汽车电气构造与维修教案.docx
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汽车电气构造与维修教案
长沙市中等职业技术学校备课用纸
授课年级
二年级
授课班级
1311
授课日期
授课节次
教学课题
铅蓄电池
教学
目标
1）掌握蓄电池的型号含义，了解蓄电池的构造组成，了解新型铅蓄电池的特点。
2）了解蓄电池的充、放电过程
重点
难点
蓄电池的充、放电过程
教学资
源准备
多媒体课件
教学活动流程设计
旁注
蓄电池
一、蓄电池的作用及特点
在发动机起动时，为起动系和其他电气设备（包括发电机的激磁绕组）供电；
由于各种原因（如停车、发电机转速较低、发电机超载、发电机故障等）造成发电机不工作或输出电压低于蓄电池电压时，为电气设备供电；
吸收电路中产生的过电压，稳定电网电压，保护电子元器件。
教学活动流程设计
旁注
对蓄电池的基本要求
在发动机起动时，蓄电池必须能给起动机提供200~600A的电流（有的柴油发动机最大起动电流超过1000A），并且要能持续一定的时间（一般要求5~10s以上）；在发电机发生故障不能发电时，蓄电池的容量应能维持车辆行驶一定的时间。
所以，要求汽车用蓄电池有尽可能小的内阻和足够的容量。
起动用铅酸蓄电池特点
起动用铅酸蓄电池虽然比能较低，但其内阻小、电压稳定、在短时间内能提供较大的电流，并且结构简单、原料丰富，因而在汽车上得到广泛应用。
这里主要介绍起动用铅蓄电池（以下简称蓄电池）的结构、原理、特性、维护等内容。
二、蓄电池的结构
蓄电池由极板、隔板、电解液和外壳等组成。
L—密度计；2—排烟孔；3—液气隔板；4—连接条；
5—活性物质；6—栅架；7—隔板；8—极桩；9—模压代号；
l0—壳体；11—下滑面
极板分为正极板和负极板两种。
将涂上铅膏后的生极板先经热风干燥，再放入稀硫酸中进行充电便得正极板和负极板。
正极板上的活性物质为二氧化铅（PbO2），呈深棕色；负极板上的活性物质为海绵状纯铅（Pb），呈深灰色。
为了增大容量，将多片正、负极板分别并联，用汇流条焊接起来便分别组成正、负极板组。
汇流条（横板）上联有极柱，各片间留有空隙。
安装时各片正、负极板相互嵌合，中间插入隔板后装入蓄电池单格内，便形成单格电池。
演示一遍
教学活动流程设计
旁注
为了减小蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池的正负极板应尽可能靠近。
为了防止相邻正、负极板彼此接触而短路，正、负极板之间要用隔板隔开。
电解液由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成。
电解液密度一般在1.1~1.3g/cm3之间，充足电后，电解液密度一般在1.26~1.30g/cm3之间。
在蓄电池充放电过程中，电解液不但起导电作用，而且参与化学反应。
蓄电池的外壳用来盛放极板组和电解液。
多采用聚丙乙烯塑料外壳。
外壳内有隔壁，将其分成3个或6个相同大小的单格，相互之间不沟通，各单格底部都有凸肋，以放置极板组。
凸肋间的空腔可积存极板脱落下来的活性物质，以防极板间短路。
各单格电池串联后，两端的正负极柱穿出电池盖，分别形成蓄电池的正负极桩。
正极桩较粗，标有“+”号或涂红色；负极桩较细，标有“-”号或涂兰色、绿色等。
演示一遍
板书设计
一、蓄电池的作用及特点
二、蓄电池的结构
1.极板
2.隔板
3.电解液
4.外壳
教学后记
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授课年级
二年级
授课班级
1311
授课日期
授课节次
教学课题
蓄电池
教学
目标
1）了解蓄电池的型号
2）掌握蓄电池的原理和特性
重点
难点
蓄电池的原理和特性
教学资
源准备
多媒体课件
教学活动流程设计
旁注
一、蓄电池的型号:
在《铅蓄电池产品型号编制方法》中规定，铅蓄电池的型号由四部分组成，内容及排列格式如下:
6-QAW-l00：
由6个单体电池组成，额定电压l2V，额定容量为100A·h的起动用干荷电免维护铅蓄电池。
演示绘制过程
教学活动流程设计
旁注
二、蓄电池的工作原理和特性
化学反应方程式为：
PbO2+2H2SO4+PbPbSO4+2H2O+PbSO4
（正极板）（电解液）（负极板）（正极板）（电解液）（负极板）
三、放电过程
蓄电池将化学能转换成电能的过程称为蓄电池的放电过程。
当蓄电池接上负载时，在电动势的作用下，电流便从正极经过负载流向负极。
当放电回路断开时，放电过程即被终止，正负极与电解液之间达到新的电离平衡状态；只有当正负极板上的活性物质全部转变为PbSO4时，蓄电池才因为正负极板的电位差等于零而失去供电能力，放电过程彻底停止。
蓄电池放电过程具有以下特征：
①正、负极板上的活性物质逐渐转变为PbSO4（硫酸铅）。
②随着放电的进行，电解液中的H2SO4（硫酸）减少，水增多，电解液密度下降。
③随着PbSO4的增多，蓄电池内阻增大。
同时，由于PbSO4附着于极板表面，使电解液与PbO2和Pb接触面越来越少，蓄电池的供电能力逐渐下降。
四、充电过程
蓄电池将外接电源的电能转换成化学能储存起来的过程称为蓄电池的充电过程。
充电时，蓄电池接直流电源，电源的正负极分别接蓄电池的正负极（即二者是并联而不是串联）。
当电源电压高于蓄电池的电动势时，在电源电压的作用下，电流从蓄电池的正极流入、负极流出，当电源断开时，充电过程即被终止，正负极与电解液之间达到新的电离平衡状态；只有当正负极板上的PbSO4全部转变为PbO2和Pb时，充电过程才完全结束。
演示一遍
教学活动流程设计
旁注
蓄电池充电过程具有以下特征：
①正、负极板上的活性物质逐渐由PbSO4转变为PbO2和Pb。
② 随着充电的进行，电解液中的水减少、H2SO4增多，电解液密度上升。
③ 随着充电的进行，PbSO4的减少及PbO2和Pb的增多，蓄电池内阻减小；同时，蓄电池的供电能力逐渐恢复。
蓄电池的容量及影响因素
蓄电池的容量是标志蓄电池对外放电能力的重要参数，也是选用蓄电池的重要依据。
蓄电池的标称容量可分为额定容量和储备容量两种。
额定容量用20h放电率容量表示，它是指充足电的新蓄电池在电解液温度25±5ºC条件下，以的20h放电率放电电流（即0.05C20安培）连续放电至各单格电池的平均电压降到1.75V时输出电量的最小允许值。
它是检验新蓄电池是否合格的重要指标，新蓄电池的输出电量如果小于额定容量，即为不合格。
储备容量Cm，它是指充足电的新蓄电池在电解液温度为25±2ºC条件下，以25A电流连续放电至12V蓄电池端电压降至10.50±0.05V，6V蓄电池端电压降至5.25±0.02V，放电所持续的时间，单位为min。
它表征当汽车充电系失效时，蓄电池尚能持续提供25A电流的能力。
演示一遍
板书设计
一、蓄电池的型号
二、蓄电池的工作原理和特性
三、充电过程
四、放电过程
教学后记
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授课班级
1311
授课日期
授课节次
教学课题
蓄电池
教学
目标
1）了解蓄电池的使用与维护
2）了解蓄电池的充电
重点
难点
蓄电池的充电
教学资
源准备
多媒体课件
教学活动流程设计
旁注
一、蓄电池的正确使用和维护
应尽量避免：
（1）长时间过充电或充电电流过大；
（2）过度放电；
（3）电解液液面过低或过高；
（4）电解液密度过高；
（5）电解液内混入杂质。
在蓄电池的日常使用和维护中努力做到：
（1）及时充电。
放完电的蓄电池应在24h内送到充电室充电；蓄电池每两月至少应补充充电一次。
（2）不连续使用起动机，每次起动的时间不得超过5s，如果一次未能起动发动机，应休息15s以上再作第二次起动，连续三次起动不成功，应查明原因，排除故障后再起动发动机。
（3）应经常清除蓄电池表面的灰尘污物，保持蓄电池表面清洁、干燥。
（4）经常检查电解液液面高度，必要时用蒸馏水或电解液进行调整使其保持在规定范围内。
蓄电池技术状况的检查
为了保证蓄电池合理使用和正确维护，及时检查电解液液面高度、确定蓄电池的充放电程度非常重要。
1. 电解液液面高度的检查
对于塑料壳体的蓄电池，可以直接通过外壳上的液面线检查，电解液液面应保持在高、低水平线之间。
对于橡胶壳体的蓄电池，可以用孔径为3~5mm的透明玻璃管测量电解液高出隔板的高度来检查。
对于橡胶壳体的蓄电池，可以用孔径为3~5mm的透明玻璃管测量电解液高出隔板的高度来检查。
演示绘制过程
教学活动流程设计
旁注
2. 蓄电池放电程度的检查
蓄电池的放电程度可根据电解液密度判断或用高率放电计和蓄电池测试器检查。
（1）根据电解液密度判断
电解液密度可用吸式密度计或电解液密度检测仪检测。
根据实际经验，电解液密度每下降0.04g/cm3约相当于蓄电池放电25%，所以从测得的电解液密度就可以粗略估算出蓄电池的放电程度。
测量电解液密度时注意：
必须同时测量电解液温度，以便将测得的电解液密度按公式进行修正，得到对应25℃时的电解液密度；在大电流放电或加注蒸馏水后，不能立即测量电解液密度，应等电解液充分混合均匀后再测，一般在半小时以后即可。
（2）用高率放电计检查
高率放电计是模拟接入起动机负荷，通过测量单格电池在大电流（接近起动机起动电流）放电时的端电压，判断蓄电池的技术状况和起动能力。
演示一遍
教学活动流程设计
旁注
（3）用蓄电池测试器检查
蓄电池测试器有可调电流式、不可调电流式两种。
蓄电池的充电
为了使蓄电池保持一定容量和延长蓄电池的使用寿命，新蓄电池和修复后的蓄电池在使用前必须进行初充电，使用中的蓄电池必须进行补充充电，并在必要时进行去硫化充电。
1.初充电
对新蓄电池或更换极板后的蓄电池进行的首次充电，称为初充电。
初充电过程分两个阶段进行。
第一阶段的充电电流约为额定容量的1/15，充电至单格电池端电压达2.4V，而且电解液中放出气泡，再进行第二阶段的充电。
第二阶段的充电电流为第一阶段的1/2，充电至电解液剧烈放出气泡（沸腾），电压和电解液密度在3h内稳定不变为止。
2.补充充电
蓄电池在使用过程中，常有充电不足的现象，应根据需要进行补充充电。
一般每月至少一次。
如发现有下列情况之一者，应及时进行补充充电。
演示一遍
板书设计
一、蓄电池的正确使用和维护
1. 电解液液面高度的检查
2. 蓄电池放电程度的检查
3.用蓄电池测试器检查
教学后记
课堂情况较好，能认真听课，回答问题积极主动，但对蓄电池的原理了解还是不够，需要多做实验让同学更加深入了解蓄电池。
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教学课题
蓄电池
教学
目标
1）了解蓄电池的常见故障
重点
难点
蓄电池的常见故障
教学资
源准备
多媒体课件
教学活动流程设计
旁注
蓄电池的常见故障
蓄电池的常见故障可以分为外部故障和内部故障。
外部故障有极桩腐蚀、极桩松动、封胶干裂等，可以直接通过外观检查发现，并根据具体情况进行维修或更换。
内部故障包括极板硫化、自放电、活性物质脱落等，需要根据使用和维护过程中的现象进行仔细分析，确定原因，视情处理。
1.极板硫化的现象原因和预防维修方法。
2.自放电的现象原因和预防维修方法。
3.活性物质脱落的现象原因和预防维修方法。
演示绘制过程
教学活动流程设计
旁注
一、干荷电铅蓄电池
干荷电铅蓄电池与普通铅蓄电池相比，其结构基本相同，不同点主要在于负极板的制造工艺要求较高。
在负极板的铅膏中加大了松香、油酸、硬脂酸等防氧化剂，并在化成过程中有一次深放电循环或进行反复地充、放电，使活性物质达到深化。
干荷电铅蓄电池有如下优点:
（1）储存时间长，极板组在干燥状态下能够较长期（一般为2年）地保存制造过程中所得到的电荷，使其有效储存时间比一般蓄电池长一年左右。
（2）使用方便，在规定的保存期（两年）内如需使用，只要灌入规定密度的电解液，搁置l5min、调整液面高度至规定标准后，不需进行初充电即可使用。
二、免维护铅蓄电池
与普通铅蓄电池相比，有以下特点:
（1）极板栅架采用铅钙合金或低锑合金（含锑2%~3%），减少了析气量，耗水量。
同时自行放电也大大减少，使用寿命延长。
（2）隔板采用袋式聚氯乙烯隔板，将正极板包住，可保护正极板活性物质不致脱落，并防止极板短路。
（3）有的通气孔采用新型安全通气装置，可保持蓄电池内的酸气，避免与外部火花直接接触，以防爆炸。
通气塞中还装有催化剂钯，帮助排出的氢氧离子结合生成水再回到蓄电池中去，减少了水的消耗。
这种新型通气装置还可使蓄电池顶部和接线柱保持清洁，减少了接头的腐蚀。
（4）单格电池间采用穿壁式连接，减小了内阻，提高了起动性能。
（5）外壳为聚丙烯塑料热压而成，壳底没有凸肋，极板组直接座落在蓄电池底部，这样可使极板上部容积增大，电解液储量增大，且壳体内壁薄，与同容量电池相比，重量轻，体积小。
演示一遍
教学活动流程设计
旁注
免维护铅蓄电池的优点：
（1）免维护铅蓄电池合理使用过程中不需添加蒸馏水，短途运输车辆可行驶8万km，长途载货车可行驶40~80万km而不需维护，使用方便；
（2）电桩腐蚀极轻或没有腐蚀；
（3）使用寿命长，一般在4年左右，几乎是普通蓄电池的2倍；
（4）蓄电池自行放电少，使用或贮存时不需进行补充充电。
演示一遍
板书设计
一、干荷电铅蓄电池
二、免维护铅蓄电池
教学后记
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二年级
授课班级
1311
授课日期
授课节次
教学课题
交流发电机及其调节器
教学
目标
1）了解发电机和调节器的作用
2）了解发电机和调节器的基本要求
3）掌握交流发电机的构造
重点
难点
1）交流发电机的构造
教学资
源准备
多媒体课件
教学活动流程设计
旁注
一、发电机和调节器的作用
发电机是在发动机的驱动下，将机械能转变为电能的装置。
发电机作为汽车的主要电源，主要作用如下：
在发动机怠速以上转速运转时，为电气设备供电；给蓄电池充电。
汽车工作过程中，发动机的转速是变化的，用电设备的工作状态是变化的，决定了发电机的转速和负载是变化的。
为了保证发动机运转过程中汽车电气设备正常工作，必须安装调节器。
二、对发电机和调节器的基本要求
1.发动机怠速运转时，发电机输出电压应不低于蓄电池的端电压并具有一定的带载能力；
2.在发动机中高速运转时，发电机应能满足大多数用电设备同时用电的要求；
3.在发电机的负载和发动机的转速在正常范围内变化时，保持发电机输出电压既不低于蓄电池电压，又不高于用电设备的允许电压；
4.在发电机电枢电压低于蓄电池电压时，防止蓄电池通过发电机电枢放电。
三、交流发电机的构造
教学活动流程设计
旁注
转子
转子的作用是形成发电机的磁场。
它主要有两块爪极、磁场绕组、滑环组成。
两个电刷装在与端盖绝缘的电刷架内，通过弹簧力使其与滑环保持接触。
当电机工作时，两电刷与直流电源连通，可为磁场绕组提供定向电流并产生轴向磁通。
使两块爪极被分为N极和S极，从而形成犬牙交错的磁极并对沿圆周方向均匀分布。
交流发电机的磁极对数多为6对。
定子
定子又称电枢，用以产生交流电动势，它由定子铁心和定子绕组组成。
定子铁心槽内嵌入三相对称定子绕组
演示一遍
板书设计
一、发电机和调节器的作用
二、对发电机和调节器的基本要求
三、交流发电机的构造
教学后记
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授课班级
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教学课题
交流发电机的工作原理
教学
目标
一、工作原理
二、工作特性
三、调节器的概述
重点
难点
工作原理
教学资
源准备
多媒体课件
教学活动流程设计
旁注
一、工作原理
1、交流电动势的产生
2、整流过程
3、中性点电压
4、激励方式
1.交流电动势的产生
交流发电机也是利用电磁感应原理发出交流电动势的。
当磁场接通直流电源时即被激励，转子的爪极被磁化为N极和S极.其磁力线由N极出发，穿过转子与定子之间很小的气隙进入定子铁心，最后又通过气隙回到相邻的S极。
当转子旋转时，由于定子绕组与磁力线由相对的切割运动，所以在三项绕组中产生频率相同，幅值相等相位相差120°的正弦电动势eA、eB、eC。
演示绘制过程
教学活动流程设计
旁注
2.整流过程
利用二极管的单向导电性，交流发电机通过整流器将定子绕组所感应出的交流电转变为直流电对外输出。
演示一遍
教学活动流程设计
旁注
（1）当二极管的外加电压为正向电压时，管子呈低阻抗，处于“导通”状态。
（2）当外加电压为反向电压时，管子呈高阻抗，处于截止状态。
由于三相桥式整流电路中，每只二极管只有1/3的时间导通，所以每只二极管的平均电流ID只为发电机输出电流I的1/3,即
3.中性点电压
中性点电压通常指三项绕组的中性点N相对发电机外壳的电位之差，一般可用来控制具有各种用途的继电器、充电指示灯继电器等。
其输出电压UN为三个负极管子整流后得到的直流电压U的一半，即
UN=1/2U
4.激磁方式
交流发电机采用他励和自励结合的激磁方式，当交流发电机输出电压低于蓄电池端电压时，发电机的激磁电流由蓄电池供给，称为他励；当发电机输出电压达到蓄电池电压时，发电机的激磁电流由自己供给，称为自励。
演示一遍
板书设计
1、交流电动势的产生
2、整流过程
3、中性点电压
4、激励方式
教学后记
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授课日期
授课节次
教学课题
调节器概述
教学
目标
1）电压调节原理
2）调节器的种类
3）电压调节器的型号
重点
难点
1）电压调节原理
2）电压调节器的型号
教学资
源准备
多媒体课件
教学活动流程设计
旁注
板书设计
一、电压调节原理
根据电磁感应原理，发电机的感应电动势为
交流发电机的端电压为
发电机的端电压与发电机的结构常数、转速、磁通、负载电阻及定子绕组的阻抗有关。
而发电机在汽车上是由发动机按固定的传动比驱动旋转的，其转速随发动机转速变化在很大范围内变化，定子绕组的阻抗也随转速的变化相应变化，并且发电机的负载大小也不是固定不变的。
由于结构常数一定，要保持发电机端电压平均值恒定，就必须相应地改变磁极磁通。
所以可以通过调节激磁电流平均值的大小使发电机端电压平均值在不同的转速和负载情况下基本保持恒定。
调节器就是利用这一原理工作的。
二、调节器的种类
虽然都是通过调节激磁电流使磁场磁通改变来控制发电机的端电压，但是调节器仍可分为电磁振动式和电子调节器两类。
电磁振动式调节器是通过触点开闭改变激磁电路的电阻来改变激磁电流平均值的；电子调节器是利用三极管的开关特性接通与切断激磁电流来改变激磁电流平均值的。
三、电压调节器的型号
1．FT126C表示12V电磁振动式电压调节器，第六次设计，第三次变形。
2．FDT152表示12V集成电路调节器，第二次设计。
电磁振动式电压调节器
电磁振动式电压调节器的基本原理
利用电磁力和弹力的平衡控制触点开闭，改变激磁电路的电阻来改变激磁电流平均值。
调节器性能的改善
提高触点振动频率：
（1）采用轻而薄的衔铁，再将其作成三角形或半圆形，以减小衔铁的惯性。
（2）在继电器磁化线圈电路中串入加速电阻，利用加速电阻来克服电磁线圈的磁滞现象。
温度补偿：
（1）利用温度补偿电阻。
（2）采用磁分路。
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二年级
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授课日期
授课节次
教学课题
调节器概述
教学
目标
1）电子调节器
2）交流发电机的检测
重点
难点
交流发电机的检测
教学资
源准备
多媒体课件
教学活动流程设计
旁注
一、电子调节器
电子调节器的工作原理
由于汽车交流发电机有内搭铁型与外搭铁型之分，与之匹配使用的电子调节器也有内搭铁型与外搭铁型两类。
内、外搭铁型电子调节器的基本电路为：
教学活动流程设计
旁注
二、充电指示灯控制电路
1.利用中性点电压通过启动复合继电器控制
2.激磁二极管控制充电指示灯
3.隔离二极管控制充电指示灯
利用中性点电压通过启动复合继电器控制
激磁二极管控制充电指示灯
隔离二极管控制充电指示灯
教学活动流程设计
旁注
三、交流发电机的检测
整机检测
交流发电机的零部件检测
1.磁场绕组的检测
2.定子绕组的检测
3.二极管的检测
4.电刷的检测
演示一遍
板书设计
一、电子调节器
二、充电指示灯控制电路
三、交流发电机的检测
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授课节次
教学课题
起动机用直流电动机
教学
目标
1）了解直流电机的构造
2）掌握直流电机的作用及工作原理
重点
难点
直流电机的作用及工作原理
教学资
源准备
多媒体课件
教学活动流程设计
旁注
起动机的直流电动机按磁场产生的方式不同分为永磁电动机和激磁电动机。
根据磁场绕组和电枢绕组的连接方式，激磁电动机又分为串激电动机、并激电动机和复激电动机。
在汽车起动机中，由于串激电动机应用最多，下面主要以串激电动机为例介绍起动机用直流电动机的构造、原理和特性。
1.构造
直流电动机主要由电枢、磁极、外壳、电刷等组成。
演示绘制过程
教学活动流程设计
旁注
（1）电枢
电枢是直流电动机的转子部分，由铁心、绕组、换向器和电枢轴组成。
（2）换向器
换向器
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