汽車電器設備與維修技術項目一教案

雄楚愛才合作高職院校專業(yè)課教案課程：《汽車電氣設備構造與維修》任課教師：王佳俊2017年10月課題電源系統(tǒng)授課班級汽車運用與維修授課日期2017年10月課時6課時【教學要求】要求學生掌握蓄電池的基本類型、構造、正確使用和故障的檢測維修【參考資料】《汽車電器設備構造與維修》的第一部分【本課重點】1．蓄電池的基本類型和構造；2．了解蓄電池的正確使用；3．掌握蓄電池故障的檢測維修。4．發(fā)電機的基本類型和構造；2．了解發(fā)電機的工作原理；3．掌握發(fā)電機故障的檢測維修?！颈菊n難點】1蓄電池的工作原理;2.蓄電池故障的檢測與維修；3.發(fā)電機的工作原理【主要措施】講授為主，借助多媒體課件和師生互動輔助教學教學內(nèi)容安排引入新課電源系統(tǒng)在生活中的應用等背景引入話題5分鐘新課講授蓄電池的作用與分類；發(fā)電機的結構與工作原理；45分鐘課堂練習師生互動，提問回答環(huán)節(jié)30分鐘本課小結指明重點、難點，對學生提出要求8分鐘課后作業(yè)2分鐘【備注】教師活動教學內(nèi)容安排學生活動講述汽車常見打不著火的故障現(xiàn)象，引出汽車的電源系。利用動畫與聲音相結合的多媒體課件提示學生回答詳細介紹汽車上電源是電路的那一部分補充發(fā)動機點火原理、發(fā)動機點火線路等相關知識解釋導線直接連接干電池兩頭會產(chǎn)生火花詳細介紹生活中常見的電池類型強調結構原理強調汽車車用電池類型重點提醒電量指示器的識別解釋電壓的實質計算方式和為什么電壓測量值和額定值不一樣利用課件提出問題，要求與學生解答。講一題，找學生做一題計算蓄電池的單元格提出生活中實例：冬天能經(jīng)?？匆娨粋€電動三輪拉著另一個電動三輪在行駛。解釋為什么氣溫突然變冷時汽車打不著火的情況變多提醒短路的危害提問怎么識別正負極。在看不清標識的情況又改怎么辦。解釋為什么經(jīng)常能看見用過一段時間的蓄電池正負極極柱上的白色物質，白色物質是什么。帶學生一起參照實例學習蓄電池型號的認識。重點能從蓄電池標號上讀出蓄電池類型和電壓強調蓄電池維護的重要性。車載蓄電池一般采用恒定電流充電的方式重點介紹車載免維護蓄電池的故障診斷方式。實際維修中維修店又是采用的什么方法。重點從蓄電池的構造以及汽車電路連接情況待大家分析故障原因，從而讓大家理解并學會如何分析。提醒在保存和拆卸蓄電池時應注意的事項從汽車的點火系統(tǒng)引出供電系統(tǒng)，再根據(jù)參考資料中的電路圖解釋汽車點火系統(tǒng)在工作時供電系統(tǒng)的工作情況。最后根據(jù)上一個情景中蓄電池的學習引出汽車發(fā)電機解釋整流橋的工作原理講解實物圖所拍的發(fā)電機處于發(fā)動機什么位置，為什么如此安裝解釋電生磁磁生電的原理，引出為什么會有轉子和定子兩個部分解釋為什么需要電刷，為什么叫電刷，從而讓學生知道為什么電刷的構造是圖示中的樣子講解二極管的工作原理提問為什么需要風扇，并作出解釋引入磁通量，解釋發(fā)電機的工作原理重點解釋磁生電的工作原理，以及內(nèi)部接線情況其他不做深入解釋以免學生覺得深奧，有反感的情緒主要讓學生能從發(fā)電機標識號中讀出發(fā)電機的輸出電壓和整流器形式電壓調節(jié)器中重點解釋電壓調節(jié)器的作用，工作原理只做了解下講解首先總結發(fā)電機的結構已經(jīng)充電系統(tǒng)的構成和作用。根據(jù)前邊所學分析充電系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障及其原因這部分加入萬用表使用方法的講解，重點讓大家學會萬用表的使用這部分主要講解游標卡尺的使用與讀數(shù)，重點讓學生學會游標卡尺的使用這部分主要結合充電系統(tǒng)的工作原理講解，讓學生理解故障原因導入新課（5分鐘）汽車電氣是汽車的重要組成內(nèi)容，而汽車電氣技術的發(fā)展主要是汽車電子技術的發(fā)展。電子技術在現(xiàn)代汽車上的應用則是微處理器對各種工作過程的控制為主要特點。微處理器實質是是一種比較便宜、簡單的單片計算機。特別是近些年，電子電路在汽車上得到了廣泛地應用，使汽車的性能（經(jīng)濟性、排放性、安全性、舒適性、通過性等）得到很大的發(fā)展和提高，給發(fā)展智能化、網(wǎng)絡化汽車及智能交通系統(tǒng)奠定了良好基礎。以電子技術為基礎的電氣設備離不開電源系統(tǒng)的供電，電源系統(tǒng)是電氣設備的供氧系統(tǒng)。給汽車電氣設備供能的電源系統(tǒng)之一就是蓄電池。問：生活中，我們熟知的電源系統(tǒng)包括什么？我們常見的蓄電池都是什么樣子？從本堂課開始我們共同認識汽車電源系統(tǒng)中蓄電池的相關知識。講授與練習（135分鐘）情景一蓄電池的結構與檢修一、蓄電池的作用汽車蓄電池作為汽車上的兩個電源之一，在汽車上與發(fā)電機并聯(lián)，其主要作用有：1．發(fā)動機起動時，由蓄電池向起動機、點火系統(tǒng)、儀表等用電設備供電。2．當發(fā)電機輸出電壓低于蓄電池電壓時，由蓄電池向汽車用電設備供電，并向交流發(fā)電機提供激磁電流。3．蓄電池存電不足，由發(fā)電機向蓄電池充電。4．具有吸收高壓脈沖（即電路中產(chǎn)生的過電壓），穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，保護用電設備功能。二、蓄電池的分類鉛蓄電池由于結構簡單、價格便宜、內(nèi)阻小、可以短時間供給起動機強大的起動電流而被廣泛采用。鉛蓄電池又可以分為普通鉛蓄電池、干荷電鉛蓄電池、濕荷電鉛蓄電池和免維護鉛蓄電池。1.普通鉛蓄電池如圖1-1所示，新蓄電池的極板不帶電，使用前需按規(guī)定加注電解液并進行初充電，初充電的時間較長，使用中需要定期維護。圖1-1普通鉛蓄電池2．干荷電鉛蓄電池干荷電蓄電池是指極板處于干燥的已充電狀態(tài)和無電解液貯存的蓄電池。它的外觀、內(nèi)部零件結構及使用效果與普通蓄電池基本相同，如圖1-2所示。新蓄電池的極板處于干燥的已充電狀態(tài)，電池內(nèi)部無電解液。在規(guī)定的保存期內(nèi)，如需使用，只需按規(guī)定加入電解液，靜置20～30min即可使用，使用中需要定期維護。圖1-2干荷電鉛蓄電池3．濕荷電鉛蓄電池濕荷電是指極板為荷電狀態(tài)，帶有少量的電解液，而大部分電解液被吸入極板和隔板中貯存的一種蓄電池。此類蓄電池，自出廠之日起，可允許貯存6個月。在此期間，如需使用，只需要按規(guī)定加入相應密度的電解液，20min后即可投入使用。但如果貯存期過長，為能正常使用，需要進行短時間的補充充電。4．免維護蓄電池免維護蓄電池又稱MF（Maintenance-Free）蓄電池，是指在汽車合理使用期間，不需要對蓄電池進行加注蒸餾水、檢測電解液液面高度、檢測電解液密度等維護作業(yè)，只需要通過觀察電量指示器了解蓄電池的電量情況，如圖1-3所示。當然，日常還有其他電解質蓄電池，比如膠體電解質蓄電池、燃料電池（FuelCell）、納-硫蓄電池。圖1-3免維護蓄電池結構蓄電池的組成起動型鉛酸蓄電池由3只或6只單格電池串聯(lián)而成，每只單格電池電壓約為2V，串聯(lián)成6V或12V以供汽車選用。它主要由極板、隔板、電解液、外殼、聯(lián)條和極柱等組成，如圖1-4所示。圖1-4蓄電池的結構1.極板極板是蓄電池的核心部分，蓄電池充放電過程中，電能與化學能的相互轉換依靠極板上的活性物質與電解液中的硫酸的化學反應來實現(xiàn)。極板分正、負極板兩種，它由柵架和活性物質組成，如圖1-5所示。圖1-5極板2．隔板為了使蓄電池的結構盡量緊湊，正負極板應盡可能接近，但又得避免其互相接觸而造成短路，必須采用隔板加以絕緣，如圖1-6所示。由于電化學反應在液體中進行，有離子遷移運動，為使電解液滲透，隔板應具有多孔性和良好的耐酸性，故一般采用微孔塑料、微孔橡膠、木質材料、玻璃纖維等材料。隔板一面平滑，另一面有凹槽。為保證正極板在充、放電過程中化學反應激烈時，而使電解液順利地上下流通，安裝時，帶溝槽的一面應朝向正極板。這樣還能保證活性物質脫落時，能沿槽迅速沉至底。圖1-6隔板3．電解液電解液是蓄電池內(nèi)部發(fā)生化學反應的主要物質，由純凈硫酸和蒸餾水按一定的比例配制而成。蓄電池電解液的密度一般為1.24～1.31g/cm3，使用中密度應根據(jù)地區(qū)、氣候條件和制造廠的要求而定，如表1-1所示。表1-1不同氣溫下電解液密度的選擇使用地區(qū)最低溫度（℃）冬季（g/cm3）夏季（g/cm3）﹤－401.301.26－30～－401.281.25－20～－301.271.240～－201.261.234．外殼外殼用來盛放電解液和極板組，并使蓄電池構成一個整體。外殼的材料有硬質橡膠和聚丙烯塑料兩種，由間壁將其分為三個或六個相互分離的單格，底部有凸起的筋條支撐極板組，凸筋之間的空間用來容納極板脫落的活性物質，以防極板短路，如圖1-7所示。圖1-7外殼5．聯(lián)條聯(lián)條的作用是將單格蓄電池串聯(lián)起來，提高蓄電池的端電壓。起動鉛蓄電池的聯(lián)條用鉛銻合金制成。有傳統(tǒng)外露式、穿壁式和跨越式三種，如圖1-8所示，前者用在硬橡膠外殼上，后兩者用在塑料外殼上。a）傳統(tǒng)外露式（b）穿壁式（c）跨越式圖1-8聯(lián)條6．極柱極柱的作用是用來與外部電路聯(lián)接接線將蓄電池的電壓引出，第一個單格電池的正極板聯(lián)條與正極柱相連，最后一個單個電池的負極板聯(lián)條與負極柱相連。極柱有圓錐形和L形等，如圖1-9所示。為便于識別，極柱的上方或旁邊標刻有“+”（或P）、“-”（或N）標記，或者在正極柱上涂紅色油漆。四、蓄電池的工作原理蓄電池的工作原理就是化學能和電能的相互轉化，它分為充電和放電兩個過程，如圖1-10所示。當鉛蓄電池接通外電路負載放電時，正極板上的PbO2和負極板上的Pb都變成了PbSO4，電解液中的硫酸變成了水。充電時，正、負極板上的PbSO4分別恢復成原來的PbO2和Pb，電解液中的水變成了硫酸。

圖1-10蓄電池的工作原理1．鉛蓄電池的放電當鉛蓄電池的正、負極板浸入電解液中時，在正、負極板間就會產(chǎn)生約2.1V的靜止電動勢。此時若接入負載，在電動勢的作用下，電流就會從蓄電池的正極經(jīng)外電路流向蓄電池的負極，這一過程稱為放電，蓄電池的放電過程是化學能轉變?yōu)殡娔艿倪^程。放電時，正極板上的PbO2和負極板上的Pb，都與電解液中的H2SO4反應生成硫酸鉛（PbSO4），沉附在正、負極板上。電解液中H2SO4不斷減少，密度下降。理論上，放電過程可以進行到極板上的活性物質被耗盡為止，但由于生成的PbSO4沉附于極板表面，阻礙電解液向活性物質內(nèi)層滲透，使得內(nèi)層活性物質因缺少電解液而不能參加反應，因此在使用中被稱為放完電蓄電池的活性物質利用率只有20％～30％。因此，采用薄型極板，增加極板的多孔性，可以提高活性物質的利用率，增大蓄電池的容量。2.鉛蓄電池的充電充電時，蓄電池的正、負極分別與直流電源的正、負極相連，當充電電源的端電壓高于蓄電池的電動勢時，在電場的作用下，電流從蓄電池的正極流入，負極流出，這一過程稱為充電。蓄電池充電過程是電能轉換為化學能的過程。充電時，正、負極板上的PbSO4還原成PbO2和Pb，電解液中的H2SO4增多，密度上升。它是在外電源的作用下，迫使2個電子從正極板返回負極板，形成從正極板流向負極板的充電電流。五、蓄電池的正確使用1．蓄電池的型號

蓄電池型號實例蓄電池型號實物圖序號123456789101112產(chǎn)品特征干荷電濕荷電免維護少維護防酸式密閉式半密閉式液密式氣密式激活式帶液式膠質電解質代號AHWSFMBYQIDJ表1-2蓄電池產(chǎn)品特征代號2．蓄電池的正確使用與維護（1）三抓1）抓及時、正確充電①放完電的電池24h內(nèi)送充電間；②裝車使用的電池應定期補充充電，放電程度，冬季不超過25%，夏季不超過50%；③帶電解液存放的蓄電池應定期補充充電。2）抓正確使用操作①每次啟動時間不超過5s，啟動間隔時間15s，最多連續(xù)啟動3次；②車上蓄電池應固定牢靠，安裝搬運時應輕搬輕放。3）抓清潔保養(yǎng)①保持蓄電池表面清潔；②及時清除蓄電池表面的酸液；③經(jīng)常疏通通氣孔。（2）五防1）防止過充和充電電流過大；2）防止過度放電；3）防止電解液液面過低；4）防止電解液密度過大；5）防止電解液內(nèi)混入雜質。蓄電池的充電1．充電方法蓄電池的充電必須根據(jù)不同的情況選擇恰當?shù)姆椒?，并且正確地使用充電設備，以提高工作效率，并延長充電設備和蓄電池的壽命。通常蓄電池的充電方法如下3種：（1）恒流充電恒流充電是指在充電過程中，充電電流保持不變（通過調整電壓，保證電流不變）的充電方法。它廣泛用于初充電、補充充電和去硫化充電等。為縮短充電時間，充電過程通常分為兩個階段：第一階段采用較大的充電電流，使蓄電池的容量得到迅速恢復，當蓄電池電量基本充足，單格電池電壓達到2.4V，開始電解水產(chǎn)生氣泡時，轉入第二階段，將充電電流減小一半，直到電解液密度和蓄電池端電壓達到最大值且在2～3h內(nèi)不再上升，蓄電池內(nèi)部劇烈冒出氣泡時為止。（2）恒壓充電恒壓充電是指在充電過程中，充電電壓保持恒定不變的充電方法，它是蓄電池在汽車上由發(fā)電機對其充電的方法。在恒壓充電初期，充電電流較大，充電4～5h后即可達到額定容量的90％～95％，因而充電時間較短，充電電流IC會隨著電動勢E的上升，而逐漸減小到零，使充電自動停止，不必人工調整和照管。但是在充電過程中，充電電流大小不能調整，所以不能保證蓄電池徹底充足電，也不能用于初充電和去硫化充電。充電時，若充電電壓過高，將導致過充電；充電電壓過低，將導致充電不足。所以一般單格電池充電電壓選為2.5V。對于就車使用的蓄電池，為了防止其產(chǎn)生硫化故障，必須定期（每兩個月）拆下用改進恒流充電的方法充電一次。（3）脈沖快速充電恒流充電和恒壓充電統(tǒng)稱為“常規(guī)充電”，其充電時間過長，給使用帶來不變，故采用脈沖快速充電，脈沖快速充電必須用脈沖快速充電機（圖1-11）進行。圖1-11快速脈沖充電機脈沖快速充電的過程是：先用0.8～1倍額定容量的大電流進行恒流充電，使蓄電池在短時間內(nèi)充至額定容量的50％～60％，當單格電池電壓升至2.4V，開始冒氣泡時，由充電機的控制電路自動控制，開始脈沖快速充電，首先停止充電25ms（稱為前停充），然后再放電或反向充電，使蓄電池反向通過一個較大的脈沖電流（脈沖深度一般為充電電流的1.5～3倍，脈沖寬度為150～1000μs），然后再停止充電40ms（稱為后停充），而后按著正脈沖充電→前停充→負脈沖瞬間放電→后停充→正脈沖充電……循環(huán)進行，直至充足電為止。脈沖快速充電的優(yōu)點是充電時間可大大縮短（新蓄電池充電僅需5h，補充充電需1h）。但蓄電池的壽命有一定的影響，并且脈沖快速充電機結構復雜，價格昂貴，故適用于電池集中、充電頻繁、要求應急的場合。2．充電的種類

根據(jù)充電目的不同，蓄電池的充電可分為初充電、補充充電、去硫化充電、間歇過充電和循環(huán)鍛煉程度等。（1）初充電對新蓄電池或更換極板后的蓄電池進行的首次充電。其目的是恢復蓄電池在存放期間，極板上部分活性物質因緩慢放電和硫化而失去的電量。初充電的特點：充電電流小，充電時間長，必須徹底充足。初充電的程序如下：加注電解液：按蓄電池制造廠的規(guī)定和本地區(qū)的氣溫條件，加注一定密度的電解液（加注前，電解液溫度不得超過30℃），放置4-6h，使極板浸透，并調整液面高度至規(guī)定值。2）連接蓄電池：將蓄電池的正、負極分別與充電機的正、負極相連。選擇充電電流，進行充電：采用兩階段恒流充電法充電時，第一階段充電電流為額定容量的1/15，待電解液中有氣泡冒出、單格電池電壓達2.4V時，轉入第二階段，將電流減小一半，直至蓄電池充足電為止。充電過程中應注意測量電解液的溫度，當溫度超過40℃時，應將電流減半，如溫度繼續(xù)上升達45℃時，應停止充電，待冷卻至35℃以下時再充電。3）調整電解液密度：充好電的蓄電池應檢查電解液的密度，如不符合規(guī)定，應用蒸餾水或1.4g/cm3的稀硫酸進行調整，并調整液面高度至規(guī)定值。調整后，再充電2h，直到電解液密度符合規(guī)定為止。（2）補充充電補充充電是指對使用中的蓄電池在無故障的前提下，為保持或恢復其額定容量而進行的正常的保養(yǎng)性充電。一般汽車用蓄電池應每隔1～2個月從車上拆下來進行一次補充充電，使用中，如發(fā)現(xiàn)下列現(xiàn)象之一時，必須及時進行補充充電：1）電解液相對密度降至1.15g/cm3以下時；2）冬季放電量超過25％，夏季超過50％時；3）前照燈燈光比平時暗淡，起動無力時；4）單格電池電壓降到1.70V以下時。（3）間歇過充電間歇過充電又稱預防硫化過充電，是避免使用中極板硫化的一種預防性充電。一般應每隔3個月進行一次。充電方法是先按補充充電方式充足電，停歇1h后，再以減半的充電電流進行過充電，即出現(xiàn)“沸騰”現(xiàn)象為止。如此反復，直至充足電為止。（4）循環(huán)鍛煉程度蓄電池在使用中常處于部分放電的狀態(tài)，參加化學反應的活性物質有限，為迫使活性物質都能參加工作，以避免活性物質由于長期不參與化學反應而收縮，每隔一段時間（如3個月）應對蓄電池進行一次循環(huán)鍛煉充電。充電方法是先用補充充電或間歇過充電將蓄電池充足電，然后，以20h放電率放完電，再用補充充電法直至充足電后使用。（5）均衡充電均衡充電是為了消除蓄電池在使用過程中，由于制造、使用等因素，導致單格電池的端電壓、電解液密度及容量異常等差異。充電方法是先用正常的方法進行充電，待蓄電池電壓穩(wěn)定后，停歇1h，改用20h率電流進行充電，充2h停1h，反復3次，直至充足電為止。（6）去硫化充電去硫化充電是消除硫化的充電工藝。蓄電池輕度硫化，可采用此方法予以消除，方法如下：1）倒出電解液，加入蒸餾水沖洗兩次后，再住入蒸餾水至液面高出極板15mm；2）用IC=C20/30（A）的電流進行補充充電，當密度上升到1.15g/cm3時，再加蒸餾水稀釋后繼續(xù)充電，直至密度不再上升；3）以20h率放電電流放電至單格電池電壓降到1.75V時，再進行上述充電。反復進行以上過程，直至輸出容量達到額定容量的80%以上，即可使用。3．充電設備

蓄電池是直流電源，必須用直流電源對其進行充電。充電時，充電電源的正極接蓄電池的正極，充電電源的負極接蓄電池的負極。汽車上的充電設備是由發(fā)動機驅動的交流發(fā)電機，而充電間多采用硅整流充電機、智能充電機和快速充電機等。七、蓄電池的故障診斷與排除1．鉛蓄電池性能的檢查（1）蓄電池液面高度的檢查檢測蓄電池液面高度的方法有三種：玻璃管測量法、液面高度指示線法、加液孔液位判斷法，如圖1-12所示。玻璃管測量法液面高度指示線法加液孔液位判斷法圖1-12蓄電池液面高度檢查法（2）蓄電池放電程度的檢查蓄電池放電程度的檢查可用密度計測量電解液相對密度和用高率放電計檢查蓄電池放電程度兩種方法。1）用密度計測量電解液相對密度如圖1-13所示，電解液的密度與放電程度的關系是密度每下降0.01g/cm3相當于蓄電池放電6％。圖1-13用密度計測量電解液相對密度用高率放電計檢查蓄電池如圖1-14所示，測量時，將放電叉緊壓在單格電池的極柱上，時間不超過5s。單格電池的電壓在1.5V以上，并在5s內(nèi)保持穩(wěn)定，說明此單格電池良好。圖1-14用高率放電計檢查蓄電池（3）蓄電池開路電壓檢查測量蓄電池開路電壓時，蓄電池應處于穩(wěn)定狀態(tài)，蓄電池充、放電或加注蒸餾水后，應靜置半小時后再測量。蓄電池開路電壓可用萬用表的電壓檔測量，將萬用表的正、負表筆分別與蓄電池的正、負極相接即可。2．免維護蓄電池的檢查對于全密封型免維護蓄電池，由于無加液孔，所以不能采用傳統(tǒng)的密度計來測量電解液密度以判斷其技術狀況，為此，通過頂端的檢查孔觀察其顏色來判斷蓄電池的技術狀況，如圖1-15所示。圖1-15免維護蓄電池的檢查3．蓄電池常見故障診斷與排除蓄電池常見故障分內(nèi)部故障和外部故障，內(nèi)部故障有極板硫化、活性物質脫落、極板柵架腐蝕、極板短路、自放電、極板拱曲，外部故障有外殼裂紋、極柱松動、封膠干裂等。（1）蓄電池自行放電故障現(xiàn)象：充足電或第一天使用良好的蓄電池，放置較短的時間即感覺存電不足，甚至無電，起動機運轉無力，喇叭聲音微弱且沙啞，燈光黯淡。故障原因：電解液不純、蓄電池溢出的電解液堆積在蓋板上等。故障診斷與排除：1）檢查并清潔蓄電池外表面；2）檢查當所有電路切斷時，是否還有某些電器元件或部件在耗用蓄電池電能。①試燈法：蓄電池外電路漏電測試在拆下搭鐵電纜后，用小功率試燈串入蓄電池負極柱與搭鐵電纜之間，若試燈發(fā)亮，說明電路有漏電。②電壓表或電流表測試：檢查數(shù)字鐘、電子調諧式收放機、發(fā)動機控制微機的二極管在點火開關斷開時的耗電情況，可用電壓、電流表進行測試。③用歐姆表測試：從蓄電池上拆下搭鐵電纜，將歐姆表測試棒分別連接搭鐵電纜與蓄電池正極電纜，其電阻值應不少于100Ω。（2）電解液消耗過快故障現(xiàn)象：經(jīng)常添加蒸餾水進行補充。故障原因：1）蓄電池外殼破裂造成電解液滲漏；2）充電電流過大，電解液蒸發(fā)或析出；3）極板硫化或短路。故障診斷與排除：檢查蓄電池外殼有無裂紋及滲漏，殼體破損應換用新蓄電池；2）電解液消耗過快的同時，伴有經(jīng)常燒壞燈泡等現(xiàn)象，表明充電電流過大，應更換電壓調節(jié)器；3）連續(xù)多次長時間使用起動機，也會造成蓄電池電解液損耗增多。（3）蓄電池電容量降低故障現(xiàn)象：起動機運轉無力、起動困難。故障原因：1）新蓄電池未進行充、放電循環(huán)鍛煉，未達到規(guī)定容量；2）電壓調節(jié)器工作不良，致使蓄電池經(jīng)常充電不足或過充電，極板活性物質脫落；3）電解液密度過低；4）電解液密度過高或液面長時間過低，引起極板硫化；5）經(jīng)常長時間使用起動，造成大電流放電，致使極板損壞。故障診斷與排除：先用萬用表測量蓄電池的開路電壓，然后用起動機起動發(fā)動機，并檢查蓄電池的端電壓。電壓降應≤3V,表明蓄電池良好；若電壓降在4～6V，說明蓄電池充電不足，應對蓄電池進行補充充電，并檢修其電源系統(tǒng)。若電壓降＞6V，說明蓄電池內(nèi)部有故障，應予以更換。（4）容器破裂故障原因：蓄電池固定螺母擰得過緊、汽車行駛中劇烈震動、外物撞擊和電解液結冰等引起。故障診斷與排除：可根據(jù)電池電解液液面高度以及電池底部的潮濕情況來判斷是否有裂紋存在，裂紋一般在其四角或附近區(qū)域。蓄電池的裂紋小的可以修補，嚴重的要更換蓄電池。（5）封口膠破裂破裂后，電解液從裂縫中滲出，與雜質混合會導致蓄電池外部導通短路，引起蓄電池自放電。故障診斷與排除：封口膠有輕微裂縫的話，可以清潔干燥后，用噴燈噴裂紋處烤熱熔封。裂縫嚴重的可以把封口膠清除干凈，重新封口。（6）極柱螺栓或螺母腐蝕故障診斷與排除：如果蓄電池的極柱螺栓和接線端已經(jīng)腐蝕產(chǎn)生污物，可以用竹片將污物刮去，用抹布蘸有5％的堿液擦去殘余的污物和酸液，用水清洗干凈。然后在極柱和接線端的表面涂上凡士林油保護。如果腐蝕比較嚴重，應該更換極柱連接螺栓和螺母。（7）蓄電池爆炸蓄電池充電后期，電解液中的水分解為氫氣和氧氣。故障診斷與排除：為了防止蓄電池產(chǎn)生爆炸事故，必須使蓄電池的通氣孔保持暢通，嚴禁蓄電池周圍有明火，蓄電池內(nèi)部連接處的焊點要牢固，以免松動引起火。情景二發(fā)電機的結構與檢修發(fā)電機是汽車上的主要電源，它與蓄電池并聯(lián)，由汽車發(fā)動機驅動，如圖1-16所示?，F(xiàn)代汽車裝備的發(fā)電機幾乎都是交流發(fā)電機，由于三相同步交流發(fā)電機采用硅二極管進行整流，所以通常又稱之為硅整流發(fā)電機。交流發(fā)電機的功用是當發(fā)動機所需電壓高于蓄電池電壓時，能及時向蓄電池充電，并向全車除起動機外的所有用電設備直接供電。圖1-16汽車并聯(lián)電路一、發(fā)電機的分類1．按交流發(fā)電機的總體結構分普通交流發(fā)電機：使用時需要配裝電壓調節(jié)器的發(fā)電機；整體式交流發(fā)電機：發(fā)電機和調節(jié)器制成一個整體的發(fā)電機；帶泵交流發(fā)電機：和汽車制動系統(tǒng)用真空助力泵安裝在一起的發(fā)電機，多用于柴油機；無刷交流發(fā)電機：無電刷和滑環(huán)的發(fā)電機；永磁交流發(fā)電機：轉子磁極用永磁鐵制成的發(fā)電機。2．按整流器結構分六管發(fā)電機：整流器由6只二極管組成；八管發(fā)電機：整流器由6只二極管和2只中性點二極管組成；九管發(fā)電機：整流器由6只二極管和3只磁場二極管組成；十一管交流發(fā)電機：整流器由6只二極管、2只中性點二極管和3只磁場二極管組成。3．按磁場繞組的搭鐵形式分按磁場繞組（兩只電刷引線）和發(fā)電機的聯(lián)接不同，把發(fā)電機分為內(nèi)搭鐵型和外搭鐵型兩種，如圖1-17所示。圖1-17內(nèi)、外搭鐵式交流發(fā)電機（1）內(nèi)搭鐵型發(fā)電機磁場繞組直接在發(fā)電機內(nèi)部與殼體直接相連而搭鐵，即兩只電刷的引線一根與后端蓋上的磁場接線柱“F”相連，另一根直接與發(fā)電機外殼上搭鐵接線柱“-”相連。（2）外搭鐵型發(fā)電機磁場繞組的兩只電刷都和殼體絕緣，通過調節(jié)器搭鐵的發(fā)電機，即兩電刷的接線柱均與發(fā)電機外殼絕緣，分別用“F1”和“F2”表示。另外，按冷卻方式還可以分為，風冷式交流發(fā)電機和水冷式交流發(fā)電機兩類。二、發(fā)電機的組成三相同步交流發(fā)電機主要由轉子、定子、電刷與電刷架、風扇、皮帶輪、前后端蓋等組成，如圖1-18所示。實物位置圖內(nèi)部結構圖圖1-18交流發(fā)電機1．轉子轉子的作用是產(chǎn)生磁場，轉子主要由兩塊爪極、磁場繞組、轉子軸和滑環(huán)等組成，如圖1-19所示。轉子軸上壓裝著兩塊爪極，兩塊爪極各有6個由低碳鋼制成的鳥形磁極，空腔內(nèi)裝有磁軛，用于導磁。磁軛上繞有磁場繞組，磁場繞組的兩根引線分別焊在與轉子軸絕緣的兩滑環(huán)上?；h(huán)由兩個彼此絕緣的銅環(huán)組成，它與兩裝在后端蓋上的兩個電刷相接觸，兩個電刷通過引線分別接在兩個螺釘接線柱，即“F”和“-”上。 當兩滑環(huán)通入直流電時（通過電刷），磁場繞組中就有電流通過，并產(chǎn)生軸向磁通，使得爪極一塊被磁化為N極，另一塊被磁化為S極，從而形成六對相互交錯的磁極。當轉子轉動時，就形成了旋轉的磁場。（a）轉子實物圖（b）分解圖圖1-19轉子2．定子定子也叫電樞，它的功用是產(chǎn)生感應電動勢。主要由定子鐵心和定子繞組組成，如圖1-20所示。圖1-20定子定子鐵心由內(nèi)圈帶槽的硅鋼片疊成，定子繞組的導線就嵌放在定子鐵心的槽中。定子繞組有三相，三相繞組連接方式有星形接法（Y形）和三角形接法，都能產(chǎn)生三相交流電，如圖1-21所示。 星形接法（Y形）三角形接法圖1-21定子繞組連接方式星形接法是將三相繞組的末端連接在一起，形成三相繞組的中性抽頭或稱為中性點，標記為N。三角形接法是將相鄰繞組的首段與尾端相連。星形接法多用在需要發(fā)動機低速時提供較高電壓的場合，而三角形接法的交流發(fā)電機可以輸出較高的電流強度。3．電刷與電刷架（圖1-22）電刷的作用是將電源通過滑環(huán)引入磁場繞組，由石墨制成。電刷架內(nèi)裝電刷和彈簧，利用彈簧的彈力與滑環(huán)緊密接觸，多采用酚醛玻璃纖維塑料模壓而成或用玻璃纖維增強尼龍制成。圖1-22電刷與電刷架發(fā)電機的電刷總成有內(nèi)裝式和外裝式之分，如圖1-23所示。內(nèi)裝式是將電刷架安裝在后端蓋內(nèi)部，故如果電刷損壞，必須解體發(fā)電機，現(xiàn)已逐漸被淘汰。外裝式電刷架用螺釘安裝在后端蓋殼體外表上，檢修和更換方便。a）外裝式（b）內(nèi)裝式圖1-23電刷總成4．整流器交流發(fā)電機整流器的作用是將定子繞組產(chǎn)生的三相交流電整流成為直流電。6管交流發(fā)電機的整流器是由6只硅整流二極管組成三相全波橋式整流電路，如圖1-24所示，6只整流管分別壓裝（或焊裝）在兩塊板上。圖1-24整流器交流發(fā)電機整流二極管有正極管和負極管之分。外殼為負極、中心引線為正極的二極管，稱為正極管，管殼底上有紅色標記。3只正極管的外殼壓裝或焊接在元件板上，由一個后端蓋絕緣的元件板固定螺栓通至機殼外，成為發(fā)電機的電樞接線柱“B”或“+”極。外殼為正極、中心引線為負極的二極管，稱為負極管，管殼底上注有黑色標記。3只負極管的外殼壓裝或焊接在另一元件板上，和電機外殼一起成為發(fā)電機的負極，其安裝如圖1-25所示。圖1-25硅整流二極管安裝圖5．風扇、皮帶輪（圖1-26）為保證發(fā)電機在工作時不致因溫升過高而損壞，在發(fā)電機上裝有風扇，一般用鋼板沖制而成或用鋁合金壓鑄而成。對于只有一個風扇的發(fā)電機，其風扇均裝在前端蓋和皮帶輪之間。圖1-26風扇、皮帶輪、前后端蓋對于有兩個風扇的發(fā)電機，其安裝形式有兩種：一種是在前后端蓋內(nèi)的轉子爪極兩側各焊接一個，另一種是在前端蓋和帶輪之間安裝一個風扇，另一個安裝在后端蓋和轉子爪極之間。發(fā)電機在后端蓋上有進風口，在前端蓋上有出風口，當發(fā)電機旋轉時，風扇也一起旋轉，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。發(fā)電機的前端裝有傳動皮帶輪，它通過發(fā)動機曲軸帶動皮帶輪旋轉。皮帶輪通常用鑄鐵或鋁合金制成，也有用薄鋼板卷壓而成的，分為單槽、雙槽和多楔形槽三種，利用半圓鍵裝在風扇外側的轉軸上，再用彈簧墊片和螺母緊固。6．前后端蓋如圖1-26所示，前后端蓋起固定轉子、定子、整流器和電刷組件的作用。端蓋一般用鋁合金鑄造，一是可有效的防止漏磁，二是鋁合金散熱性能好，而且能夠減輕發(fā)電機的質量。前端蓋鑄有支腳、調整臂和出風口，后端蓋上鑄有支腳和進風口，而且還裝有電刷總成。三、發(fā)電機的工作原理1．發(fā)電原理交流發(fā)電機定子的三相繞組按一定規(guī)律分布在發(fā)電機的定子槽中，內(nèi)部有一個轉子，轉子上安裝著爪極和磁場繞組。當外電路通過電刷使磁場繞組通電時，便產(chǎn)生磁場，使爪極被磁化為N極和S極。當轉子旋轉時，磁通交替地在定子繞組中變化，根據(jù)電磁感應原理可知，定子的三相繞組中便產(chǎn)生交變的感應電動勢，而后經(jīng)整流器整流為直流電輸出，這就是交流發(fā)電機的工作原理，如圖1-27所示。圖1-27交流發(fā)電機的工作原理2．整流原理交流發(fā)電機是利用二極管的單向導電性把交流電轉變?yōu)橹绷麟姷摹Ｆ胀ń涣靼l(fā)電機是用六只二極管組成的三相橋式整流電路，把定子繞組中感應出來的交流電轉變?yōu)橹绷麟姷?。圖1-28三相橋式整流電路圖1-28是以六管構成的三相橋式整流電路，其中3只正極管（VD1、VD3、VD5）的負極聯(lián)接在一起，在某一瞬間，正極電位最高的管子導通；而3只負極管（VD2、VD4、VD6）的正極聯(lián)接在一起，在某一瞬間，負極電位最低的管子導通。所以每個時刻有2個二極管同時導通，同時導通的兩個管子總是將發(fā)動機的電壓加在負載的兩端。當t=0時，C相電位最高，而B相電位最低，所對應的二極管VD5、VD4均處于正向導通，在0～t1時間內(nèi)電流流向如圖1-28（a）所示。在t1～t2時間內(nèi)，A相的電位最高，而B相電位最低，故對應VD1、VD4均處于正向導通，時間內(nèi)電流流向如圖1-28（b）所示。在t2～t3時間內(nèi)，A相電位最高，而C相電位最低，故VD1、VD6均處于正向導通，t2～t3時間內(nèi)電流流向如圖1-28（c）所示。以此類推，周而復始，在負載上便可獲得一個比較平穩(wěn)的直流脈動電壓，各時間內(nèi)電流流向如圖1-29所示。圖1-29整流過程四、發(fā)電機的型號表1-3電流等級代號分組代號123456789電流等級（A）～19≥20～29≥30～39≥40～49≥50～59≥60～69≥70～79≥80～89≥90五、電壓調節(jié)器1．作用電壓調節(jié)器在發(fā)電機轉速變化時，自動控制發(fā)電機電壓，使其保持恒定，防止發(fā)電機電壓過高而燒壞用電設備和導致蓄電池過量充電，同時也防止發(fā)電機電壓過低而導致用電設備工作失常和蓄電池充電不足。2．分類電壓調節(jié)器按工作原理可分為觸點式電壓調節(jié)器、晶體管調節(jié)器、集成電路調節(jié)器和電腦控制調節(jié)器，按搭鐵極性可分為內(nèi)搭鐵、外搭鐵，分別配內(nèi)搭鐵發(fā)電機和外搭鐵發(fā)電機。3．工作原理當交流發(fā)電機的轉速改變時，調節(jié)器通過發(fā)電機的勵磁電流來改變磁極磁通量，從而控制發(fā)電機輸出電壓，使之保持恒定。觸點式電壓調節(jié)器由于結構復雜、可靠性差，目前已被淘汰，下面就分別對晶體管調節(jié)器和集成電路調節(jié)器的工作原理進行講解。（1）晶體管調節(jié)器晶體管調節(jié)器分內(nèi)搭鐵和外搭鐵式兩種。1）內(nèi)搭鐵式晶體管調節(jié)器（圖1-30）圖1-30內(nèi)搭鐵式晶體管調節(jié)器內(nèi)搭鐵式晶體管調節(jié)器主要由大功率晶體管VT2，小功率晶體管VT1，穩(wěn)壓管VS，分壓器R1、R2和VT1的負載電阻R3等組成。工作過程：①他勵：點火開關S閉合后，蓄電池的電壓就加到分壓器的A、C兩端，其電壓小于發(fā)電機輸出電壓調整值，故UAB小于VS的反向擊穿電壓，VS截止，VT1的基極電流Ib1等于零，VT1截止，而VT2導通飽和，產(chǎn)生勵磁電流。②自勵：發(fā)動機起動后，發(fā)電機的輸出電壓將高于蓄電池的電壓，發(fā)電機的勵磁電流由他勵轉變?yōu)樽詣睢畲烹娐窞椋喊l(fā)電機正極→點火開關S→調節(jié)器“+”接線柱→VT2→調節(jié)器“F”接線柱→發(fā)電機“F”接線柱→勵磁繞組→蓄電池負極。③節(jié)壓：隨著轉速變化，當發(fā)電機輸出電壓高于調整值時，UAB升至VS反向擊穿電壓，VS導通，VT1導通，VT2截止，切斷勵磁電路，發(fā)電機輸出電壓下降；當輸出電壓低于調整值時，UAB低于VS反向擊穿電壓，VS截止，VT1截止，VT2導通，接通勵磁電路，發(fā)電機輸出電壓上升。重復②、③步，如此周而復始，發(fā)電機輸出電壓被控制在一定范圍內(nèi)。2）外搭鐵式晶體管調節(jié)器外搭鐵式晶體管調節(jié)器與外搭鐵的交流發(fā)電機配套使用，調節(jié)器內(nèi)的功率三極管串聯(lián)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，調節(jié)器控制勵磁繞組搭鐵。（2）集成電路調節(jié)器集成電路調節(jié)器的工作原理與晶體管調節(jié)器的工作原理都是通過穩(wěn)壓管感應發(fā)電機的輸出電壓信號，利用三極管的開關特性控制發(fā)電機的勵磁電流，使發(fā)電機的輸出電壓保持恒定。集成電路調節(jié)器根據(jù)分壓器檢測點位置不同可分為“發(fā)電機電壓檢測電路”和“蓄電池電壓檢測電路”兩種型式。1）發(fā)電機電壓檢測法發(fā)電機電壓檢測法的特點是直接在發(fā)電機上檢測發(fā)電機的輸出電壓，如圖1-31所示，加在分壓器R2、R3和上的電壓是磁場二極管輸出端L的電壓UL，UL和發(fā)電機B端的電壓UB相等，檢測點P的電壓為UP，由于檢測點P加在穩(wěn)壓管VD2兩端的反向電壓與發(fā)電機的端電壓UB成正比，所以稱為發(fā)電機電壓檢測法。圖1-31發(fā)電機電壓檢測采用發(fā)電機電壓檢測法的特點：發(fā)電機的引出線可以少一根，缺點是在“B”到蓄電池接線柱之間導線的電壓降較大時，蓄電池的充電電壓將會偏低，使蓄電池充電不足。因此，一般大功率發(fā)電機宜采用蓄電池電壓檢測法。2）蓄電池電壓檢測法蓄電池電壓檢測法的特點是通過連接導線檢測蓄電池端電壓的變化來調節(jié)發(fā)電機的輸出電壓。如圖1-32所示，加到分壓器R2和R3上的電壓為蓄電池端電壓，由于檢測點P加在穩(wěn)壓管VD2上的反向電壓與蓄電池端電壓成正比，所以稱為蓄電池電壓檢測法。圖1-32蓄電池電壓檢測法六、充電系統(tǒng)的故障診斷與排除1．交流發(fā)電機的整機檢測（1）充電指示燈檢查打開點火開關，不起動發(fā)動機時充電指示燈點亮，然后起動發(fā)動機，當發(fā)動機正常運轉時充電指示燈應熄滅，否則應檢查發(fā)電機。（2）發(fā)電機檢查在發(fā)動機運轉狀態(tài)下用一帶鐵的物體檢查發(fā)電機轉子軸有無磁性，如有說明發(fā)電機勵磁電路良好。如沒有應檢查發(fā)電機勵磁電路有無輸入電壓，如無則檢查電壓調節(jié)器及勵磁繞組有無損壞。然后檢查發(fā)電機輸出電壓（在發(fā)動機2500r/min時12V）發(fā)電機輸出應為12～14.8V，否則應檢查硅整流器及定子繞組有無損壞。2．交流發(fā)電機零部件的檢測與維修（1）轉子的檢修1）勵磁繞組斷路和短路檢查表筆分別觸在兩集電環(huán)上，如圖1-33所示，電阻正常為2.5～6Ω，如果電阻比標準值小，說明勵磁繞組有短路故障；如果電阻無窮大，說明勵磁繞組有斷路故障。圖1-33勵磁繞組斷路、短路檢查2）勵磁繞組絕緣性檢查檢查轉子繞組與鐵心之間的絕緣情況。用萬用表蜂鳴檔檢測兩集電與鐵心之間的導通情況，正常應為“∞”，若發(fā)出蜂鳴響聲，說明有搭鐵故障，如圖1-34所示。圖1-34勵磁繞組絕緣性檢查3）集電環(huán)的檢修集電環(huán)應光滑平整，若有劃傷或溝槽可用細紗布磨光，如圖1-35所示；用游標卡尺測量集電環(huán)的外徑，其值應不小于標準直徑的0.5mm，集電環(huán)厚度應≧1.5mm。圖1-35集電環(huán)的檢修（2）定子的檢修1）定子繞組斷路與短路的檢查數(shù)字萬用表置于“Ω”檔，檢測定子每兩個繞組端頭之間的電路。正常時阻值應小于1Ω且相等。阻值為“∞”，說明斷路；阻值為0，說明短路，如圖1-36所示。圖1-36定子繞組短路、斷路檢查2）定子繞組搭鐵檢查檢查定子繞組與定子鐵心間絕緣情況。用數(shù)字萬用表蜂鳴檔測試定子鐵心與繞組各接線端間的電阻，正常應指示“∞”，如圖1-37所示。圖1-37定子繞組絕緣檢查（3）整流器的檢查1）檢測正極管用數(shù)字萬用表的蜂鳴檔，黑表筆接元件板，紅表筆分別接整流器各接柱，萬用表均應導通，否則說明該二極管斷路；調換兩表筆進行測試，此時萬用表均不導通，否則說明二極管短路，如圖1-38所示。圖1-38正極管的檢測2）檢測負極管用數(shù)字萬用表的蜂鳴檔，紅表筆接發(fā)電機后端蓋，黑表筆分別接整流器各接柱，萬用表均應導通，否則說明該二極管斷路；調換兩表筆進行測試，此時萬用表均不導通，否則說明二極管短路，如圖1-39所示。圖1-39負極管的檢測（4）電刷組件的檢查電刷表面不得有油污，且應在電刷架中活動自如，電刷外露長度一般不小于7mm，電刷架應無裂紋，彈簧應無腐蝕或折斷的現(xiàn)象，否則應更換電刷或電刷彈簧。電刷外