；磁場的極距；電角度；機械角度；三相交流發(fā)電機繞組的基本概念1.定子繞組展開舉例線圈的節(jié)距：磁極的磁距：定子鐵心每槽機械角度：定子鐵心每槽的電角度：以3相12極36槽發(fā)電機舉例2、繞制定子線圈的原則每個線圈的節(jié)距相等3．整流器整流器的作用：1、將發(fā)電機定子繞組輸出的三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電。2、可防止蓄電池電流向發(fā)電機倒流。★“B或“+”“電樞”4．端蓋及電刷組電刷組件包括電刷、電刷架和電刷彈簧。外裝式，從發(fā)電機的外部拆下電刷彈簧蓋板即可拆下電刷，維護方便，應(yīng)用廣。圖3-8發(fā)電機電刷架的形式內(nèi)搭鐵和外搭鐵區(qū)別圖3-9發(fā)電機搭鐵方式3.3.2無刷交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)1．爪極式無刷交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)勵磁繞組裝在發(fā)電機中部的磁軛托架上，磁軛托架用螺栓固定在端蓋上。爪極用非導(dǎo)磁材料固定成整體，再固定在轉(zhuǎn)子軸上，并隨轉(zhuǎn)子軸一起旋轉(zhuǎn)。1．爪極式無刷交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)當(dāng)勵磁繞組通過電流時，其主要磁通路由轉(zhuǎn)子磁軛出發(fā)，經(jīng)附加間隙g1→磁軛托架→附加間隙g1→左邊爪極→主氣隙g2→定子鐵心→主氣隙g→右邊爪極→轉(zhuǎn)子磁軛，形成閉合回路。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁力線切割定子繞組，在三相繞組中產(chǎn)生三相交變電動勢。2．感應(yīng)式無刷交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子凸齒正對定子凸齒時氣隙最小而磁通量最大，轉(zhuǎn)子凹槽對著定子凸齒時氣隙大而磁通量減小。因此，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，定子內(nèi)的磁場呈脈動變化，電樞繞組便產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動勢。感應(yīng)式無刷交流發(fā)電機的缺點是比功率較低。3.4交流發(fā)電機的工作原理3.4.1電磁感應(yīng)原理

電磁感應(yīng)是指閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中作切割磁感線運動導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，所產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。交流發(fā)電機就是基于電磁感應(yīng)原理，利用產(chǎn)生磁場的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使穿過定子繞組的磁通量發(fā)生變化，從而在定子繞組內(nèi)產(chǎn)生交流感應(yīng)電動勢。發(fā)電原理動畫3.4.2交流電動勢的產(chǎn)生3.4.3整流原理熟記二極管的導(dǎo)通原則，任何時候只有兩個二極管導(dǎo)通！按照各時間段來分析電壓整流動畫利用發(fā)電機高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的三次諧波；對三次諧波進行整流后,可使輸出電流增加10～15％。具有中性點二極管的整流電路東風(fēng)EQ1090電路圖3.4.4交流發(fā)電機的勵磁方式交流發(fā)電機的勵磁方式：先他勵→后自激。分析他勵與自勵電路他勵電路原理動畫自勵電路原理動畫3.5交流發(fā)電機的工作特性1、空載特性2、輸出特性3、外特性發(fā)電機的工作特性是指輸出直流電壓U、電流I、轉(zhuǎn)速n

三者之間的關(guān)系。3.5.1空載特性空載特性是判斷硅整流發(fā)電機充電性能是否良好的重要依據(jù)。也是確定發(fā)電機與發(fā)動機轉(zhuǎn)速比的依據(jù)。3.5.2輸出特性U=常數(shù)1、交流發(fā)電機的輸出特性曲線U=常數(shù)n1－空載轉(zhuǎn)速；n2－滿載轉(zhuǎn)速；自限制電流！發(fā)電機型號額定電壓/V額定電流/A空載轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速使用車型JF1314B14251

0003

500EQ1090-1JFZ191314901

0506

000桑塔納r·min?12、發(fā)電機的自限制電流保護功能分析①定子繞組阻抗的作用②電樞反應(yīng)作用的影響定子繞組產(chǎn)生自感電動勢。自限制電流的大小與定子繞組的電感量有關(guān)；也就是與定子繞組的匝數(shù)有關(guān)。交流發(fā)電機的最大電流約為額定電流的1.5倍。結(jié)論3.5.3外特性n=常數(shù)交流發(fā)電機具有自身限制電流的功能電壓調(diào)節(jié)器當(dāng)發(fā)電機在高速運轉(zhuǎn)時，如果突然失去負載，其發(fā)電機輸出的端電壓會如何變化？會造成什么后果？當(dāng)發(fā)電機輸出端短路時，其短路電流是大于發(fā)電機輸出的最大電流，還是小于發(fā)電機輸出的最大電流？由于交流發(fā)電機具有自身限制電流的功能，因此在發(fā)電機與負載之間就不需要安裝保險絲等保護裝置，這種說法對嗎？為什么？隨常問？3.6電壓調(diào)節(jié)器1、為什么發(fā)電機需要安裝電壓調(diào)節(jié)器？2、發(fā)電機的輸出電壓與哪些因素有關(guān)？3.6.1交流發(fā)電機調(diào)節(jié)器的工作原理調(diào)節(jié)器的基本工作原理3.6.2交流發(fā)電機調(diào)節(jié)器的類型與型號（1）按結(jié)構(gòu)形式分為兩類。①觸點式。也稱電磁振動式，現(xiàn)已被淘汰。②電子式。又可分為晶體管式和集成電路式兩種后者精度高應(yīng)用廣泛。（2）按安裝方式分為兩類。①外置式。②內(nèi)置式。安置在發(fā)電機內(nèi)部，此類型應(yīng)用廣泛。（3）按搭鐵形式分為兩類。①內(nèi)搭鐵式。與內(nèi)搭鐵式交流發(fā)電機配套使用②外搭鐵式。目前采用較多的是外搭鐵式。1．調(diào)節(jié)器的類型2．調(diào)節(jié)器的型號Ⅰ—產(chǎn)品代號，電壓調(diào)節(jié)器的產(chǎn)品代號用字母表示，如FT、FID、JFT分別為機械電磁振動式、電子式和晶體管式。Ⅱ—電壓等級代號，用1位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，其中1為12V、2為24V、6為6V。Ⅲ—結(jié)構(gòu)形式代號，1為單聯(lián)、2為雙聯(lián)、4為三極管式、5為集成電路式。Ⅳ—設(shè)計序號，按設(shè)計次序，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。Ⅴ—變形代號，變形代號，用字母A、B、C……順序表示。例如：FT126C表示12V的雙聯(lián)機械電磁振動式調(diào)節(jié)器，第6次設(shè)計、第3次變形。3.6.3觸點式電壓調(diào)節(jié)器簡化通過電磁鐵控制觸點開閉來控制磁場繞組的勵磁電流，實現(xiàn)對發(fā)電機電壓的調(diào)節(jié)。分析五個電路工作過程可分為五個階段分析：

1）他勵；

2）n↑，自勵至第一級調(diào)節(jié)電壓（K1閉合）；

3）n↑，勵磁線圈起作用K1開閉（調(diào)壓）；

4）n↑，K1K2斷開，勵磁恒小電流電壓緩慢增加（失控區(qū)）

5）二級調(diào)壓，K2時開時閉，閉合時間隨n↑逐漸加長。雙級電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器工作原理JFT106型晶體管電壓調(diào)節(jié)器電路原理簡圖3.6.4晶體管電壓調(diào)節(jié)器利用三極管的開關(guān)特性，通過三極管導(dǎo)通和截止相對時間的變化來調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。電壓調(diào)整工作原理動畫2．JFT106型調(diào)節(jié)器分析調(diào)節(jié)原理。輔助元件的作用。3.6.5集成電路電壓調(diào)節(jié)器相比于分立元件的晶體管電壓調(diào)節(jié)器，集成電路電壓調(diào)節(jié)器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、電壓調(diào)節(jié)精度高、故障率低等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用于汽車電子工業(yè)中。集成電路電壓調(diào)節(jié)器多裝于發(fā)電機的內(nèi)部，這種發(fā)電機也被稱為整體式發(fā)電機。集成電路電壓調(diào)節(jié)器的基本工作原理與晶體管電壓調(diào)節(jié)器相同

1．集成電路電壓調(diào)節(jié)器電壓檢測方法（a）發(fā)電機電壓檢測法（b）蓄電池電壓檢測法

2、國產(chǎn)JTF152型集成電路調(diào)節(jié)器電路特點：電壓調(diào)節(jié)、充電狀態(tài)指示、發(fā)電機故障檢測。3、夏利轎車集成電路調(diào)節(jié)器輸出端B、F、P、E四個端子與發(fā)電機連接，L、IG端為輸出插座。夏利調(diào)節(jié)器外形結(jié)構(gòu)圖3.7典型汽車電源系電路3.7.1解放CA1092型汽車電源電路3.7.2桑塔納系列轎車電源系3.7.3豐田威馳汽車電源系統(tǒng)3.8交流發(fā)電機與電壓調(diào)節(jié)器的檢測與實驗3.8.1交流發(fā)電機與電壓調(diào)節(jié)器的使用注意事項（1）蓄電池為負極搭鐵，不能接反。（2）嚴(yán)禁采用在發(fā)電機輸出端搭鐵試火的方法檢查發(fā)電機是否有電。（3）發(fā)電機正常運行時，不可任意拆動各電器的連接線。（4）發(fā)電機與蓄電池之間的連接線務(wù)必牢固可靠。（5）不允許用220V交流電壓或兆歐表檢查發(fā)電機的絕緣性能。（6）發(fā)動機熄火后，應(yīng)及時關(guān)閉點火開關(guān)。（7）調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)電壓不能過高或過低，以免損壞用電設(shè)備或造成蓄電池充電不足。（8）傳動帶的張緊度應(yīng)符合規(guī)定，否則會損壞發(fā)電機軸承或引起發(fā)電機發(fā)電不足。3.8.1交流發(fā)電機與電壓調(diào)節(jié)器的使用注意事項3.8.1交流發(fā)電機與電壓調(diào)節(jié)器的使用注意事項3.8.1交流發(fā)電機與電壓調(diào)節(jié)器的使用注意事項3.8.1交流發(fā)電機與電壓調(diào)節(jié)器的使用注意事項

3.8.2交流發(fā)電機與電壓調(diào)節(jié)器的維護注意事項（1）檢查發(fā)電機驅(qū)動帶。①檢查驅(qū)動帶的外觀。用肉眼觀看有無裂紋或磨損現(xiàn)象，如有此現(xiàn)象應(yīng)更換。②檢查驅(qū)動帶的撓度。用100N的力壓在帶的兩個傳動輪之間，新帶撓度為5～10mm，舊帶為7～14mm。（2）檢查導(dǎo)線的連接。①接線是否正確，是否牢靠。②發(fā)電機輸出端接線螺絲必須加彈簧墊。（3）檢查運轉(zhuǎn)時有無噪聲。（4）檢查是否發(fā)電。3.8.3交流發(fā)電機整機檢測與實驗

1．整機檢測

交流發(fā)電機型號F與E之間/ΩB與E之間/ΩN與E之間/Ω正向反向正向反向有刷JF13JF15JF215～640～50＞10kΩ10＞10kΩJF22JF23JF2519.5～21無刷JFW143.5～3.8JFW2815～162．整機性能實驗（1）空載轉(zhuǎn)速的測試（2）額定轉(zhuǎn)速的測試3．輸出電壓波形檢測對比正常波形與不同故障波形！3.8.4交流發(fā)電機的拆解與檢測

1．發(fā)電機的就車拆卸

（1）斷開蓄電池負極端子電纜斷開蓄電池負極電纜之前，對ECU等元件內(nèi)保存的信息作一個記錄，如DTC等。（2）斷開發(fā)電機電源線及連接器。（3）拆卸發(fā)電機。2．發(fā)電機的分解（1）拆卸發(fā)電機皮帶輪。（2）拆卸整流器端蓋。（3）拆卸發(fā)電機轉(zhuǎn)子。

3．發(fā)電機的拆卸后的檢查（1）轉(zhuǎn)子的檢測

檢查勵磁繞組是否短路、斷路

檢查勵磁繞組是否搭鐵⑵轉(zhuǎn)子的檢測技術(shù)要求：勵磁繞組的正常阻值約為2～20Ω。勵磁繞組與鐵心之間的絕緣電阻≥500KΩ以上，越大越好；勵磁滑環(huán)表面應(yīng)光滑，與鐵心之間的絕緣電阻應(yīng)為無窮大。3．發(fā)電機的拆卸后的檢查（2）定子的檢測

檢查定子繞組是否斷路

檢查定子繞組是否搭鐵（3）整流器的檢測正極管檢測負極管檢測整流二極管的檢測2.6.3電子調(diào)節(jié)器的檢測內(nèi)、外搭鐵式電子調(diào)節(jié)器的檢測方法不同。外搭鐵式外3．發(fā)電機的拆卸后的檢查（4）電刷的檢測

當(dāng)電刷的長度短于規(guī)定值時，接觸會惡化，影響電流的流動，發(fā)電機的發(fā)電性能下降。如果測量值小于標(biāo)準(zhǔn)值，將電刷和電刷座一起更換。3.8.5電壓調(diào)節(jié)器的檢測與實驗

內(nèi)搭鐵式測試外搭鐵式測試晶體管電壓調(diào)節(jié)器的測試內(nèi)搭鐵式測試視頻3.8.5電壓調(diào)節(jié)器的檢測與實驗

（a）3引線（b）4引線集成電路電壓調(diào)節(jié)器的檢測3.9充電系統(tǒng)故障診斷常見故障有不充電、充電電流過小、充電電流過大、充電不穩(wěn)定等。故障原因可能是發(fā)電機皮帶打滑、發(fā)電機故障、調(diào)節(jié)器故障、磁場繼電器故障及充電電路故障，以及蓄電池、充電指示燈、點火開關(guān)等故障。1．不充電故障部位故障原因排除方法風(fēng)扇皮帶過松或斷裂更換電流表或指示燈損壞更換發(fā)電機定子繞組斷路或搭鐵建議更換發(fā)電機總成勵磁繞組斷路或搭鐵建議更換發(fā)電機總成滑環(huán)或碳刷滑環(huán)嚴(yán)重?zé)g、臟污或裂紋、碳刷過度磨損、卡滯可通過焊接、機加工修復(fù)、更換碳刷整流器二極管脫焊脫焊的故障可以通過補焊修復(fù)、或更換整流器總成調(diào)節(jié)器晶體管調(diào)節(jié)器損壞更換調(diào)節(jié)器外部線路斷路或接柱松脫接通電路、擰緊接柱2．充電電流過小故障部位故障原因排除方法風(fēng)扇皮帶張緊度不夠按要求張緊發(fā)電機定子繞組匝間短路建議更換發(fā)電機總成勵磁繞組匝間短路建議更換發(fā)電機總成滑環(huán)或碳刷滑環(huán)輕度燒蝕、臟污或裂紋、碳刷磨損不均、接觸不良可用細砂紙打磨滑環(huán)、更換碳刷及碳刷彈簧整流器個別二極管損壞對于壓裝的二極管可以個別更換，否則更換整流器總成調(diào)節(jié)器晶體管調(diào)節(jié)器損壞更換調(diào)節(jié)器外部線路接柱松動或接觸不良擰緊接柱3．充電電流過大故障部位及原因如下。①調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電壓過高或失控，機械式調(diào)節(jié)器低速觸點燒蝕。②發(fā)電機“+”接柱和磁場接柱短路。③蓄電池虧電不多，蓄電池內(nèi)部短路。4．充電不穩(wěn)故障部位及原因如下。①發(fā)電機皮帶過松、跳動或皮帶輪失圓。②發(fā)電機內(nèi)部接線松動、接觸不良。③發(fā)電機電刷磨損過度，電刷彈簧彈力減退或折斷，滑環(huán)臟污或失圓。④調(diào)節(jié)器觸點接觸不良，磁場線接觸不良。3.9.2充電系統(tǒng)的故障診斷流程情境案例發(fā)電機充電指示燈常亮充電指示燈分析電路：

起動時及著車后，充電指示燈的點亮規(guī)律。他勵時，充電指示燈亮勵磁方式——他勵著車后電路分析。自勵時，充電指示燈滅勵磁方式——自勵BUBUD+=燈滅分析原因建立診斷流程圖外圍電路內(nèi)部電路充電指示燈線路外：電源線電路內(nèi)：定子繞組整流器勵磁繞組電刷/電刷架電壓調(diào)節(jié)器皮帶故障故障原則序化充電指示燈點亮故障診斷流程圖拆卸發(fā)電機充電指示燈線路外電路故障：電源線電路內(nèi)部故障：定子繞組整流器勵磁繞組電刷/電刷架電壓調(diào)節(jié)器機械故障：皮帶故障檢測蓄電池開路電壓U1YN檢測發(fā)電機輸出電壓U3修理充電指示燈線路U3-U2>0.5YN修理電源電路皮帶情況YN更換皮帶或調(diào)整張緊度開始故障診斷檢測怠速下蓄電池電源電壓U2

此部分解決了機械故障（皮帶）與外圍電路故障的判斷。U2-U1>0.5充電指示燈點亮故障診斷流程圖OKOKOKOK拆卸發(fā)電機檢測電刷及電刷架用可調(diào)直流穩(wěn)壓器檢測電壓調(diào)節(jié)器檢測轉(zhuǎn)子勵磁繞組電阻及絕緣性檢測定子三相繞組電阻及絕緣性O(shè)KNG更換電刷電刷架更換電壓調(diào)節(jié)器NG更換或修理轉(zhuǎn)子N