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1、模块一模块一 汽车电源系统汽车电源系统 1.蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号2.蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性3.蓄电池的容量及影响因素蓄电池的容量及影响因素4.蓄电池的充电蓄电池的充电5.蓄电池的常见故障及其排除蓄电池的常见故障及其排除.使用和维护使用和维护.6.交流发电机的构造交流发电机的构造.工作原理工作原理.7.交流发电机电压调节器交流发电机电压调节器学习目标学习目标交流发电机及调节器交流发电机及调节器第二章第二章 交流发电机及调节器交流发电机及调节器 发电机的功用发电机的功用 发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时发电机是汽车的主要电源，其功用是
2、在发动机正常运转时（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电向蓄电池充电。交流发电机及调节器交流发电机及调节器 n 交流发电机的分类交流发电机的分类n 1.按照按照调节器是否单独安装调节器是否单独安装分：分：n A.普通硅整流发电机：调节器单独安装，多用于中低档车普通硅整流发电机：调节器单独安装，多用于中低档车型，如解放型，如解放CA1092等。等。n B.整体式硅整流发电机：调节器安装于发电机内部，广泛整体式硅整流发电机：调节器安装于发电机内部，广泛用于中高档车型，如奥迪轿车。用于中高档车型，如奥迪轿车。详细分类详细分
3、类（1 1）普通交流发电机）普通交流发电机(使用时需要在发电机外配装使用时需要在发电机外配装电压调节器的发电机电压调节器的发电机)例例JF132 JF132（EQ140EQ140用）用）（2 2）整体式交流发电机）整体式交流发电机(发电机和调节器制成一个发电机和调节器制成一个整体的发电机整体的发电机)例别克轿车的发动机上装配的是例别克轿车的发动机上装配的是CSCS型发电机型发电机（3 3）带泵交流发电机）带泵交流发电机(和汽车制动系统用真空助力和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机泵安装在一起的发电机)例例JFZB292JFZB292发电机。发电机。（4 4）无刷交流发电机）无刷交流发电
4、机(不需要电刷的发电机不需要电刷的发电机)例例JFW1913JFW1913（5 5）永磁交流发电机）永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机磁极为永磁铁制成的发电机)第二章第二章 交流发电机及调节器交流发电机及调节器 发发电电机机插插图图2.2.按按整流器结构整流器结构分为四类分为四类(1)(1)六管交流发电机六管交流发电机 例例JF1522AJF1522A（CA141CA141汽车用）汽车用）(2)(2)八管交流发电机八管交流发电机 例例JFZ1542JFZ1542（天津夏利天津夏利TJ7100TJ7100汽车用）汽车用）(3)(3)九管交流发电机九管交流发电机 例（日本日产蓝鸟例（日本日产
5、蓝鸟、德国奔德国奔驰驰Benz2026ABenz2026A汽车用）汽车用）(4)(4)十一管交流发电机十一管交流发电机 例例JFZ1913ZJFZ1913Z（奥迪、桑塔奥迪、桑塔纳、日本丰田皇冠汽车用）纳、日本丰田皇冠汽车用）3.3.按磁场绕组搭铁形式分类按磁场绕组搭铁形式分类（1 1）内搭铁型交流发电机）内搭铁型交流发电机磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相联）磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相联）（2 2）外搭铁型交流发电机）外搭铁型交流发电机磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁。搭铁。一一.交流发电机的构造交流发电
6、机的构造 交交流流发发电电机机的的结结构构交流发电机一般由转子、定子、皮带轮、风扇、整流器、前后端交流发电机一般由转子、定子、皮带轮、风扇、整流器、前后端盖和电刷组件等部分组成。盖和电刷组件等部分组成。JF132JF132型交流发电机组件图见图型交流发电机组件图见图交流发电机的构造交流发电机的构造 转子转子1.功用：转子的功用是产生旋转磁场。功用：转子的功用是产生旋转磁场。交流发电机的构造交流发电机的构造 2.组成组成（1 1）转子轴上压装着两块低碳钢制成的爪极，两块爪极各有四至）转子轴上压装着两块低碳钢制成的爪极，两块爪极各有四至八个鸟嘴形磁极（国产多为六个）八个鸟嘴形磁极（国产多为六个）,
7、爪极空腔内装有磁场绕组爪极空腔内装有磁场绕组(转转子线圈子线圈)和导磁用的铁芯和导磁用的铁芯(磁轭磁轭)。交流发电机的构造交流发电机的构造 2.组成组成（2 2）滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，滑环压装在转子轴上并与轴绝缘，滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，滑环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连，并与装在后端盖内的两个电刷相接触。两个集电环分别与磁场绕组的两端相连，并与装在后端盖内的两个电刷相接触。交流发电机的构造交流发电机的构造 3.3.磁路磁路交流发电机的构造交流发电机的构造 定子（电枢）定子（电枢）1.功用：定子是用来功用：定子是用来产生交流电的。产生交流电的。2.组
8、成：定子由定子组成：定子由定子铁芯和定子绕组组成。铁芯和定子绕组组成。交流发电机的构造交流发电机的构造 交流发电机的构造交流发电机的构造（1 1）定子铁芯）定子铁芯由内圈带槽的硅钢片叠成，由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁定子绕组的导线就嵌放在铁芯的槽中。芯的槽中。（2 2）定子绕组）定子绕组1 1）三相绕组采用星形接法）三相绕组采用星形接法或三角形接法，都能产生三或三角形接法，都能产生三相交流电。相交流电。2 2）三相绕组必须按一定要）三相绕组必须按一定要求绕制求绕制,才能使之获得频率相才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差同、幅值相等、相位互差120120的三相电动势。的三
9、相电动势。3）定子三相绕组的不同接）定子三相绕组的不同接法特点法特点星形接法星形接法发电机低速发电机低速充电性能好；充电性能好；桑塔纳、奥迪等大多数轿桑塔纳、奥迪等大多数轿车发电机采用。车发电机采用。三角形接法三角形接法适于大功适于大功率发电机采用。神龙富康、率发电机采用。神龙富康、北京切诺基等车发电机采北京切诺基等车发电机采用。用。交流发电机的构造交流发电机的构造 第一节第一节 交流发电机的构造交流发电机的构造 三、整流器三、整流器1.1.作用：将定子绕组的三相交流电作用：将定子绕组的三相交流电变为直流电。变为直流电。2.2.组成：组成：6 6管交流发电机的整流器是管交流发电机的整流器是由由
10、6 6只硅整流二极管组成三相全波桥只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路。式整流电路。3.3.结构：结构：6 6只整流管分别压装（或焊只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。装）在两块板上。整流器电路整流器电路1.分类：前端盖和后端盖分类：前端盖和后端盖.2.作用：安装转子、定子、整作用：安装转子、定子、整流器和电刷组件。流器和电刷组件。3.材料：一般用铝合金铸造，材料：一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。铝合金散热性能好。4.电刷组件：装在后端盖上，电刷组件：装在后端盖上，有电刷、电刷架和电刷弹簧组有电刷、电刷架和电刷弹簧组成。成。5.电刷作
11、用是将电源通过集电电刷作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。环引入磁场绕组。端盖端盖第一节第一节 交流发电机的构造交流发电机的构造 n(2)(2)电刷架电刷架n材料：酚醛玻璃纤维塑料材料：酚醛玻璃纤维塑料(模压模压)。n(3)(3)装配关系：两只电刷装在电刷架方孔内，有弹簧保装配关系：两只电刷装在电刷架方孔内，有弹簧保持其与集电环接触良好。持其与集电环接触良好。n(4)(4)分类：外装式和内装式两种。分类：外装式和内装式两种。电刷与电刷架电刷与电刷架(1)(1)电刷电刷1)1)作用：电刷与集电环接触，将直流电引入励磁绕组。作用：电刷与集电环接触，将直流电引入励磁绕组。2)2)材料：铜粉和石墨粉材
12、料：铜粉和石墨粉(模压模压)。交流发电机的构造交流发电机的构造 （1 1）内搭铁型交流发电机：励磁绕组的一端经负电刷（）内搭铁型交流发电机：励磁绕组的一端经负电刷（E E）引）引出后和后端盖直接相连（直接搭铁）的发电机称为内搭铁型交流出后和后端盖直接相连（直接搭铁）的发电机称为内搭铁型交流发电机，发电机，（2 2）外搭铁型交流发电机：励磁绕组的两端）外搭铁型交流发电机：励磁绕组的两端 (F(F和和E)E)均和端盖均和端盖绝缘的发电机称为外搭铁型交流发电机，绝缘的发电机称为外搭铁型交流发电机，外搭铁型发电机的磁场外搭铁型发电机的磁场绕组负极（负电刷）接调节器后再搭铁。绕组负极（负电刷）接调节器后
13、再搭铁。n磁场绕组的搭铁型式磁场绕组的搭铁型式(2)(2)风扇：风扇：1)1)作用：在发电机工作时强制作用：在发电机工作时强制进行抽风冷却。进行抽风冷却。2)2)材料：一般用材料：一般用1.51.5mmmm钢板冲制钢板冲制或用铝合金压铸。或用铝合金压铸。交流发电机的构造交流发电机的构造 n五、带轮与风扇五、带轮与风扇n(1)(1)带轮：带轮：n 1)1)作用：通过皮带将发动机的动力传给发电机。作用：通过皮带将发动机的动力传给发电机。n 2)2)材料、类型与定位方法：由铸铁或铝合金制成，分单材料、类型与定位方法：由铸铁或铝合金制成，分单槽和双槽两种，与风扇共用一个半圆键和转子轴连接，用槽和双槽两
14、种，与风扇共用一个半圆键和转子轴连接，用弹簧垫片和螺母紧固。弹簧垫片和螺母紧固。交流发电机的型号交流发电机的型号根据中华人民共和国汽车行业标准根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-1993QC/T73-1993汽汽车车电器设备产品型号电器设备产品型号编制方法的规定，编制方法的规定，汽车交流发电机型汽车交流发电机型号组成如下号组成如下：交流发电机的构造交流发电机的构造 1.1.产品代号产品代号产品代号用中文字母表示，例：产品代号用中文字母表示，例：JFJF普通交流发电机普通交流发电机 JFZJFZ整体式（调节器内置）交流发电机整体式（调节器内置）交流发电机 JFBJFB带泵的交流发电机带泵
15、的交流发电机 JFWJFW无刷交流发电机无刷交流发电机交流发电机的构造交流发电机的构造 2.2.电压等级代号电压等级代号电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，1 1表示表示1212V V系统系统2 2表示表示2424V V系统系统6 6表示表示6 6V V系统系统 交流发电机的构造交流发电机的构造 3.3.电流等级代号电流等级代号电流等级代号用一位阿拉伯数字表示，电流等级代号用一位阿拉伯数字表示，1 1表示电流表示电流1919A A6 6表示表示60696069A A2 2表示电流表示电流20292029A A7 7表示表示70797079A A3 3表示电流表示
16、电流3039A3039A8 8表示表示80898089A A4 4表示电流表示电流40494049A A9 9表示表示9090A A5 5表示电流表示电流50595059A A交流发电机的构造交流发电机的构造 4.4.设计序号设计序号按产品的先后顺序，用阿拉伯数字表示。按产品的先后顺序，用阿拉伯数字表示。5.5.变形代号变形代号交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。从驱动端看，交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。从驱动端看，Y Y表示调整臂位于右边；表示调整臂位于右边；Z Z表示调整臂位于左边；调整表示调整臂位于左边；调整臂在中间时不加标记。臂在中间时不加标记。6.6.举例：桑塔纳、奥迪举例
17、：桑塔纳、奥迪100100型轿车所用的交流发电机代号型轿车所用的交流发电机代号为为JFZ1913ZJFZ1913Z型，其含义为：型，其含义为：电压等级为电压等级为1212V V，输出电流大于输出电流大于9090A A，第十三代设计，第十三代设计，调整臂位于左边的整体式交流发电机。调整臂位于左边的整体式交流发电机。交流发电机的构造交流发电机的构造 一一)、发电机原理、发电机原理二二)、整流原理、整流原理三三)、励磁方法、励磁方法二、二、交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 n发电原理发电原理n交流发电机产生交流电的基本原理是电磁感应原理，即利交流发电机产生交流电的基本原理是电磁感应原理，即利
18、用产生磁场的转子旋转，使穿过定子绕组的磁通量发生变用产生磁场的转子旋转，使穿过定子绕组的磁通量发生变化，在定子绕组内产生感应电动势。化，在定子绕组内产生感应电动势。一、发电原理一、发电原理1.1.发电原理发电原理（1 1）发动机带动发电机内部转子旋转，产生旋转磁场。）发动机带动发电机内部转子旋转，产生旋转磁场。（2 2）磁场外发电机壳体（铁芯）上固定有）磁场外发电机壳体（铁芯）上固定有3 3组线圈组线圈(3(3相相定子绕组定子绕组)，3 3相绕组彼此相隔相绕组彼此相隔120120。n（3 3）当转子旋转时，）当转子旋转时，旋转的磁场使固定的电旋转的磁场使固定的电枢绕组中通过的磁通量枢绕组中通过
19、的磁通量发生变化，而在定子电发生变化，而在定子电枢绕组中产生三相感应枢绕组中产生三相感应电动势。电动势。交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 1.1.三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式：三相交流发电机的感应电动势瞬时值表达式：式中 每相电动势的最大值 每相电动势的有效值 电角速度图3.11 交流发电机发电原理示意图1定子铁心 2定子绕组 3转子 4励磁绕组 5整流二极管 6电刷4.4.结论结论定子每相电动势的有效值定子每相电动势的有效值由此可见，当交流发电机结构一定时（结由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数构常数 不变），相电动势不变），相电动势 和发电机转和发电机转速、磁通成正
20、比。速、磁通成正比。交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 整流原理整流原理交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电，靠六只交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电，靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。图3.11 交流发电机发电原理示意图1定子铁心 2定子绕组 3转子 4励磁绕组 5整流二极管 6电刷整流结果整流结果 三相桥式整流电路中二极管的依次循环导三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通通,使得负载使得负载RLRL两端得到一个比较平稳的脉动两端得到一个比较平稳的脉动直流电压。直流电压。交流发电机的工作原理交流发电机的工作原
21、理 交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 中性点中性点（1）概念：三相绕组的末端接到一起形成中性）概念：三相绕组的末端接到一起形成中性点，用点，用N表示。表示。（2）中性点电压用途：一般用来控制各种用途）中性点电压用途：一般用来控制各种用途的继电器。如磁场继电器、充电指示灯继电器的继电器。如磁场继电器、充电指示灯继电器等。等。三、发电机的励磁方式三、发电机的励磁方式1.励磁：将电源引入到磁场绕组使之产生磁场的过程称为励磁。励磁：将电源引入到磁场绕组使之产生磁场的过程称为励磁。2.方式：交流发电机励磁方式有自励和他励两种。方式：交流发电机励磁方式有自励和他励两种。除永磁式交流发电机不需要励磁
22、以外，其他形式的交流发电机都除永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁。需要励磁。交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 他励过程他励过程在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。场电流生磁使发电机发电。交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 自励过程：自励过程：随转速提高，发电机电动势逐渐升高并对外输出电随转速提高，发电机电动势逐渐升高并对外输出电能能(一般怠速时发电机就能对外供电一般怠速时发电机就能对外供电)。当发电机能。当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给磁场绕组生对外供电时，就可以把自身发的
23、电供给磁场绕组生磁发电。磁发电。交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 n3.内搭铁交流发电机励磁电路内搭铁交流发电机励磁电路交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理 交流发电机的工作特性，是指发电机工作时，端电交流发电机的工作特性，是指发电机工作时，端电压压U、输出电流与转速之间的关系输出电流与转速之间的关系。一、空载特性 空载特性是指空载特性是指发电机空载（即发电机空载（即 0）时，发电）时，发电机端电压机端电压U与转速与转速 之间的关系。之间的关系。U与n成线性关系他励自励交流发电机的工作特性 当发电机转速一定时，输出电压随输出电流当发电机转速一定时，输出电压随输出电流的变化规律。的变
24、化规律。在转速一定时，端电在转速一定时，端电压随输出电流的增加而下压随输出电流的增加而下降，当输出电流超过一定降，当输出电流超过一定值后，电压和电流同时下值后，电压和电流同时下降（拐点处）。降（拐点处）。当发电机在高速旋转当发电机在高速旋转时，如果突然失去负载，时，如果突然失去负载，端电压将瞬时增大，整流端电压将瞬时增大，整流器及调节器中的电子元件器及调节器中的电子元件造成损坏。造成损坏。二、外特性 在发电机输出电压在发电机输出电压U一定时（通常一定时（通常12V发电机发电机保持在保持在14V），），发电机负载电流与转速之间的发电机负载电流与转速之间的关系称为输出特性或负载特性。关系称为输出特
25、性或负载特性。Ie 输出电流将随输出电流将随转速升高而增大，转速升高而增大，当转速超过一定值时，当转速超过一定值时，电流增加的速率减慢，电流增加的速率减慢，并趋于稳定，此时的并趋于稳定，此时的电流为最大输出电流。电流为最大输出电流。三、输出特性（负载特性）电压调节器电压调节器 由于交流发电机的转子是由发动机驱动的，因此交流发由于交流发电机的转子是由发动机驱动的，因此交流发 电机转子的转速变化范围非常大，这样将引起发电机的电机转子的转速变化范围非常大，这样将引起发电机的输出电压发生较大变化，无法满足汽车用电设备的工作输出电压发生较大变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。为了满足用电设备恒定电压的
26、要求，要求。为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电机交流发电机必须配用电压调节器。必须配用电压调节器。电压调节器功用：电压调节器功用：使交流发电机输出电压在发动机所有使交流发电机输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。工况下基本保持恒定。防止发电机电压过高而烧坏用电设防止发电机电压过高而烧坏用电设备和导致蓄电池过量充电，同时也防止发电机电压过低备和导致蓄电池过量充电，同时也防止发电机电压过低而导致用电设备工作失常和蓄电池充电不足。而导致用电设备工作失常和蓄电池充电不足。一、电压调节器的工作原理一、电压调节器的工作原理 交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值为交流发电机的三相绕组产生的相电
27、动势的有效值为E E=C Ce enn E E感应电动势（感应电动势（V V）；）；C Ce e电机结构常数；电机结构常数；每极磁通（每极磁通（WbWb）；）；n n转速（转速（r/minr/min）原理：以转速为基础，通过改变励磁电流，来维持发电机原理：以转速为基础，通过改变励磁电流，来维持发电机的输出电压保持恒定。的输出电压保持恒定。电压调节器电压调节器二、电压调节器的分类二、电压调节器的分类分类：分类：A.按工作原理可分为：按工作原理可分为：触点式电压调节器触点式电压调节器晶体管调节器晶体管调节器集成电路调节器集成电路调节器电脑控制调节器电脑控制调节器B.按搭铁极性可分为：按搭铁极性可分
28、为：内搭铁内搭铁型型调节器、外搭铁调节器、外搭铁型型调节器，分别配内搭铁调节器，分别配内搭铁型型发电机和外搭铁发电机和外搭铁型型发电机。发电机。目前国内外大多数汽车上，均装有充电指示灯目前国内外大多数汽车上，均装有充电指示灯(属于报警装置属于报警装置)，用来监测充电系统的工作情况。，用来监测充电系统的工作情况。一般情况下，当接通点火开关时，充电指示灯亮，一般情况下，当接通点火开关时，充电指示灯亮，而当发动机起动后，交流发电机正常工作时，充而当发动机起动后，交流发电机正常工作时，充电指示灯熄灭电指示灯熄灭(只有极个别的车型例外，如天津只有极个别的车型例外，如天津大发大发)。因此，当发动机正常工作
29、时，充电指示。因此，当发动机正常工作时，充电指示灯突然发亮，则表示充电系统有故障。提醒驾驶灯突然发亮，则表示充电系统有故障。提醒驾驶员注意及时维修。员注意及时维修。充电指示灯的控制电路充电指示灯的控制电路 二、利用二极管控制充电指示灯（如法国沃尔沃）二、利用二极管控制充电指示灯（如法国沃尔沃）1.1.当点火开关当点火开关S S闭合时，励磁电路如下闭合时，励磁电路如下(他励他励)：蓄电池正极：蓄电池正极点火开关点火开关SS充电指示灯充电指示灯调节器调节器发电机励磁绕组发电机励磁绕组搭铁。搭铁。这时，充电指示灯亮。这时，充电指示灯亮。充电指示灯的控制电路充电指示灯的控制电路 2.2.当发动机起动后，发电机的输出电压高于蓄电池的电动势，当发动机起动后，发电机的输出电压高于蓄电池的电动势，二极管二极管VDVD导通，同时，导通，同时，VDVD将充电指示灯短路，充电指示灯熄将充电指示灯短路，充电指示灯熄灭，表示发电机正常工作。灭，表示发电机正常工作。蓄电池的充电电路为：发电机的火线接线柱蓄电池的充电电路为：发电机的火线接线柱BVDBVD蓄电池蓄电池正极。正极。励磁电路为励磁电路为(自励自励)：发电：发电机的火线接线机的火线接线柱柱BB调节器调节器发电机励磁绕发电机励磁绕组组搭铁。搭铁。充电指示灯的控制电路充电指示灯的控制电路