工程機械電器設(shè)備教學課件1

工程機械電氣設(shè)備教學課件

主編王安新

第一章電源系統(tǒng)第二章起動系統(tǒng)目錄第三章點火系統(tǒng)第四章照明與信號系統(tǒng)第五章儀表及傳感器第六章空調(diào)系統(tǒng)第七章全車電路第八章施工現(xiàn)場供電第一章電源系統(tǒng)知識目標1.能描述蓄電池、電壓調(diào)節(jié)器、發(fā)電機的作用、結(jié)構(gòu)及其工作過程。2.能說出各電器元件端子的名稱，并能檢測元件的技術(shù)性能。3.能描述各種類型電源電路的工作原理。4.能描述蓄電池的日常使用和維護。5.能描述電源系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象。6.能分析常見故障原因。能力目標1.能在車上識別電源系統(tǒng)中的電氣元件。2.會正確使用檢測儀器、儀表。3.能正確維護蓄電池。4.能判斷發(fā)電機的好壞。5.能讀懂不同類型的電源系統(tǒng)電路圖。6.能根據(jù)電源系統(tǒng)的故障現(xiàn)象，分析故障原因。7.會更換電器元件，正確接線，排除電源故障。8.會寫維修維護記錄。第一節(jié)概述一、工程機械電源系統(tǒng)的組成：由蓄電池、發(fā)電機及調(diào)節(jié)器、相關(guān)線路等組成。二、蓄電池與發(fā)電機并聯(lián)，蓄電池的作用是：(1)起動發(fā)動機時，給起動機供電，若為汽油機則還給點火系供電。要求在5-10s內(nèi)向起動機提供強大電流(汽油機一般為200-600A，柴油機一般為800-l000A)。(2)發(fā)電機不工作或輸出電壓過低時，向用電設(shè)備供電。(3)在發(fā)電機短時間超負荷時，可協(xié)助發(fā)電機向用電設(shè)備供電。第一節(jié)概述(4)蓄電池儲電不足時，可將發(fā)電機的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能儲存起來。(5)具有電容器的作用，能吸收瞬間高電壓，保護電路中電子元件不被損壞。三、電源系統(tǒng)的基本電路如圖1-1所示，它包括：(1)發(fā)電機的工作電路——發(fā)電機勵磁電路及調(diào)節(jié)器電路;(2)充電電路——充電電路及充電指示燈電路。第一節(jié)概述第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號一、蓄電池的構(gòu)造蓄電池的構(gòu)造如圖1-2所示，一般由6個單格電池串聯(lián)后形成一個12V的蓄電池總成，每個單格電池的額定電壓為2V。蓄電池主要由正負極板組成的極板組、隔板、電解液、外殼、連接條和極柱等組成。1.極板極板是鉛蓄電池的主要組成部分，它分為正極板和負極板，正、負極板均由柵架（如圖1-3）和活性物質(zhì)組成。鉛蓄電池的充、放電過程就是依靠極板上的活性物質(zhì)和電解液中的硫酸進行化學反應來實現(xiàn)的。第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號正、負極板柵架結(jié)構(gòu)相同，柵架的作用是容納活性物質(zhì)并使極板成型，一般由鉛銻合金澆鑄而成。柵架中加銻有利于提高其機械強度，改善澆鑄性能，缺點是易引起蓄電池自行放電、柵架腐蝕等。活性物質(zhì)是極板上的工作物質(zhì)，正極板上的活性物質(zhì)主要是二氧化鉛(PbO2)，呈深褐色。負極板上的活性物質(zhì)主要是海綿狀的純鉛(Pb)，制作時鉛膏中加入了松香、油酸、硬脂酸等防氧化劑，成型后負極板呈深灰色。第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號將正、負極板各一片浸入電解液中，就可獲得2.1V的電動勢。為了增大蓄電池的容量，而又不致使體積過大，一般都采用小面積的多片正、負極板分別并聯(lián)，用橫板焊接，組成正、負極板組，如圖1-4所示。安裝時正、負極板相互嵌合，中間插入隔板，放入單格電池槽內(nèi)，形成單格電池。第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號2.隔板為了減小鉛蓄電池的內(nèi)電阻和尺寸，正、負極板間的距離應盡可能的小，為此在二者之間插入隔板。隔板的作用就是使正、負極板盡量靠近而不至于短路。隔板采用絕緣材料制成，具有多孔性、有一定的機械強度、耐酸、不含對極板有害的物質(zhì)。隔板的結(jié)構(gòu)形狀有槽溝狀、袋狀等，如圖1-5所示。第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號a)槽溝狀隔板b)袋狀隔板圖1-5蓄電池隔板結(jié)構(gòu)第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號3.電解液電解液是由密度為1.484g/cm3的化學純凈硫酸和蒸餾水按一定比例配制而成的溶液，相對密度一般在1.24-1.30g/cm3(25℃)。電解液的作用是形成電離，促使極板活性物質(zhì)溶離，產(chǎn)生可逆的電化學反應。第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號4.外殼蓄電池的外殼是用來盛放電解液和極板組的容器，其材料具有耐熱、耐酸、耐振等特性。目前國內(nèi)多采用硬橡膠外殼和聚丙乙烯外殼，以后者居多。殼內(nèi)用間壁分隔成3個或6個互不相通的相同單格，單格底部有凸筋用來積存極板脫落的活性物質(zhì)。每個單格內(nèi)放入一對極板組，組成一個單格電池。第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號5.連接條鉛蓄電池一般由若干個單格電池串聯(lián)而成，每個單格電池的額定電壓2V。連接條的作用是將單格電池串聯(lián)起來，提高整個蓄電池的端電壓。6.極柱鉛蓄電池的首尾兩極板組的橫板上分別焊有兩接線柱稱為蓄電池的正、負極柱。為了便于區(qū)分，正極柱上或旁邊標有“＋”記號或涂紅色，較粗；負極柱上或旁邊標有“－”記號，較細。第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號二、蓄電池的規(guī)格型號蓄電池的型號按《鉛酸蓄電池名稱、型號編制與命名辦法》(JB/T2509-2012)規(guī)定，國產(chǎn)蓄電池的型號共分3段5部分，其產(chǎn)品型號的編制和含義如下:串聯(lián)單格電池數(shù)電池類型和特征額定容量第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號（1）串聯(lián)單格電池數(shù)——用阿拉伯數(shù)字表示，其額定電壓為這個數(shù)字的2倍。（2）蓄電池的類型——是根據(jù)其主要用途來劃的。如起動型蓄電池用“Q”，代號Q是漢字“起”的第一個拼音字母。（3）蓄電池特征——為附加部分，僅表示同類用途的產(chǎn)品具有某種特征，在型號中又必須加以區(qū)別時才采用。當產(chǎn)品同時具有兩種特征時，應按表1-2順序?qū)蓚€代號并列標志。第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號蓄電池產(chǎn)品特征代號表1-2(4)額定容量——用阿拉伯數(shù)字表示，指20h放電率額定容量，單位為A·h。產(chǎn)品特征

干荷電

濕荷電

少維護防酸式

液密式

代號

AHSFM產(chǎn)品特征

氣密式

薄型極板

帶液式

免維護膠質(zhì)電解液

代號

QBDWJ第二節(jié)蓄電池的構(gòu)造與型號(5)在產(chǎn)品具有某些特殊性能時，可在型號的末尾加注相應的代號。如：G表示高起動率；S表示塑料外殼；D表示低溫起動性能。

蓄電池規(guī)格型號舉例：

6-QAW-105G：表示由6個單格電池串聯(lián)組成，額定電壓為12V，額定容量為105A·h的起動用干荷電免維護高起動率蓄電池。第三節(jié)蓄電池的原理與特性一、蓄電池的工作原理蓄電池是由正、負極板浸入在電解液中形成的，其內(nèi)部發(fā)生的化學反應是可逆的，在充、放電過程中，蓄電池內(nèi)的導電是依靠正、負離子的反向運動來實現(xiàn)的。當蓄電池對負載放電時，正極板上深褐色的PbO2轉(zhuǎn)化成了淺褐色的PbSO4；負極板上深灰色的海綿狀Pb轉(zhuǎn)化成了灰色的PbSO4；電解液中的部分H2SO4轉(zhuǎn)變?yōu)镠2O而使其濃度降低。第三節(jié)蓄電池的原理與特性充電時，正負極板上的PbSO4逐漸恢復為PbO2和Pb，電解液中的硫酸濃度增高。蓄電池充、放充電過程的電化學反應式為:第三節(jié)蓄電池的原理與特性1.電動勢的建立根據(jù)能斯特理論，金屬或金屬化合物插入電解液后，部分金屬或金屬化合物溶于電解液，當溶解達到平衡時，在金屬或金屬化合物與電解液之間產(chǎn)生了電勢差，叫作電極電勢。材料不同，電極電勢不同。蓄電池正極是二氧化鉛(PbO2)，負極是鉛(Pb)，兩者之間形成蓄電池的電動勢。第三節(jié)蓄電池的原理與特性2.放電過程蓄電池將化學能轉(zhuǎn)換成電能的過程稱為蓄電池的放電過程。當蓄電池接上負載時，在電動勢的作用下，放電電流If便從正極經(jīng)過負載流向負極，即電子從負極流向正極，使正極電位降低、負極電位升高，原有的電離平衡被破壞。在正極板處，Pb4+得到電子變成Pb2+后又與電解液中的SO42-結(jié)合生成PbSO4沉附于正極板上，使正極板處的電離平衡因為Pb4+的減少而被打破，從而引起PbO2不斷減少；在負極板處，因為極板上的電子減少打破了負極第三節(jié)蓄電池的原理與特性板與電解液之間的電離平衡，從而引起負極板上的Pb失去電子形成Pb2+，Pb2+又與電解液中SO42-的結(jié)合生成PbSO4沉附于極板上；在電解液中，由于OH-的減少和氫離子(H+)相對增多，打破原來的平衡，使相對過剩的OH-與H+不斷結(jié)合成水。當放電回路斷開時，放電過程即被終止，正負極與電解液之間達到新的電離平衡狀態(tài)；第三節(jié)蓄電池的原理與特性蓄電池放電過程具有以下特征：(1)正、負極板上的活性物質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镻bSO4。(2)隨著放電的進行，電解液中的H2SO4減少，水增多，電解液密度下降。(3)由于PbSO4的導電性能比PbO2和Pb差，隨著PbSO4的增多，蓄電池內(nèi)阻增大。同時，由于PbSO4附著于極板表面，使電解液與PbO2和Pb接觸面積越來越小，蓄電池的供電能力逐漸下降。第三節(jié)蓄電池的原理與特性3.充電過程蓄電池將外接電源的電能轉(zhuǎn)換成化學能儲存起來的過程稱為蓄電池的充電過程。蓄電池充電過程具有以下特征：(1)正、負極板上的活性物質(zhì)逐漸由PbSO4轉(zhuǎn)變?yōu)镻bO2和Pb。(2)隨著充電的進行，電解液中的水減少、H2SO4增多，電解液密度上升。在充電過程中，可以通過檢測電解液密度來判斷蓄電池的充電程度。(3)隨著充電的進行，PbSO4減少及PbO2和Pb增第三節(jié)蓄電池的原理與特性多，蓄電池內(nèi)阻減??；同時，蓄電池的供電能力逐漸恢復。二、蓄電池的主要工作參數(shù)鉛蓄電池的主要工作參數(shù)包括：電動勢Ej、內(nèi)電阻Ro、端電壓。

1.電動勢Ej無負荷情況下的端電壓（開路電壓）稱為蓄電池的電動勢，又稱為靜止電動勢。蓄電池的電動勢與電解液的相對密度和溫度有關(guān)。若密度在1.100—1.300g/cm3范圍內(nèi)時，可由下面經(jīng)驗公第三節(jié)蓄電池的原理與特性式估算其值：Ej=0.84+ρ25℃式中：ρ25——25℃電解液實際測量的密度，ρ25℃=ρt

＋β（t－25)；ρt

——實際測量的電解液相對密度；t——實際測量的電解液溫度；β——密度溫度系數(shù)，β=0.00075，即溫度每升高l℃，相對密度將下降0.00075。蓄電池充足電時，電解液密度一般約為1.290g/cm3，對應的電動勢約為2.10V；放電終了時，電解液密度一般約為1.12g/cm3，對應的電動勢約為1.97V。第三節(jié)蓄電池的原理與特性2.內(nèi)電阻Ro蓄電池內(nèi)阻為極板、電解液、隔板、連接條和極柱等電阻的總和，用Ro表示。蓄電池的電阻大小反映了蓄電池帶負載的能力。在相同的條件下，內(nèi)阻愈小，輸出電流愈大，帶負載能力愈強。3.端電壓放電時，由于蓄電池內(nèi)阻R0有壓降，所以蓄電池的端電壓Uf小于其電動勢E：第三節(jié)蓄電池的原理與特性Uf=E－IfRo式中If

——放電電流。充電時，電源電壓必須克服蓄電池的電動勢E和蓄電池內(nèi)部壓降ICRo，故蓄電池的端電壓UC大于其電動勢E：UC=E＋ICRo式中IC——充電電流。第三節(jié)蓄電池的原理與特性三、蓄電池工作特性蓄電池工作特性包括放電特性和充電特性。1.放電特性蓄電池的放電特性是指蓄電池在規(guī)定的條件下，恒流放電過程中，端電壓Uf

、電動勢E和電解液密度隨放電時間而變化的規(guī)律，為合理使用蓄電池提供理論依據(jù)。放電過程中，端電壓的變化規(guī)律分四個階段。第一階段端電壓由2.11V迅速下降到2.0V左右。第三節(jié)蓄電池的原理與特性第二階段端電壓由2.0V下降到1.85V，基本呈直線規(guī)律緩慢下降。第三階段端電壓迅速由1.85V下降到1.75V。此值為單格電池的終止電壓，應立即停止放電。第四階段停止放電后，蓄電池電壓稍有上升(稱為蓄電池“休息”)。蓄電池放電終了的特征是:(1)單格電池電壓下降到放電終止電壓(見表1-3)。第三節(jié)蓄電池的原理與特性起動型鉛蓄電池的放電率與終止電壓的關(guān)系表1-3(2)電解液相對密度下降到最小值。放電情況

放電率

20h10h3h30min5min放電電流(A)

0.05Qe0.1Qe0.25QeQe3Qe單格電池終止電壓(V)1.751.701.651.551.50第三節(jié)蓄電池的原理與特性2、充電特性鉛蓄電池的充電特性是指蓄電池在恒定電流充電狀態(tài)下，電解液相對密度、蓄電池端電壓、電動勢隨充電時間而變化的規(guī)律。在充電過程中，電解液相對密度隨時間呈直線規(guī)律逐漸上升。蓄電池端電壓的上升規(guī)律由五個階段組成：第三節(jié)蓄電池的原理與特性第一階段充電開始，端電壓由1.95V迅速上升到2.10V左右。第二階段單格電池端電壓從2.10V平穩(wěn)上升至2.4V左右。第三階段端電壓從2.4V迅速上升至2.7V，并有大量氣泡產(chǎn)生。第四階段為過充電階段，該階段端電壓和電解液的相對密度不再上升，一般持續(xù)2～3h，以保證蓄電池充足電。第三節(jié)蓄電池的原理與特性第五階段停止充電后，極板外部的電解液逐漸向極板內(nèi)部滲透，極板內(nèi)外電解液相對密度趨于平衡，附加電壓逐漸消失，端電壓由2.7V逐漸降為2.1V左右穩(wěn)定下來。鉛蓄電池充電終了的特征是：(1)端電壓和電解液相對密度均上升到最大值，且2～3h內(nèi)不再增加。(2)電解液中產(chǎn)生大量氣泡，出現(xiàn)“沸騰”現(xiàn)象。第三節(jié)蓄電池的原理與特性四、蓄電池的容量及其影晌因素1.蓄電池的容量蓄電池的容量是指完全充電的蓄電池在放電允許的范圍內(nèi)輸出的電量，它標志蓄電池對外供電的能力。2.蓄電池容量的影響因素蓄電池的容量與放電電流、電解液的溫度、電解液的密度及極板的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。第四節(jié)蓄電池的充電一、充電種類1.初充電

待啟用的新蓄電池或修復后的蓄電池，使用之前的首次充電稱為初充電。初充電對蓄電池的性能和使用壽命影響很大。 初充電的特點是充電電流小，充電時間長。2.補充充電

已經(jīng)連續(xù)使用3個月或起動機起動力量不足時，應對蓄電池進行補充充電。第四節(jié)蓄電池的充電3.去硫充電當極板嚴重硫化時，可進行“去硫充電”。去硫充電時，先將蓄電池中的電解液倒出，反復用蒸餾水沖洗干凈后，注入蒸餾水高過極板15mm，用初充電電流進行充電。4.均衡充電由于制造、使用的諸多因素，蓄電池會出現(xiàn)各單格蓄電池間的端電壓、電解液密度、容量等的差異。第四節(jié)蓄電池的充電5.預防硫化過充電為預防蓄電池的極板硫化，每隔3個月可進行一次預防硫化過充電。二、充電設(shè)備目前最常用的充電設(shè)備是硅整流充電機、可控硅充電機和可控硅快速充電機,如圖1-9所示。圖1-9

常用充電設(shè)備第四節(jié)蓄電池的充電三、充電方法蓄電池的充電，應根據(jù)不同情況選擇適當?shù)某潆姺椒?，通常蓄電池的充電方法有定電流充電、定電壓充電和脈沖快速充電三種。1.定電流充電定電流充電是指充電過程中充電電流保持恒定不變的充電方法。第四節(jié)蓄電池的充電2.定電壓充電定電壓充電是指充電過程中充電電壓保持恒定不變的充電方法。3.脈沖快速充電脈沖快速充電是利用可控制硅快速充電機對蓄電池進行正反向脈動充電，即在大電流充電過程中，進行短暫的停充，并加以放電脈沖的充電方法。第五節(jié)其它常見蓄電池一、干荷電蓄電池干荷電蓄電池負極板的制造工藝與普通蓄電池不同，且正極板上的二氧化鉛化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，可長期保持荷電性能。負極板上的活性物質(zhì)海綿狀鉛表面積大，化學活性高，容易氧化。二、濕荷電蓄電池濕荷電蓄電池的極板采用群組化成，然后將極板浸入硫酸鈉溶液里10min，硫酸鈉吸附在負極板活性物質(zhì)表面，起抗氧化作用。離心瀝酸后，不經(jīng)干燥即組裝密封成濕荷電蓄電池。第五節(jié)其它常見蓄電池三、免維護蓄電池使用特點：(1)所謂免維護，主要是指使用過程中從不或很少加注蒸餾水和維護。(2)由于自放電少，可較長時間濕式儲存，一般允許儲存兩年以上。(3)耐過充性能好。(4)使用壽命長。四、膠體蓄電池膠體蓄電池的電解液為膠狀物質(zhì)，主要成分為硅酸鈉和硫酸鈉。五、堿性蓄電池該類型蓄電池使用堿性電解液。第五節(jié)其它常見蓄電池1.鐵鎳蓄電池該蓄電池的外殼用鋼板制成。正極板的活性物質(zhì)是氫氧化鎳，為增強其導電性能，有時摻雜些片狀純鎳。2.鎘鎳蓄電池鎘鎳蓄電池的正極板是氫氧化鎳，負極板是鎘。3.銀鋅蓄電池銀鋅蓄電池正極板上的活性物質(zhì)是氧化銀，負極板是鋅。第五節(jié)其它常見蓄電池六、高能蓄電池新型高能蓄電池循環(huán)充電次數(shù)達2000次以上，一次充電可使行走機械行駛300km及以上。

研究使用中的高能蓄電池種類很多，其中主流的有三元鋰電池（特斯拉、寶馬、北汽、江淮等）或者磷酸鐵鋰電池（比亞迪）。

第六節(jié)蓄電池的維護與性能測試一、蓄電池的正確使用和維護1.在蓄電池的日常使用和維護中應盡量做到:1)及時充電。2)正確使用起動機。不連續(xù)使用起動機，每次起動的時間不得超過5s。3)應經(jīng)常清除蓄電池表面的灰塵污物，保持蓄電池表面清潔、干燥。4)經(jīng)常檢查電解液液面高度，使其保持在規(guī)定范圍內(nèi)。第六節(jié)蓄電池的維護與性能測試2.蓄電池使用中應避免的情況1)長時間過充電或充電電流過大。2)過度放電。3)電解液液面過低或過高。4)電解液密度過高。5)電解液內(nèi)混入雜質(zhì)。第六節(jié)蓄電池的維護與性能測試3.蓄電池冬季使用注意事項1)盡量保持蓄電池處于充足電狀態(tài)，以免蓄電池放電后電解液密度降低而結(jié)冰。2)補加蒸餾水，應在充電時進行，以使蒸餾水較快的與電解液混合而不致結(jié)冰。3)由于蓄電池容量降低，在冷態(tài)起動前，應盡量先預熱發(fā)動機，以減小起動阻力，提高起動轉(zhuǎn)速，避免蓄電池的虧損。第六節(jié)蓄電池的維護與性能測試二、蓄電池技術(shù)狀況的檢查為了保證蓄電池得到及時維護，了解電解液液面高度和蓄電池充放電程度的檢查方法非常重要。1.電解液液面高度的檢查。2.蓄電池放電程度的檢查。1)測量電解液的相對密度。2)用高率放電計測量放電電壓。第六節(jié)蓄電池的維護與性能測試三、蓄電池的拆卸和安裝1.蓄電池的拆卸從車上拆下蓄電池時，按下述程序進行拆卸:1)將點火開關(guān)置于“OFF”(斷開)位置，切斷電源；2)先擰松負極柱上搭鐵電纜的接頭螺栓并取下搭鐵電纜接頭，然后再擰松正極柱上的電纜接頭螺栓并取下該電纜接頭。3)拆下蓄電池固定架。4)從車上取下蓄電池。第六節(jié)蓄電池的維護與性能測試2.蓄電池的安裝將蓄電池安裝到車上時，應按下述程序進行:1)參照技術(shù)參數(shù)檢查待用蓄電池是否適合本車使用。2)確認蓄電池正、負極柱的安放位置正確后，再將蓄電池放到安裝架上。3)正、負電纜接頭分別接于正、負極柱上(注意，先接正極柱上的電纜接頭，然后再接負極柱上的搭鐵電纜接頭，以防扳手搭鐵導致蓄電池短路放電；電纜不應繃得過緊)。第六節(jié)蓄電池的維護與性能測試4)在正、負極柱及其電纜接頭上涂抹一層凡士林或潤滑脂，以防極柱和接頭氧化腐蝕。5)裝上壓板，擰緊蓄電池固定架。第七節(jié)硅整流發(fā)電機一、概述1、硅整流發(fā)電機的作用硅整流發(fā)電機是一種將機械能轉(zhuǎn)變成電能的裝置，它是工程機械的主要電源，由發(fā)動機驅(qū)動，在正常工作時，對除起動機以外的一切用電設(shè)備供電，并向蓄電池充電。2.硅整流發(fā)電機的分類按有無電刷分為有刷式和無刷式。按勵磁繞組的搭鐵方式分為內(nèi)搭鐵式和外搭鐵式。第七節(jié)硅整流發(fā)電按通風冷卻方式分為開啟型和封閉型。按其結(jié)構(gòu)不同還有內(nèi)裝電子調(diào)節(jié)器的整體式發(fā)電機和帶泵式發(fā)電機。二、硅整流發(fā)電機的構(gòu)造普通硅整流發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)都是由轉(zhuǎn)子、定子、整流器和端蓋等組成，如圖1-17所示。第七節(jié)硅整流發(fā)電圖1-17普通硅整流發(fā)電機結(jié)構(gòu)1-電刷彈簧壓蓋；2-電刷；3-電刷架；4-后端蓋；5-硅整流二極管；6-散熱板；7-轉(zhuǎn)子總成；8-定子總成；9-前端蓋；10-風扇；11-V型帶輪第七節(jié)硅整流發(fā)電1.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由爪極、勵磁繞組、軸和滑環(huán)等組成。圖1-18發(fā)電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)1-滑環(huán)；2-軸；3-爪極；4-磁軛；5-勵磁繞組第七節(jié)硅整流發(fā)電2.定子定子也稱電樞，由定子鐵心和定子繞組組成，其作用是產(chǎn)生三相交流電動勢。定子鐵心由相互絕緣的內(nèi)圓帶嵌線槽的圓環(huán)狀硅鋼片制成，嵌線槽內(nèi)嵌入三相定子繞組，如圖1-19所示。第七節(jié)硅整流發(fā)電圖1-19定子繞組的連接方式U1、V1、W1—繞組首端；U2、V2、W2—繞組末端；B-整流輸出正極端第七節(jié)硅整流發(fā)電3.硅整流器硅整流器一般由一塊元件板和6只硅整流二極管接成橋式全波整流電路，其作用是將三相交流電變換為直流電向外輸出。a）b）圖1-20硅整流器組件的形狀a）焊裝式;

b）壓裝式第七節(jié)硅整流發(fā)電a)b)圖1-21二極管的結(jié)構(gòu)、外形及表示符號a)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形；b)符號圖1-22二極管的安裝示意圖第七節(jié)硅整流發(fā)電4.端蓋和電刷硅整流發(fā)電機的前、后端蓋用來支承轉(zhuǎn)子和定子，均用鋁合金鑄造而成，因為鋁合金是非導磁性材料，可減少漏磁并且具有輕便、散熱性能好等優(yōu)點。電刷總成由電刷架、電刷和電刷彈簧組成。電刷架是用酚醛玻璃纖維塑料模壓而成；電刷用銅粉和石墨粉模壓而成，具有良好的導電性。電刷裝在電刷架內(nèi)借助電刷彈簧的壓力與滑環(huán)保持接觸。第七節(jié)硅整流發(fā)電a）b)圖1-23電刷架的結(jié)構(gòu)a）外裝式;b)內(nèi)裝式第七節(jié)硅整流發(fā)電三、硅整流發(fā)電機型號國產(chǎn)硅整流發(fā)電機的型號由五部分組成。1.產(chǎn)品代號硅整流發(fā)電機的產(chǎn)品代號由漢語拼音字母組成，有JF、JFZ、JFB、JFW四種。JF表示普通硅整流發(fā)電機；JFZ表示整體式硅整流發(fā)電機；JFB表示帶泵式硅整流發(fā)電機；JFW表示無刷式硅整流發(fā)電機（字母J、F、Z、B和W分別為交、發(fā)、整、泵和無字的漢語拼音第一個大寫字母）。產(chǎn)品代號電壓等級代號電流等級代號設(shè)計序號變型代號第七節(jié)硅整流發(fā)電2.電壓等級代號電壓等級代號由一位阿拉伯數(shù)字表示，其含義見表1-5。電壓等級代號123456電壓等級/V1224———6硅整流發(fā)電機電壓等級代號表1-53.電流等級代號電流等級代號由一位阿拉伯數(shù)字表示，其含義見表1-6。硅整流發(fā)電機電流等級代號表1-6第七節(jié)硅整流發(fā)電第七節(jié)硅整流發(fā)電4.設(shè)計序號。按產(chǎn)品設(shè)計先后順序，由1～2位阿拉伯數(shù)字組成。5.變型代號。以硅整流發(fā)電機調(diào)整臂位置作為變形代號：從驅(qū)動端看，調(diào)整臂在中間不加標記；在右邊時用Y表示；在左邊時用Z表示。第七節(jié)硅整流發(fā)電四、硅整流發(fā)電機的工作原理1.交流發(fā)電機的發(fā)電原理交流發(fā)電機的發(fā)電原理是基于電磁感應原理：既可以是線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，線圈的工作邊不斷切割定子磁場的磁力線而發(fā)電；也可以是磁場旋轉(zhuǎn)，磁力線不斷切割固定在定子中的線圈而發(fā)電。實際的交流發(fā)電機多采用后者，其中的磁場由通電線圈所產(chǎn)生。第七節(jié)硅整流發(fā)電交流發(fā)電機的發(fā)電原理如圖1-24a)所示。a）b)圖1-24發(fā)電機的發(fā)電原理圖a）三相交流發(fā)電機；b)輸出電壓波形第七節(jié)硅整流發(fā)電2.整流原理交流發(fā)電機電樞繞組產(chǎn)生的三相交流電，經(jīng)過硅二極管組成的整流器轉(zhuǎn)換成直流電對外輸出。其整流電路及電壓波形成如圖1-25所示。經(jīng)整流后的直流電壓就是硅整流發(fā)電機的輸出電壓，其數(shù)值為三相交流線電壓的1.35倍，即：U=1.35UL=2.34Uφ式中：UL——線電壓的有效值；Uφ——相電壓的有效值。第七節(jié)硅整流發(fā)電圖1-25發(fā)電機整流原理a)電路b)交流電動勢c)電壓波形第七節(jié)硅整流發(fā)電當交流發(fā)電機三相定子繞組采用星形接法時，三相繞組的3個末端接在一起形成一個公共接點，該點對外引線形成三相繞組的中性點(N)，中性點與發(fā)電機搭鐵之間的電壓稱為中性點電壓(UN)，如圖1-26所示。它是通過3個負極管整流后得到的三相半波整流電壓值，該點的平均電壓等于發(fā)電機直流輸出電壓(U)的一半。即:UN=U/2中性點電壓一般用來控制各種用途的繼電器，如磁場繼電器、充電指示燈繼電器等。第七節(jié)硅整流發(fā)電圖1-26帶有中性點的交流發(fā)電機圖1-27發(fā)電機勵磁電路第七節(jié)硅整流發(fā)電3、硅整流發(fā)電機的勵磁方式硅整流發(fā)電機的磁場是由電磁鐵形成的，要使發(fā)電機電樞繞組產(chǎn)生感應電動勢對外輸出電流，必須使磁極通電產(chǎn)生磁場，這個過程稱為發(fā)電機的勵磁。硅整流發(fā)電機的勵磁方式包括他勵和自勵兩個階段。他勵就是由蓄電池供給勵磁電流，自勵就是發(fā)電機自己供給勵磁電流。勵磁電路如圖1-27所示。第八節(jié)電壓調(diào)節(jié)器為了使發(fā)電機能提供固定不變的電壓，必須采用調(diào)節(jié)器來控制電壓。一般電源系統(tǒng)使用電壓調(diào)節(jié)器來保持電源系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定，如圖1-28所示。圖1-28電壓調(diào)節(jié)器第八節(jié)電壓調(diào)節(jié)器一、電壓調(diào)節(jié)器的功用

把發(fā)電機輸出電壓控制在規(guī)定范圍內(nèi)。二、電壓調(diào)節(jié)器的基本原理利用自動調(diào)節(jié)勵磁電流使磁極磁通改變調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電壓。在一個電路中調(diào)節(jié)電流的方法一般有3種。一是通過更改電路中的電壓；二是更改電路中的電阻值；三是控制電路的通與斷。電壓調(diào)節(jié)器采用的是后兩種方法。第八節(jié)電壓調(diào)節(jié)器三、電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)勵磁電流的方法是通過觸點開閉，使勵磁電路的電阻改變來調(diào)節(jié)勵磁電流電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器的基本原理如圖1-29所示。圖1-29電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器基本原理第八節(jié)電壓調(diào)節(jié)器四、晶體管電壓調(diào)節(jié)器晶體管調(diào)節(jié)器也叫電子調(diào)節(jié)器，電子式電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)勵磁電流的方法是利用功率管的開關(guān)特性，使勵磁電流接通與切斷來調(diào)節(jié)勵磁電流。晶體管調(diào)節(jié)器的基本工作原理如圖1-30所示。圖1-30晶體管調(diào)節(jié)器基本原理圖第八節(jié)電壓調(diào)節(jié)器五、發(fā)電機和調(diào)節(jié)器的兩種接線方式。圖1-31a)為勵磁線圈內(nèi)搭鐵式，調(diào)節(jié)器裝在發(fā)電機與點火開關(guān)之間，發(fā)電機勵磁繞組有一端搭鐵。圖1-31b)為外搭鐵式，調(diào)節(jié)器裝在發(fā)電機勵磁繞組與搭鐵之間，發(fā)電機勵磁繞組無搭鐵端，調(diào)節(jié)器控制勵磁繞組搭鐵。第八節(jié)電壓調(diào)節(jié)器a)b)圖1-31發(fā)電機和調(diào)節(jié)器的兩種接線方式a)內(nèi)搭鐵式；b)外搭鐵式第八節(jié)電壓調(diào)節(jié)器六、集成電路調(diào)節(jié)器1.集成電路調(diào)節(jié)器的特點集成電路調(diào)節(jié)器是利用集成電路(IC)組成的調(diào)節(jié)器，可分為全集成電路調(diào)節(jié)器和混合集成電路調(diào)節(jié)器兩類。1)體積小；2)調(diào)節(jié)精度高，使用中不需進行調(diào)整；3)耐振、耐濕、防潮、防塵，還耐高溫130℃。第八節(jié)電壓調(diào)節(jié)器2.多功能集成電路調(diào)節(jié)器如圖1-35所示多功能調(diào)節(jié)器除具有電壓調(diào)節(jié)功能以外，還具有控制充電指示燈、檢測和指示發(fā)電機故障等多種功能。多功能調(diào)節(jié)器不僅擴展了調(diào)節(jié)器的功能，更主要的是可以改善發(fā)電機的工作性能，提高了發(fā)電機和調(diào)節(jié)器的工作穩(wěn)定性、可靠性以及自身的保護能力。第八節(jié)電壓調(diào)節(jié)器圖1-35多功能集成電路調(diào)節(jié)器第九節(jié)硅整流交流發(fā)電機及調(diào)節(jié)器的檢測一、交流發(fā)電機檢測硅整流發(fā)電機故障檢測分為整體檢測和零部件的檢測。1.整機測試1)用萬用表(R×1檔)檢測發(fā)電機各接線柱之間的電阻值。正常時其電阻值應符合規(guī)定。2)在電氣萬能試驗臺上測試發(fā)電機的性能好壞（1）空載試驗（2）負載試驗第九節(jié)硅整流交流發(fā)電機及調(diào)節(jié)器的檢測3)用示波器觀察輸出電壓的波形2.交流發(fā)電機零部件的檢測1)硅整流二極管的檢測發(fā)電機解體后(使每個二極管的引線都不與另外的元件相連)，用萬用表的（R×1檔）分別測試每一個二極管的性能，其方法如圖1-38所示。2)轉(zhuǎn)子的檢測轉(zhuǎn)子表面不得有刮傷痕跡?；h(huán)表面應光潔，第九節(jié)硅整流交流發(fā)電機及調(diào)節(jié)器的檢測不得有油污，兩滑環(huán)之間不得有污物，否則應進行清潔。a）b）圖1-38用萬用表檢查硅二極管a）檢查負二極管；b）檢查正二極管第九節(jié)硅整流交流發(fā)電機及調(diào)節(jié)器的檢測勵磁繞組是否有斷路、短路故障可用萬用表R×1檔按圖1-39所示的方法進行檢查。3)定子的檢測定子表面不得有刮痕，導線表面不得有碰傷、絕緣漆剝落等現(xiàn)象。圖1-39用萬用表測量磁場繞組的電阻值圖1-40檢查磁場繞組的絕緣情況第九節(jié)硅整流交流發(fā)電機及調(diào)節(jié)器的檢測定子繞組斷路、短路的故障可用萬用表R×10檔按圖1-41所示的方法檢查。定子繞組的絕緣情況按圖1-42所示的方法檢查。

圖1-41用萬用表檢查定子繞組的斷路和短路圖1-42定子繞組絕緣情況檢查第九節(jié)硅整流交流發(fā)電機及調(diào)節(jié)器的檢測4)電刷總成的檢查電刷表面不得有油污，否則應用干布稍浸點汽油擦凈。電刷應能在刷架內(nèi)自由滑動，當電刷磨損過新電刷高度的1/2時，應予以更換。電刷彈簧彈力減弱、折斷或銹蝕時應予以更換。5)軸承的檢查與維護發(fā)電機拆開后應用汽油或煤油對軸承進行清洗，然后加復合鈣基潤滑脂潤滑，量不宜過多。若軸承內(nèi)潤滑脂干涸，應更換軸承。若軸承轉(zhuǎn)動不靈活或有破損，應更換。第九節(jié)硅整流交流發(fā)電機及調(diào)節(jié)器的檢測二、調(diào)節(jié)器的檢測與調(diào)整1.晶體管調(diào)節(jié)器的檢查1)晶體管調(diào)節(jié)器搭鐵形式的判斷a)b)1-43晶體管調(diào)節(jié)器搭鐵形式的判斷a）內(nèi)搭鐵式；b）外搭鐵式圖第九節(jié)硅整流交流發(fā)電機及調(diào)節(jié)器的檢測2)用試燈法檢查調(diào)節(jié)器質(zhì)量用一電壓可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源（輸出電壓0～30V、電流3A）和一只12V（24V）、20W的車用小燈泡代替發(fā)電機勵磁繞組，按圖1-44所示接線后進行試驗。a）b）圖1-44判斷晶體管調(diào)節(jié)器的好壞a）內(nèi)搭鐵式；b）外搭鐵式第九節(jié)硅整流交流發(fā)電機及調(diào)節(jié)器的檢測2.集成電路調(diào)節(jié)器的檢查判斷集成電路調(diào)節(jié)器好壞的最簡單的方法是就車檢查。首先拆下整體式發(fā)電機上所有連接導線，在蓄電池正極和交流發(fā)電機“L”接線柱之間串一只5A電流表，如無電流表，可用12V、20W車用燈泡代替（對24V調(diào)節(jié)器可用24V、25W的車用燈泡），再將可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的“＋”接至交流發(fā)電機的“S”接頭，“－”與發(fā)電機外殼或“E”相接，如圖1-45所