电器设备构造与维修 发电机.docx

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电器设备构造与维修发电机

授课日期

系主任签字

班级组别

课题：

电源系——硅交流发电机

目的要求

1、掌握硅交流发电机的原理；

2、掌握硅交流发电机的结构与型号；

3、掌握硅交流发电机的拆卸与安装；

教学重点

1、硅交流发电机的原理；

2、硅交流发电机的结构与型号；

3、硅交流发电机的拆卸与安装；

教学难点

1、硅交流发电机的原理；

2、硅交流发电机的拆卸与安装；

教学方法

1、理论讲解，在讲解过程中对照实物进行教学；

2、示范操作，学生实习。

教学准备

1、教案

2、教学课件

3、教学参考资料

组织课堂

1）、学生按时进入教室，师生互致问候；

2）、检查学生出勤、上课期间维持教学纪律、检查学生工作服穿着情况；

3）、讲解学习本课的重要性；

复习旧课

1）、蓄电池的功用及要求；

2）、蓄电池的结构组成；

3）、蓄电池的充放电及正常维护方法

导入新课

1、电源系的基本组成？

蓄电池、发电机、调节器和充电指示装置四部分组成。

2、蓄电池的电是从哪里来的呢？

除了充电机充电之外，就是发动机附件里的发电机！

新

课

讲

解

电源系——硅交流发电机

一、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，向所有用电设备（启动机除外）供电，同时给蓄电池充电。

汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，由于交流发电机的性能在许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘汰。

目前汽车采用三相交流发电机，内部带有二极管整流电路，将交流电整流为直流电，所以，汽车交流发电机输出的是直流电。

二、普通交流发电机的结构

普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、带轮等组成。

图JF132型6管普通交流发电机解体图。

1－后端盖2－电刷架3－电刷4－电刷弹簧压盖5－硅二极管

6－元件板7－转子8－定子9－前端盖10－风扇11－带轮

1．转子

转子的功用是产生磁场。

转子由爪极、磁轭、励磁绕组、滑环、转子轴等组成，如图所示。

转子轴上压装着两块爪极，爪极被加工成鸟嘴形状，爪极空腔内装有励磁绕组和磁轭。

滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，压装在转子轴上并与轴绝缘，两个滑环分别与励磁绕组的两端相连。

当给两滑环通入直流电时，励磁绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对（或八对）相互交错的磁极。

当转子转动时，就形成了旋转的磁场。

2．定子

定子的功用是产生交流电。

定子安装在转子的外面，和发电机的前后端盖固定在一起，当转子在其内部转动时，引起定子绕组中磁通的变化，定子绕组中就产生交变的感应电动势。

定子由定子铁心和定子绕组（线圈）组成，如图2.5所示。

定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。

定子绕组有三组线圈，对称的嵌放在定子铁心的槽中。

三相绕组的连接有星形接法和三角形接法两种，如图2.5a、b所示，都能产生三相交流电。

3．整流器

整流器的功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。

整流器由整流板和整流二极管组成，6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管分别压装（或焊装）在相互绝缘的两块板上组成的，其中一块为正极板（带有输出端螺栓），另一块为负极板，负极板和发电机外壳直接相连（搭铁），也可以将发电机的后盖直接作为负极板。

6只整流二极管分为正极管和负极管两种。

引出电极为正极的称为正极管，3只正极管装在同一块板上，称为正极板；引出电极为负极的称为负极管，3只负极管安装在负极板上，也可直接安装在后盖上。

如图2.6所示。

4．端盖及电刷组件

端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起支撑转子、定子、整流器和电刷组件的作用。

端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。

后端盖上装有电刷组件。

电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成，如图2.9所示。

电刷的作用是将电源通过滑环引入励磁绕组。

两个电刷分别装在电刷架的孔内，借助弹簧压力与滑环保持接触。

电刷和滑环的接触应良好，否则会因为磁场电流过小，导致发电机发电不足。

5．带轮及风扇

交流发电机的前端装有带轮和风扇，由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转。

发电机工作时，定子绕组和励磁绕组中都会有热量产生，温度过高会烧坏导线的绝缘导致发电机不能正常工作，所以为发电机散热是必须的，为了提高散热能力，有的发电机装有两个风扇（前后各一个）。

如丰田轿车的发电机。

6、交流发电机的型号

汽车交流发电机型号由产品代号、电压等级代号、电流等级代号、设计序号、变型代号五部分组成，如图2.26所示。

三、交流发电机工作原理

如图2.11所示，发电机定子的三相绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中，内部有一个转子，转子上安装着爪极和励磁绕组。

当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为N极和S极。

当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便产生交变的感应电动势。

这就是交流发电机的发电原理。

1、交流电动势的变化频率f和转速、磁极对数成正比

在交流发电机中，由于转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律，所以交流电动势的波形也近似正弦规律，如果发电机定子的三相绕组是对称绕制的则产生的三相电动势也是对称的。

2、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

3、定子每相电动势的有效值的表示

式中-绕组系数（和发电机定子绕组的绕线方式有关）

-每相绕组的匝数（单位：

匝）

－频率（单位：

Hz）

-每极磁通（单位：

Wb）

-电机结构常数（

）

-称为相电动势。

由此可见，当交流发电机结构一定时（结构常数不变），相电动势和发电机转速、磁通成正比。

4、交流发电机整流原理

交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电，是通过6只二极管组成的三相桥式整流电路整流为直流电的，整流电路如图2.12a所示。

二极管具有单向导通性,当给二极管加上正向电压时二极管导通,当给二极管加上反向电压时二极管截止。

将定子的三相绕组和6只整流二极管按图2.12a的电路连接，发电机的输出端B、E上就输出一个脉动直流电压，如图2.12c所示，这就是发电机的整流原理。

1．整流原理:

（1）二极管的导通原则

当3只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；

当3只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。

（2）整流过程的分析

同时导通的二极管管子总是两个，正、负管子各一个。

三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通,使得负载RL两端得到一个比较平稳的脉动直流电压,如图2.12（c）所示。

四、交流发电机的工作特性

⏹交流发电机的工作特点是转速变化范围大，对于一般汽油发动机来说，其转速变化约为1：

8，柴油机约为1：

5，因此分析汽车用交流发电机的特性必须以转速的变化为基础。

⏹交流发电机的特性有输出特性、空载特性和外特性，其中以输出特性最为重要。

1、输出特性

⏹输出特性是指在发电机端电压U不变，输出电流与转速之间的关系，即U=常数时，I＝f（n）的函数关系。

空载特性是研究发电机在空载运行时，其端电压随转速变化的关系，即I＝0时，U=f（n）的曲线，如图

外特性是研究当发电机转速一定时，其端电压与输出电流的关系，即n-=常数时，U=f（I）的曲线，如图所示。

⏹从外特性曲线可以看出发电机电压受负载影响的程度：

⏹如果发电机在高速运转时，突然失去负载，发电机电压会突然升高，致使发电机及调节器等内部电子元件有被击穿的危险。

一、调节器的作用：

在发电机转速变化时将发电机输出电压限制在某一限定值内，使发电机输出电压与蓄电池及用电设备相适应，以保证用电设备不被损坏，蓄电池不至于过充电。

二、分类：

三、型号：

FTD152A

四、调节器的结构及工作原理：

1、基本原理：

由于发电机的输出直流电压U与发电机转速n及磁极磁通Φ成正比，而磁通的大小取决于发电机的磁场电流，因此，当发电机转速变化时，只要自动调节发电机磁场的电流的大小，便可以使发电机的输出电压保持恒定。

2、双级电磁振动式触点式调节器：

1）结构：

1、低速触点支架

2、活动触点

3、电磁线圈

4、拉力弹簧

5、磁轭

3、晶体管调节器：

1）结构

3、集成电路调节器

1）组成：

可分为全集成电路调节器和混合集成电路调节器两种。

前者是把二极管、三极管、电阻、电容等元件同时制在一块硅基片上；后者是指厚膜或薄膜电阻与集成的单芯片或分立元件组装而成。

目前广泛应用混合集成电路调节器。

一、硅整流发电机的检修：

1、检测方法：

外观检查法、万用表检测法、试灯检测法、就车性能试验法、试验台性能试验法和汽车发动机综合性能分析仪检测法等。

2、整体检测：

1）外观检测：

①手持皮带轮检查轴向和径向间隙，间隙值应符合规定值。

②转动皮带轮，应灵活无噪音。

③转动转子轴，不应有“摆头”现象

④外壳、支脚、皮带轮有无裂纹及损坏。

2）万用表检测：

“F”与“－”：

励磁绕组、电刷与滑环

“+”与“－”：

整流器、定子绕组、调节器

“N”与“+”：

正二极管

定子绕组

“N”与“－”：

负二极管

定子绕组

测量部位

测量结果

判断

“F”与“－”之间

偏大

电刷与滑环接触不良或滑环脏污；励磁绕组断路

相符

励磁绕组正常，电刷与滑环之间接触良好

偏小或等于0

励磁绕组有匝间短路或搭铁；“F”接柱搭铁；滑环短路；电刷套绝缘不良。

“+”与“－”之间

偏小

约10Ω左右有某个二极管被击穿；若接近0或等于0，正负二极管同时至少各有一个或一个以上被击穿；定子绕组与壳体短路

相符

定子绕组、整流器正常

无穷大

整流器连接电路之间出现断路

“N”与“+”之间

相符

3只正二极管性能良好

等于0

至少有一只正二极管有短路现象；定子绕组与壳体短路

“N”与“－”之间

相符

3只负二极管性能良好

等于0

至少有一只负二极管有短路现象；定子绕组与壳体短路

3、发电机的解体：

1）清洁工、量、教具；

2）在发电机前后端盖及定子上做标记；

3）拆下电刷架总成；

4）拆下后轴承护盖及固定螺母；

5）拆下前后端盖的穿心螺栓；

6）取下后端盖及定子总成；

7）把转子夹在台钳上，用扳手拆下皮带的紧固螺母，依次取下皮带轮、风扇、半圆键、隔套，取出转子，拆下前端盖上前轴承的前后轴承盖及轴承；

8）拆下定子与整流器的连接螺母，取下定子；

9）拆下整流器总成，取下后端盖轴承的前端盖及轴承。

4、零件清洁：

用清洁的布（或棉纱）蘸少量的无水酒精将定子绕组、转子绕组及电刷擦洗干净，也可以用压缩空气吹干净。

注意：

不可用碱水或不易挥发的煤油和带有腐蚀性的汽油来清洗以防破坏绕组的绝缘性。

其余机件均可用煤油、柴油、汽油或洗涤剂清洗，并用压缩空气吹干。

二、发电机故障诊断与排除：

总

结

归

纳

硅交流发电机的原理、结构与型号及其拆卸与安装；

执行体会