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1、汽车电气设备汽车电气设备沈阳大学沈阳大学 凌永成凌永成 配配 套套 教教 材材 信信 息息教材名称：汽车电气设备（第教材名称：汽车电气设备（第2版）版）教材主编：凌永成教材主编：凌永成教材定价：教材定价：38RMB出版社：北京大学出版社出版社：北京大学出版社出版时间出版时间/版次：版次：2010年年3月第月第2版版 国际标准书号（国际标准书号（ISBN）：）：978-7-301-16916-2 教材所属系列：教材所属系列：21世纪全国高等院校汽车类世纪全国高等院校汽车类创新型应用人才培养规划教材创新型应用人才培养规划教材 第第3章章 交流发电机交流发电机 汽车用发电机有直流发电机（汽车用发电机
2、有直流发电机（DC generator）和交流发）和交流发电机（电机（AC generator）两大类，目前大多采用交流发电机。）两大类，目前大多采用交流发电机。交流发电机（交流发电机（alternator）与蓄电池协同工作，共同构成）与蓄电池协同工作，共同构成汽车电源系统。汽车电源系统。交流发电机与电压调节器配合工作，其主要任务是对除交流发电机与电压调节器配合工作，其主要任务是对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电。起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电。交流发电机主要由三相同步交流发电机和二极管整流器交流发电机主要由三相同步交流发电机和二极管整流器组成，一般称为硅整流交流发
3、电机，亦简称交流发电机。组成，一般称为硅整流交流发电机，亦简称交流发电机。3.1交流发电机的构造与工作原理交流发电机的构造与工作原理 3.1.1汽车用交流发电机的分类汽车用交流发电机的分类1.按总体结构分按总体结构分1）普通交流发电机）普通交流发电机普通交流发电机（图普通交流发电机（图3-1）的应用最为普）的应用最为普遍，如东风遍，如东风EQ1090型载货汽车用型载货汽车用JF132型交流发电机，解放型交流发电机，解放CA1091型载货汽车型载货汽车用用JF1522A型交流发型交流发电机等。电机等。图图3-1 普通交流发电机普通交流发电机图图3-1 普通交流发电机普通交流发电机2）整体式交流发
4、电机）整体式交流发电机整体式交流发电整体式交流发电机机(integrate alternator)是内是内装电压调节器的装电压调节器的交流发电机，如交流发电机，如一汽奥迪、上海一汽奥迪、上海桑塔纳等轿车用桑塔纳等轿车用JFZ1813Z型交型交流发电机。流发电机。图图3-2 整体式交流发电机（匹配整体式交流发电机（匹配KIA PRIDE）图图3-3 整体式交流发电机（匹配杭发潍柴斯太尔）整体式交流发电机（匹配杭发潍柴斯太尔）3）带泵交流发电机）带泵交流发电机带泵交流发电机带泵交流发电机是带有真空泵的是带有真空泵的交流发电机，如交流发电机，如JFWBZ27型交型交流发电机等。流发电机等。龙口中宇龙
5、口中宇 JFWBZ27带泵交流发电机带泵交流发电机 带泵交流发电机带泵交流发电机 4）无刷交流发电机）无刷交流发电机 无刷交流发电机（无刷交流发电机（brush-less alternator）是无电刷、）是无电刷、滑环结构的交流发电机。如福建仙游电机厂生产的滑环结构的交流发电机。如福建仙游电机厂生产的JFW14X 型交流发电机和山东龙口中宇电机厂生产的型交流发电机和山东龙口中宇电机厂生产的 JFWBZ27交流交流发电机。发电机。山东龙口中宇电机厂生产的山东龙口中宇电机厂生产的 JFWBZ27交流发电机交流发电机5）永磁交流发电机）永磁交流发电机 永磁交流发电机（永磁交流发电机（permane
6、nt-magnet alternator）是）是转子磁极采用永磁材料的交流发电机。转子磁极采用永磁材料的交流发电机。图图3-6 YJFW168永磁交流发电机永磁交流发电机 图图3-7 添锦牌汽车永磁发电机添锦牌汽车永磁发电机 2.按磁场绕组搭铁方式分按磁场绕组搭铁方式分1）内搭铁式交流发电机）内搭铁式交流发电机 内搭铁（内搭铁（internal earth）式交流发电机磁场绕组的一）式交流发电机磁场绕组的一端与发电机壳相连接，如东风端与发电机壳相连接，如东风EQ1090车用的车用的JF132型交流型交流发电机。发电机。2）外搭铁式交流电发机）外搭铁式交流电发机 外搭铁（外搭铁（external
7、 earth）式交流电发机磁场绕组的一）式交流电发机磁场绕组的一端经电压调节器后搭铁，如解放端经电压调节器后搭铁，如解放CA1091型车用的型车用的JF152D、JF1522A型交流发电机。型交流发电机。3.按装用的二极管数量分按装用的二极管数量分1）六管交流发电机）六管交流发电机 六管交流发电机的整流器由六只硅二极管组成，这种型式应六管交流发电机的整流器由六只硅二极管组成，这种型式应用最为广泛，如东风用最为广泛，如东风EQ1090车用的车用的JF132型、解放型、解放CA1091型车用型车用JF1522A、JF152D型交流发电机等。型交流发电机等。2）八管交流发电机）八管交流发电机八管交流
8、发电机是指具有两个中性点二极管（八管交流发电机是指具有两个中性点二极管（neutral-point diode）的交流发电机，其整流器总成共有八只二极管，如）的交流发电机，其整流器总成共有八只二极管，如天津夏利天津夏利TJ 7100、TJ7100U微型轿车所用的微型轿车所用的JFZ1542型交型交流发电机。流发电机。3）九管交流发电机）九管交流发电机 九管交流发电机是指具有三个磁场二极管的交流发电机，九管交流发电机是指具有三个磁场二极管的交流发电机，其整流器总成共有九只二极管，如北京其整流器总成共有九只二极管，如北京BJ1022型轻型车用的型轻型车用的JFZ14L型交流发电机。型交流发电机。4
9、）十一管交流发电机）十一管交流发电机 十一管交流发电机是指具有中性点二极管和磁场二极管十一管交流发电机是指具有中性点二极管和磁场二极管的交流发电机，其整流器总成共有十一只二极管，如的交流发电机，其整流器总成共有十一只二极管，如奥迪奥迪、桑塔纳轿车用桑塔纳轿车用JFZ1813Z、JFZ1913Z型交流发电机。型交流发电机。4.按冷却方式分按冷却方式分1）风冷式发电机）风冷式发电机 风冷式风冷式(air-cooled)发电机按通风方式不同可分为单发电机按通风方式不同可分为单风扇式和双风扇式。风扇式和双风扇式。单风扇式是风扇安装在交单风扇式是风扇安装在交流发电机的前端，风扇旋流发电机的前端，风扇旋转
10、产生的轴向空气流经发转产生的轴向空气流经发电机内部，对定子绕组进电机内部，对定子绕组进行冷却。而双风扇式交流行冷却。而双风扇式交流发电机是在转子两端各装发电机是在转子两端各装有一个风扇，产生的是轴有一个风扇，产生的是轴向和径向的两个方向的空向和径向的两个方向的空气流。气流。2）水冷式发电机）水冷式发电机 在高档轿车上，出于降低运行噪音和增强冷却效果的考在高档轿车上，出于降低运行噪音和增强冷却效果的考虑，多采用新型水冷式虑，多采用新型水冷式(water-cooled)发电机。发电机。图图3-8 宝马车配装的水冷式交流发电机宝马车配装的水冷式交流发电机 3.1.2交流发电机的构造交流发电机的构造图
11、图3-9 国产国产JF系列交流发电机结构图系列交流发电机结构图1电刷；电刷；2弹簧；弹簧；3盖板；盖板；4转子总成；转子总成；5定子总成；定子总成；6定位圈；定位圈；7前端盖；前端盖；8风扇；风扇；9带轮；带轮；10后端盖后端盖 图3-10 国产JF系列交流发电机解体图1紧固螺母及弹簧垫圈；2带轮；3风扇；4前轴承油封及护圈；5组装螺栓；6前端盖；7前轴承；8定子；9转子；10“+”（电枢）接柱；11散热板；12“”（搭铁）接柱；13电刷及压簧；14电刷架外盖；15电刷架；16“F”（磁场）接柱；17后轴承；18转轴固定螺母及弹簧垫圈；19后轴承纸垫及护盖；20安装臂钢套；21后端盖；22后端
12、盖轴承油封及护圈；23散热板固定螺栓1.转子总成转子总成 转子总成（转子总成（rotor assembly）是交流发电机的磁场部分，）是交流发电机的磁场部分，作用是产生磁场。作用是产生磁场。转子总成主要由两块低碳转子总成主要由两块低碳钢爪形磁极、磁轭、磁场钢爪形磁极、磁轭、磁场绕组、转子轴和滑环等组绕组、转子轴和滑环等组成。成。图图3-12 交流发电机转子总成交流发电机转子总成1滑环；滑环；2转子轴；转子轴；3磁爪；磁爪；4磁轭；磁轭；5磁场绕组磁场绕组2.定子总成定子总成 定子总成（定子总成（stator assembly）也称电枢，由定子铁心和）也称电枢，由定子铁心和定子绕组组成，作用是产
13、生三相交变电动势。定子绕组组成，作用是产生三相交变电动势。定子铁心一般由一组相互定子铁心一般由一组相互绝缘且内圆带有嵌线槽的环状绝缘且内圆带有嵌线槽的环状硅钢片或低碳钢片叠成，硅钢片或低碳钢片叠成，图图3-13定子总成实物照片定子总成实物照片 定子槽内嵌有三相对称绕定子槽内嵌有三相对称绕组。绕组是用高强度漆包线在组。绕组是用高强度漆包线在专用模具上绕制的。专用模具上绕制的。为了在三相绕组中产生大为了在三相绕组中产生大小相等，频率相同，且相位相小相等，频率相同，且相位相差差120的对称电动势，每相绕的对称电动势，每相绕组的线圈个数及每个线圈的匝组的线圈个数及每个线圈的匝数都是完全相同的。数都是完
14、全相同的。三相绕组的连接方法可分为星形连接和三角形连接两种。三相绕组的连接方法可分为星形连接和三角形连接两种。星形连接是每相绕星形连接是每相绕组的一根线头都接组的一根线头都接至公共接点，另外至公共接点，另外三根线头分叉成三根线头分叉成Y形。形。图图3-14a 定子绕组的连接方法（星形连接）定子绕组的连接方法（星形连接）所以，星形连接又所以，星形连接又称称Y形连接。星形形连接。星形连接有低速发电性连接有低速发电性能好的优点，所以能好的优点，所以目前车用发电机多目前车用发电机多采用星形连接。采用星形连接。三角形连接是三相绕组的首尾线头彼此相接，就像三角形，所三角形连接是三相绕组的首尾线头彼此相接，
15、就像三角形，所以称为三角形连接。以称为三角形连接。三角形连接的优点是三角形连接的优点是发电机内部损失小，发电机内部损失小，在高转速时能产生较在高转速时能产生较大的输出电流，因而大的输出电流，因而主要用在高转速时要主要用在高转速时要求有高输出功率的交求有高输出功率的交流发电机上，如神龙流发电机上，如神龙富康轿车等。三角形富康轿车等。三角形连接的缺点是低转速连接的缺点是低转速时输出电压较低。时输出电压较低。图图3-14b 定子绕组的连接方法（三角形连接）定子绕组的连接方法（三角形连接）3.整流器整流器 整流器（整流器（rectifier）的作用是把交流发电机产生的三相）的作用是把交流发电机产生的三
16、相交流电转变成直流电输出，整流器一般由六只整流二极管和交流电转变成直流电输出，整流器一般由六只整流二极管和散热板组成。散热板组成。交流发电机用的整流交流发电机用的整流二极管分为正极二极二极管分为正极二极管和负极二极管两种。管和负极二极管两种。正极二极管的中心引正极二极管的中心引线为正极，外壳为负线为正极，外壳为负极，管壳底部一般有极，管壳底部一般有红字标记。红字标记。图图3-15 整流器实物照片整流器实物照片 交流发电机用的整流二极管分为正极二极管和负极二极交流发电机用的整流二极管分为正极二极管和负极二极管两种。正极二极管的中心引线为正极，外壳为负极，管壳管两种。正极二极管的中心引线为正极，外
17、壳为负极，管壳底部一般有红字标记。底部一般有红字标记。三只正极二极管的外壳压装或者焊接在铝合金散热板的三只正极二极管的外壳压装或者焊接在铝合金散热板的三个孔中，共同组成发电机的正极。由固定散热板的螺栓通三个孔中，共同组成发电机的正极。由固定散热板的螺栓通至外壳外（元件板与外壳绝缘），作为交流发电机的输出接至外壳外（元件板与外壳绝缘），作为交流发电机的输出接线柱线柱“B”接线柱（也有标接线柱（也有标“”或或“电枢电枢”字样的）。字样的）。负极二极管的中心引线为负极，外壳为正极，管壳底部负极二极管的中心引线为负极，外壳为正极，管壳底部一般有黑字标记。三只负极二极管的外壳压装或焊接在另一一般有黑字标
18、记。三只负极二极管的外壳压装或焊接在另一散热板上（此板与后端盖相接），或者直接压装在后端盖的散热板上（此板与后端盖相接），或者直接压装在后端盖的三个孔中，和发电机的外壳共同组成发电机的负极。三个孔中，和发电机的外壳共同组成发电机的负极。（a）二极管安装示意图）二极管安装示意图 （b）散热板总成）散热板总成图图3-16 散热板二极管散热板二极管(压装型大功率二极管压装型大功率二极管)的安装的安装图图3-17 小功率二极管小功率二极管(励磁二极管及中性点二极管励磁二极管及中性点二极管)二极管命名及其符号代表的含义如下：二极管命名及其符号代表的含义如下：例如例如ZQ10表示为汽车用整流二极管，额定正
19、向电流为表示为汽车用整流二极管，额定正向电流为10A。4.前、后端盖前、后端盖 端盖（端盖（bearing braket）的作用是支承转子总成并封闭）的作用是支承转子总成并封闭内部构造。交流发电机的前、后端盖均用铝合金铸造而成，内部构造。交流发电机的前、后端盖均用铝合金铸造而成，其上制有通风口，用以通风散热。其上制有通风口，用以通风散热。前、后端盖上均装有滚珠轴前、后端盖上均装有滚珠轴承，用以支承转子总成。后承，用以支承转子总成。后端盖内装有电刷与电刷架，端盖内装有电刷与电刷架，两只电刷装在电刷架中的导两只电刷装在电刷架中的导孔内，借助弹簧的弹力与滑孔内，借助弹簧的弹力与滑环保持接触。环保持接
20、触。（a）外装式电刷）外装式电刷 （b）内装式电刷）内装式电刷图图3-19 电刷及电刷架电刷及电刷架 两个电刷中与发电机外壳绝缘的称为绝缘电刷，其引线接两个电刷中与发电机外壳绝缘的称为绝缘电刷，其引线接到发电机后端盖外部的接线柱到发电机后端盖外部的接线柱“F”上，成为发电机的磁场接上，成为发电机的磁场接柱。另一个电刷是搭铁的，称为搭铁电刷。柱。另一个电刷是搭铁的，称为搭铁电刷。搭铁电刷的搭铁方式有两种：引线用螺钉固定在后端盖上搭铁电刷的搭铁方式有两种：引线用螺钉固定在后端盖上（标记为（标记为“”）直接搭铁，即内搭铁；搭铁引线与发电机机）直接搭铁，即内搭铁；搭铁引线与发电机机壳绝缘，接到后端盖外
21、部的绝缘接线柱上（标记为壳绝缘，接到后端盖外部的绝缘接线柱上（标记为“F”）通过调节器搭铁，即外搭铁。通过调节器搭铁，即外搭铁。5.带轮及风扇带轮及风扇（a）单单面面轴轴向通向通风风 （b）双向）双向轴轴向向进风进风、径向排、径向排风风 桑塔纳桑塔纳2000轿车的交流发电机轿车的交流发电机 图图3-20 发电发电机的通机的通风风3.1.3交流发电机的工作原理交流发电机的工作原理1.发电原理发电原理 发电机的三相定子绕组按一定规律分布在发电机的定子槽发电机的三相定子绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中，彼此相差中，彼此相差120电角度，且匝数相等。三相绕组的末端连电角度，且匝数相等。三相绕组的末
22、端连在一起，成星形连接。在一起，成星形连接。图图3-21 交流发电机的工作原理图交流发电机的工作原理图 因为定子绕组是由三相绕组组成的，因而在三相绕组中因为定子绕组是由三相绕组组成的，因而在三相绕组中产生频率相同、幅值相等、相位互差产生频率相同、幅值相等、相位互差120的交流电动势。的交流电动势。ECn 式中式中 E每相绕组中电动势的有效值，每相绕组中电动势的有效值，；C发电机结构常数；发电机结构常数；n发电机转速，发电机转速，rmin；磁极磁通，磁极磁通，Wb。2.整流原理整流原理 硅整流器是利用二极管的单向导电性，将交流电转变为硅整流器是利用二极管的单向导电性，将交流电转变为直流电的。直流
23、电的。1）六管交流发电机整流电路）六管交流发电机整流电路（a）三相桥式整流电路）三相桥式整流电路 （b）三相交流电的波形）三相交流电的波形图图3-22 三相桥式整流电路及电压波形三相桥式整流电路及电压波形 在三相桥式整流电路中，三只正极管和三只负极管都是在三相桥式整流电路中，三只正极管和三只负极管都是轮流工作，所以流过每只二极管的平均电流轮流工作，所以流过每只二极管的平均电流Ip仅为负载电流仅为负载电流If的三分之一。的三分之一。有些交流发电机带有中心抽头，它是从三相绕组的中性有些交流发电机带有中心抽头，它是从三相绕组的中性点引出来的，其接线柱标记为点引出来的，其接线柱标记为“N”。中性点对发
24、电机中性点对发电机外壳（搭铁）之间的外壳（搭铁）之间的电压称为中性点电压，电压称为中性点电压，其数值等于发电机输其数值等于发电机输出电压的一半。出电压的一半。中性点电压用途中性点电压用途很广，常用来控制充很广，常用来控制充电指示灯和各种用途电指示灯和各种用途的继电器，如控制空的继电器，如控制空调继电器、磁场继电调继电器、磁场继电器等。器等。2）八管交流发电机整流电路）八管交流发电机整流电路 试验表明，在不改变交流发电机结构的情况下，在定子试验表明，在不改变交流发电机结构的情况下，在定子绕组的中性点处加装中性点二极管后，发电机输出功率与额绕组的中性点处加装中性点二极管后，发电机输出功率与额定功率
25、相比，可以提高定功率相比，可以提高10%15%，并且转速越高输出功率，并且转速越高输出功率增加越明显。增加越明显。图图3-23 八管交流发电机整流电路八管交流发电机整流电路3）九管交流发电机整流电路）九管交流发电机整流电路 在有些交流发电机中，除了有普通交流发电机用来整流在有些交流发电机中，除了有普通交流发电机用来整流的六只二极管外，又多装了三个功率较小的二极管，组成九的六只二极管外，又多装了三个功率较小的二极管，组成九管交流发电机。三个功率较小的二极管专门用来供给磁场电管交流发电机。三个功率较小的二极管专门用来供给磁场电流，所以又叫磁场二极管。流，所以又叫磁场二极管。图图3-24 九管交流发
26、电机充电系统电路九管交流发电机充电系统电路4）十一管交流发电机整流电路）十一管交流发电机整流电路 图图3-25 十一管交流发电机整流和充电电路十一管交流发电机整流和充电电路上海桑塔纳、一汽奥迪等汽上海桑塔纳、一汽奥迪等汽车采用十一管交流发电机，车采用十一管交流发电机，不仅能增大输出功率，还可不仅能增大输出功率，还可以用充电指示灯来指示发电以用充电指示灯来指示发电机工作状况。机工作状况。3.励磁方式励磁方式 向交流发电机的磁场绕组供电使其产生磁场的过程，称向交流发电机的磁场绕组供电使其产生磁场的过程，称为励磁（为励磁（excitation，亦称激磁）。，亦称激磁）。交流发电机磁场绕组的励磁方式有
27、两种形式，一种是由蓄电交流发电机磁场绕组的励磁方式有两种形式，一种是由蓄电池供电，称为他励（池供电，称为他励（separately excited，亦称他激）；，亦称他激）；另一种是由发电机自身所发电能供电，称为自励（另一种是由发电机自身所发电能供电，称为自励（selfexcitation，亦称自激）。，亦称自激）。当发电机转速很低时，采用他励方式。由于转子磁极的当发电机转速很低时，采用他励方式。由于转子磁极的剩磁很弱，在低转速下仅靠剩磁产生的电动势不能使二极管剩磁很弱，在低转速下仅靠剩磁产生的电动势不能使二极管导通，发电机不能自励发电，此时必须由蓄电池供给发电机导通，发电机不能自励发电，此时
28、必须由蓄电池供给发电机磁场绕组电流，使发电机具有较强的磁场，以使发电机的电磁场绕组电流，使发电机具有较强的磁场，以使发电机的电动势迅速提高。动势迅速提高。当发电机的转速达到一定值后，发电机发电产生的电压当发电机的转速达到一定值后，发电机发电产生的电压达到或超过蓄电池电压，发电机开始向蓄电池充电，同时励达到或超过蓄电池电压，发电机开始向蓄电池充电，同时励磁电流由发电机自己提供，发电机由他励发电转为自励发电。磁电流由发电机自己提供，发电机由他励发电转为自励发电。3.2.1交流发电机的工作特性交流发电机的工作特性3.2 交流发电机的工作特性与型号交流发电机的工作特性与型号1.输出特性输出特性交流发电
29、机的输出特性（交流发电机的输出特性（out-put characteristic）也称负载特性或输出电）也称负载特性或输出电流特性。输出特性是指在发电机保持输出电压一定（即流特性。输出特性是指在发电机保持输出电压一定（即U=const）时，发）时，发电机的输出电流与转速之间的关系。电机的输出电流与转速之间的关系。一般对标称电压为一般对标称电压为12的硅整流发电的硅整流发电机，其输出电压恒机，其输出电压恒定在定在14V，对标称，对标称电压为电压为24V的发电的发电机，其输出电压恒机，其输出电压恒定在定在28V。通过试。通过试验可以测得一条的验可以测得一条的输出特性曲线。输出特性曲线。图图3-26
30、 交流发电机的输出特性交流发电机的输出特性由输出特性可以看出发电机在不同转速下的输出功率情况：由输出特性可以看出发电机在不同转速下的输出功率情况：（1）发电机只需在较）发电机只需在较低的空载转速低的空载转速 时，时，就能达到额定输出电压就能达到额定输出电压值。表明交流发电机具值。表明交流发电机具有低速充电性能好的优有低速充电性能好的优点。空载转速值点。空载转速值 是是选择发电机与发动机传选择发电机与发动机传动比的主要依据。动比的主要依据。（2）发电机转速升至满载转速）发电机转速升至满载转速 时，即可输出额定功率时，即可输出额定功率的电能。表明交流发电机具有发电性能优良的特点。满载转的电能。表明
31、交流发电机具有发电性能优良的特点。满载转速值速值 是判断在用发电机技术性能优劣的重要指标之一。是判断在用发电机技术性能优劣的重要指标之一。（3）当转速升到某）当转速升到某一定值以后，发电机一定值以后，发电机输出电流就不再随转输出电流就不再随转速的升高和负荷的增速的升高和负荷的增多而继续增大。表明多而继续增大。表明交流发电机具有自身交流发电机具有自身控制最大输出电流的控制最大输出电流的功能，不需要设置电功能，不需要设置电流限制器。流限制器。对于空载转速值对于空载转速值 和满载转速值和满载转速值 ，发电机出厂技，发电机出厂技术说明书中均有规定。使用中，只要测得这两个数据，与设术说明书中均有规定。使
32、用中，只要测得这两个数据，与设计值相比较，即可判断发电机性能是否良好。计值相比较，即可判断发电机性能是否良好。2.空载特性空载特性交流发电机的空载特性（交流发电机的空载特性（no-load characteristic）是指在无）是指在无负荷（即负荷（即I=0）时，发电机端电压与转速之间的变化规律。根）时，发电机端电压与转速之间的变化规律。根据试验结果，可以绘出一条的空载特性曲线，如图据试验结果，可以绘出一条的空载特性曲线，如图3-27所示。所示。从空载特性曲线可以看从空载特性曲线可以看出，随着转速的升高，出，随着转速的升高，端电压上升较快，由他端电压上升较快，由他励转入自励发电时，即励转入自
33、励发电时，即能向蓄电池进行补充充能向蓄电池进行补充充电。这进一步证实了交电。这进一步证实了交流发电机低速充电性能流发电机低速充电性能好的优点。空载特性是好的优点。空载特性是判定交流发电机充电性判定交流发电机充电性能是否良好的重要依据。能是否良好的重要依据。图图3-27 交流发电机的空载特性交流发电机的空载特性3.外特性外特性 交流发电机的外特性（交流发电机的外特性（external characteristic）是指转速保）是指转速保持一定（即持一定（即n=const）时，发电机的端电压与输出电流之间）时，发电机的端电压与输出电流之间的关系。在经不同恒定转速的试验后，可以绘出一组相似的的关系。
34、在经不同恒定转速的试验后，可以绘出一组相似的的外特性曲线。的外特性曲线。图图3-28 交流发电机的外特性交流发电机的外特性从外特性曲线可从外特性曲线可以看出，交流发以看出，交流发电机的转速越高，电机的转速越高，端电压也越高，端电压也越高，输出电流也越大。输出电流也越大。转速对端电压的转速对端电压的影响较大。影响较大。但当保持在某一转速但当保持在某一转速时，端电压均随输出时，端电压均随输出电流的增大而相应下电流的增大而相应下降，端电压受转速和降，端电压受转速和负荷变化的影响较大。负荷变化的影响较大。因此，必须配用电压因此，必须配用电压调节器才能保持恒定调节器才能保持恒定的电压值。的电压值。当发电
35、机处于正常工作状态、高速运转时，如果突然失当发电机处于正常工作状态、高速运转时，如果突然失去负荷，则其端电压会沿着外特性曲线急剧升高，这时发电去负荷，则其端电压会沿着外特性曲线急剧升高，这时发电机中的硅二极管以及调节器中的电子元件将有被击穿的危险。机中的硅二极管以及调节器中的电子元件将有被击穿的危险。因此，应该尽力避免外电路短路现象的发生。因此，应该尽力避免外电路短路现象的发生。图图3-28 交流发电机的外特性交流发电机的外特性3.2.2交流发电机型号交流发电机型号根据中华人民共和国行业标准根据中华人民共和国行业标准QTT731993汽车电气设汽车电气设备产品型号编制规则方法备产品型号编制规则
36、方法的规定，汽车交流发电机的型号的规定，汽车交流发电机的型号如下：如下：（1）产品代号。用）产品代号。用2或或3个大写汉语拼音字母表示，交流发电机的产品代个大写汉语拼音字母表示，交流发电机的产品代号有号有JF、JFZ、JFB、JFW四种，分别表示交流发电机、整体式交流发四种，分别表示交流发电机、整体式交流发电机、带泵交流发电机和无刷交流发电机。电机、带泵交流发电机和无刷交流发电机。（2）电压等级代号。用）电压等级代号。用1位阿拉伯数字表示：位阿拉伯数字表示：1-12V；2-24；6-6V。（3）电流等级代号。用）电流等级代号。用1位阿拉伯数字表示，其含义见表位阿拉伯数字表示，其含义见表3-1。
37、（4）设计序号。按产品的先后顺序，用）设计序号。按产品的先后顺序，用1、2位阿拉伯数字表示。位阿拉伯数字表示。（5）变型代号。交流发电机以调整臂的位置作为变型代号。从驱动端看，）变型代号。交流发电机以调整臂的位置作为变型代号。从驱动端看，Y-调整臂在右边；调整臂在右边；Z-调整臂在左边；调整臂在中间时不加标记。调整臂在左边；调整臂在中间时不加标记。例如：桑塔纳、奥迪例如：桑塔纳、奥迪100型轿车所用代号为型轿车所用代号为JFZ1913Z型交流发电机，其型交流发电机，其含义为：电压等级为含义为：电压等级为12，输出电流大于，输出电流大于90A，第，第13次设计，调整臂位次设计，调整臂位于左边的整
38、体式交流发电机。于左边的整体式交流发电机。3.3交流发电机的检测与维修交流发电机的检测与维修3.3.1交流发电机的车上检查交流发电机的车上检查1.检查传动带的外观检查传动带的外观2.检查传动带的挠度检查传动带的挠度检查方法是：在发电机带轮检查方法是：在发电机带轮和风扇带轮中间用和风扇带轮中间用3050N的力按下传动带，传动带的的力按下传动带，传动带的挠度应为挠度应为1015 mm。若。若过松或过紧，应松开发电机过松或过紧，应松开发电机的前端盖与撑杆的锁紧螺栓，的前端盖与撑杆的锁紧螺栓，扳动发电机进行调整，松紧扳动发电机进行调整，松紧度合适后，重新旋紧锁紧螺度合适后，重新旋紧锁紧螺栓。栓。图图3
39、-30 检查带张紧轮发电机检查带张紧轮发电机V形传动带的挠度形传动带的挠度 1曲轴齿轮；曲轴齿轮；2齿形带；齿形带；3、7张紧轮；张紧轮；4凸轮轴齿轮；凸轮轴齿轮；5中间轴齿轮；中间轴齿轮；6发电机带轮；发电机带轮；8水泵带轮；水泵带轮；9V形传动带；形传动带；10曲轴带轮曲轴带轮检查时，在水泵带轮与检查时，在水泵带轮与张紧轮或张紧轮与发电张紧轮或张紧轮与发电机带轮之间的机带轮之间的形传动形传动带的中间部位，用拇指带的中间部位，用拇指施加施加100N左右的压力，左右的压力，此时发动机此时发动机形传动带形传动带的挠度，新带应为的挠度，新带应为2 mm，旧带不超过，旧带不超过5 mm。3.检查有无
40、噪音检查有无噪音4.检查导线连接情况检查导线连接情况5.发电机电压测试发电机电压测试6.“B”接线柱电流测试接线柱电流测试3.3.2交流发电机的拆卸与不解体检测交流发电机的拆卸与不解体检测1.交流发电机的拆卸交流发电机的拆卸2.交流发电机的不解体检测交流发电机的不解体检测3.3.3交流发电机的解体检修交流发电机的解体检修1.交流发电机的解体交流发电机的解体2.2.发电机解体后的检修发电机解体后的检修3.3.4交流发电机的装复与检测交流发电机的装复与检测1.交流发电机的装复交流发电机的装复2.交流发电机解体与装复注意事项交流发电机解体与装复注意事项3.交流发电机装复后的检测交流发电机装复后的检测
41、3.4 交流发电机电压调节器交流发电机电压调节器3.4.1交流发电机电压调节器的作用与工作原理交流发电机电压调节器的作用与工作原理1.交流发电机电压调节器的作用交流发电机电压调节器的作用 电压调节器（电压调节器（voltage regulator）可以保证交流发电机）可以保证交流发电机输出电压不受转速和用电设备变化的影响，使其保持稳定，输出电压不受转速和用电设备变化的影响，使其保持稳定，以满足用电设备的需要。以满足用电设备的需要。2.交流发电机电压调节器的工作原理交流发电机电压调节器的工作原理 ECn （3-1）交流发电机端电压的高低取决于转子的转速和磁极磁通。要保持输出交流发电机端电压的高低
42、取决于转子的转速和磁极磁通。要保持输出电压电压 恒定，在转速恒定，在转速 升高时，应相应减弱磁通升高时，应相应减弱磁通 ，这可以通过减小，这可以通过减小励磁电流来实现；在转速励磁电流来实现；在转速 降低时，应相应增强磁通降低时，应相应增强磁通 ，这可以通过，这可以通过增大励磁电流来实现。增大励磁电流来实现。也就是说，交流发电机电压调节器是通过动态调节励磁电流的大小来也就是说，交流发电机电压调节器是通过动态调节励磁电流的大小来实现发电机输出电压的稳定的。实现发电机输出电压的稳定的。3.交流发电机电压调节器的分类交流发电机电压调节器的分类 电磁振动式电压调节器又称触点式电压调节器。电磁振电磁振动式
43、电压调节器又称触点式电压调节器。电磁振动式电压调节器因带有触点，结构复杂，电压调节精度低，动式电压调节器因带有触点，结构复杂，电压调节精度低，触点火花对无线电干扰大，正被逐渐淘汰。触点火花对无线电干扰大，正被逐渐淘汰。晶体管式电压调节器的优点是可通过较大的励磁电流，晶体管式电压调节器的优点是可通过较大的励磁电流，适合于功率较大的发电机。电压调节精度高，对无线电干扰适合于功率较大的发电机。电压调节精度高，对无线电干扰小，体积小，无运动件，耐振动，故障少，可靠性高。小，体积小，无运动件，耐振动，故障少，可靠性高。集成电路式电压调节器除具有晶体管式电压调节器的优集成电路式电压调节器除具有晶体管式电压
44、调节器的优点外，因为它体积特别小，可直接装于发电机内部，省去了点外，因为它体积特别小，可直接装于发电机内部，省去了与发电机的外部连线，因而增加了工作的可靠性，并具有防与发电机的外部连线，因而增加了工作的可靠性，并具有防潮、防尘、耐高温性能好、价格低等优点。潮、防尘、耐高温性能好、价格低等优点。现在有的轿车采用车载计算机直接控制交流发电机励磁现在有的轿车采用车载计算机直接控制交流发电机励磁电路，控制发电机的输出电压，因而省去了电压调节器。电路，控制发电机的输出电压，因而省去了电压调节器。3.4.2电磁振动式电压调节器电磁振动式电压调节器1.电磁振动式电压调节器的工作原理电磁振动式电压调节器的工作
45、原理 电磁振动式电压调节器（电磁振动式电压调节器（electromagnetic vibrating voltage regulator）通过电磁力和弹簧弹力的平衡改变触点）通过电磁力和弹簧弹力的平衡改变触点闭合和断开的时间，改变励磁电流大小，从而改变磁通，进闭合和断开的时间，改变励磁电流大小，从而改变磁通，进而实现对发电机输出电压的调节。而实现对发电机输出电压的调节。图图3-44 FT111型单级电压调节器型单级电压调节器 图图3-45 FT221型双级电压调节器型双级电压调节器 2.电磁振动式电压调节器实例电磁振动式电压调节器实例图图3-46 FT61 型双触点式电压调节器电路型双触点式电
46、压调节器电路1-固定触点支架；固定触点支架；2-衔铁；衔铁；3-电磁线圈；电磁线圈；4-触点弹簧；触点弹簧；5-磁轭；磁轭；6-电刷；电刷；7-滑环（集电环）；滑环（集电环）；8-励磁绕组（磁场绕组）；励磁绕组（磁场绕组）；9-定子（电枢）绕组；定子（电枢）绕组；10-点火开关；点火开关；R1-加速电阻；加速电阻；R2-调节电阻；调节电阻；R3-温度补偿电阻；温度补偿电阻；K1-低速触点；低速触点；K2-高速触点高速触点3.带附加磁场继电器的电压调节器带附加磁场继电器的电压调节器图图3-47 FT61 A型双级电压调节器电路型双级电压调节器电路Q1-起动线圈；起动线圈；Q2-维持线圈；维持线圈
47、；-电压调节器磁化线圈；电压调节器磁化线圈；S-电源开关；电源开关；SB-起动按钮；起动按钮；K1-低速触点；低速触点；K2-高速触点；高速触点；K3-磁场继电器动合触点；磁场继电器动合触点；R1-加速电阻；加速电阻；R2-调节电阻；调节电阻；R3-温度补偿电阻温度补偿电阻3.4.3晶体管式电压调节器晶体管式电压调节器1.晶体管式电压调节器的优点晶体管式电压调节器的优点晶体管式电压调节器（晶体管式电压调节器（transistor voltage regulator，亦称，亦称电子调节器）与电磁振动式电压调节器相比具有以下优点：电子调节器）与电磁振动式电压调节器相比具有以下优点：JFT248A晶
48、体管式电压调节器（晶体管式电压调节器（28V，1000W）（1）结构简单，故障少，）结构简单，故障少，工作可靠。工作可靠。晶体管调节器中无触晶体管调节器中无触点，无线圈，无振动元件，点，无线圈，无振动元件，不但结构简单，且不会产不但结构简单，且不会产生触点烧蚀、熔焊、绕组生触点烧蚀、熔焊、绕组损坏等现象，所以故障减损坏等现象，所以故障减少，工作可靠。少，工作可靠。（2）调压质量高。）调压质量高。晶体管电压调节器电晶体管电压调节器电压调节值在制造时已调试压调节值在制造时已调试精确，由于普遍采用整体精确，由于普遍采用整体式结构，使用时大多无法式结构，使用时大多无法调整。调整。14V电压调节器的电压
49、调节器的调压值一般为调压值一般为13.514.5V之间，之间，28电压调电压调节器调压值一般为节器调压值一般为2729V之间。之间。JFT149C多功能晶体管式电压调节器（多功能晶体管式电压调节器（14V，1000W）（3）无触点火花，对无线电设备的干扰小。）无触点火花，对无线电设备的干扰小。（4）寿命长，晶体管电压调节器的寿命一般是电磁振动式）寿命长，晶体管电压调节器的寿命一般是电磁振动式电压调节器的电压调节器的23倍。倍。2.晶体管式电压调节器的工作原理晶体管式电压调节器的工作原理 晶体管电压调节器是利用晶体管的开关特性来控制发电晶体管电压调节器是利用晶体管的开关特性来控制发电机的励磁电流
50、，使发电机的输出电压保持稳定的。晶体管电机的励磁电流，使发电机的输出电压保持稳定的。晶体管电压调节器一般由压调节器一般由24个晶体管，个晶体管，l2个稳压二极管和一些电个稳压二极管和一些电阻、电容、二极管等组成，焊接在印制电路板上，然后用铝阻、电容、二极管等组成，焊接在印制电路板上，然后用铝合金外壳或钢板外壳封闭而成。合金外壳或钢板外壳封闭而成。引出线有插头式和接线板式两种，其上分别标有引出线有插头式和接线板式两种，其上分别标有“+”（点火）、（点火）、“”（搭铁）和（搭铁）和“F”（磁场）标记。（磁场）标记。虽然晶体管电压调节器种类繁多，但其工作原理基本相虽然晶体管电压调节器种类繁多，但其工