第二章 硅整流发电机及调节器.docx
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第二章硅整流发电机及调节器
第二章 硅整流发电机及调节器
概述
汽车充电系统：
蓄电池、发电机、调节器及充电状态指示装置。
1、硅整流发电机分类：
1）按总体结构分：
普通型、整体式、带泵型、无刷、永磁式。
2）按磁场搭铁方式分：
内搭铁式、外搭铁式
3）按整流二极管的多少分：
六管、八管、九管、十一管
2、调节器的分类
按结构：
触点振动式、电子式
电子式包括晶体管式、集成电路式
内装式、外装式（功能调节器）
3、充电指示装置：
电流表、电压表、指示灯
第一节 硅整流发电机的构造与拆装
一、硅整流发电机的构造
同步交流发电机、硅二极管整流器（转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、带轮）
1、转子：
转子轴、励磁绕组、铁心、爪形磁极、集电环（图2－2）
2、定子：
定子铁心、定子绕组
定子绕组：
星形、三角形连接（图2－4）
3、整流器：
把三相同步交流发电机产生的三相交流电转换成直流电输出。
一般用六个硅二极管接成三相桥式整流电路。
整流二极管：
正极管（中心引线为正极共同为发电机正极B，外壳为负极）、负极管（中心引线为二极管的负极共同为发电机负极，外壳为正极）（图2－5）
4、前后端盖：
装有电刷组件（内装式、外装式）
搭铁方式分：
内搭铁式、外搭铁式（图2－11）
二、典型硅整流发电机的拆装（P51）
第二节 硅整流发电机的工作过程
一、三相同步交流发电机工作原理
1、发电原理：
（图2－13）
2、励磁方式
自励：
磁场电流由发电机自己供给。
（低速时不能起电）
他励：
蓄电池供给励磁电流
励磁电路（图2－14）：
先他励后自励
二、整流原理
三相桥式整流电路：
（图2－15）
三、九管机的励磁二极管工作过程（图2－16）
四、八管机的中性点二极管工作过程
主要是针对星形连接，三相半波整流，用于控制磁场继电器、充电指示灯继电器、空调继电器。
五、十一管发电机整流器
六只整流二极管、三只磁场二极管、两只中性点二极管。
六、国产交流发电机的型号
第一部分：
产品代号JF、JFZ、JFB、JFW
第二部分：
电压等级代号1－12V；2－24V；6－6V
第三部分：
电流等级代号
第四部分：
设计序号
第五部分：
变型代号（调整臂的位置）Y－右边；Z－左边；无－中级
电流等级代号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
电流值
19
>20－29
>30－39
>40－49
>50－59
>60－69
>70－79
>80－89
>90
第三节 调节器
一、作用、基本原理及分类
1、作用
把发电机输出电压控制在规定范围内。
在发电机转速变化时，自动控制发电机电压保持恒定，使其不因发电机转速高时电压过高烧坏用电器和导致蓄电池过充电；也不会因发电机转速低而电压不足导致用电器工作失常。
2、基本原理
Eφ=C·n·Ф
当发电机转速升高时，调节器通过减小发电机励磁电流If来减小磁通Ф，使发电机的输出电压UB保持不变；当发电机的转速降低时，调节器通过增大发电机的励磁电流If来增加磁通Ф，使发电机的输出电压UB保持不变。
3、分类
触点式电压调节器（己淘汰）
电子调节器：
晶体管调节器
集成电路调节器
二、晶体管式电子调节器工作原理
1、外搭铁型电子调节器的工作原理
（1）基本电路
电子调节器有多种型式，其内部电路各不相同，但工作原理可用基本电路工作原理去理解。
（NPN）
（2）工作原理
①点火开关SW刚接通时，发动机不转，发电机不发电，蓄电池电压加在分压器R1、R2上，此时因UR1较低不能使稳压管VS的反向击穿，VT1截止，VT1截止使得VT2导通，发电机磁场电路接通，此时由蓄电池供给磁场电流。
随着发动机的启动，发电机转速升高，发电机他励发电，电压上升。
②当发电机电压升高到大于蓄电池电压时，发电机自励发电并开始对外蓄电池充电，如果此时发电机输出电压UB<调节器调节上限UB2，VT1继续截止，VT2继续导通，但此时的磁场电流由发电机供给，发电机电压随转速升高迅速升高。
③当发电机电压升高到等于调节上限UB2时，调节器对电压的调节开始。
此时VS导通，VT1导通，VT2截止，发电机磁场电路被切断，由于磁场被断路，磁通下降，发电机输出电压下降。
④当发电机电压下降到等于调节下限UB1时，VS截止，VT1截止，VT2重新导通，磁场电路重新被接通，发电机电压上升。
周而复始，发电机输出电压UB被控制在一定范围内，这就是外搭铁型电子调节器的工作原理。
2、内搭铁型电子调节器的基本电路
内搭铁型电子调节器基本电路的特点是晶体管VT1、VT2采用PNP型，发电机的励磁绕组连接在VT2集电极和搭铁端之间，与外搭铁型电路显著不同，电路工作原理和结构与外搭铁型电子调节器类似。
3、电子调节器的工作特性
发电机的输出电压UB、磁场电流If（平均值）随转速n的变化关系称为电子调节器的工作特性。
从电子调节器的工作特性曲线可以看出，n1为调节器开始工作转速，称为工作下限，随着发电机转速的升高，磁场电流减小。
当发电机转速很高时，由于大功率三极管可不导通，磁场电流被切断，发电机仅靠剩磁发电，所以，电子调节器的工作转速上限很高，调节范围很大。
4、实例（JFT106型晶体管调节器）（图2－26）
JFT106型调节器属于外搭铁式晶体管调节器，调节电压为13.8～14.6V，可与14V功率为750W外搭铁式九管式交流发电机配套，也可与14V功率小于1000W的外搭铁式六管交流发电机配套。
三、集成电路调节器（IC调节器）
1、工作原理
根据发电机的电压信号（输入信号）利用三极管的开关特性控制发电机的磁场电流，达到稳定发电机输出电压的目的。
2、结构
3、实例夏利轿车用的IC调节器（P65）
第四节 继电器控制电路
作用：
用于控制充电指示灯亮灭或控制发电机励磁电流的通断（对触点式）及保护电路。
一、充电指示灯继电器电路
1、单继电器控制电路（图2－29）
1）起充电指示作用的a图；2）起防止熄火作用的b图
2、起动－充电指示灯复合继电器电路（图2－30）
1）起动时，充电指示灯亮，不充电、起动机电路接通；
2）起动后，发电机向蓄电池充电，N端有电压，充电指示继电器断开，同时起动电机电路也断开了，确保了起动安全。
3、与调压器复合的充电指示灯继电器（图2－32）
二、磁场继电器电路
励磁电流（1.5－4A）流经点火开关易对造成开关损伤，采用磁场继电器电路。
（保护作用）（图2－33、图2－34）
三、汽车电源系统过压保护电路
1、稳压管保护
利用稳压管反向击穿稳压特性对正向瞬变电压进行抑制吸收而起到保护作用；利用其正向导通特性对反向瞬变过电压进行短路保护。
（图2－35）
2、稳压管加继电器的保护电路
图2－36
3、晶闸管保护电路
图2－37
第五节 硅整流发电机的故障与检修
汽车交流发电机当发现发电机不发电或发电量不足等故障时，应首先判断故障发生在外电路还是发电机内部，若初步确定故障在发电机内部，就应将交流发电机从车上拆下来，对其进行检测、修理。
应先对交流发电机进行整机测试。
目的是为了判定交流发电机有无故障和故障发生在哪个部位，以便有的放矢地修理。
整机测试包括：
测量各接线柱之间的电阻、在万能试验台上进行空载电压和负载电流的试验、用示波器观察发电机输出波形。
一、交流发电机的整机测试
1.测量各接线柱之间的电阻
（1）测量发电机的输出端子B+和搭铁端E之间的阻值（壳体或搭铁接线柱）。
通过测量可以判断交流发电机整流器是否有故障，如有故障应将发电机解体进一步检测。
（2）测量发电机正电刷F接线柱和负电刷E之间的阻值
通过测量各接线柱之间的阻值，不能确定交流发电机是否有无故障时，应进行试验台试验。
2．试验台试验
（1）空载试验
空载试验是在交流发电机不带任何负载（不对外输出电流）情况下的一种试验。
空载试验的目的是：
初步测定发电机是否有故障。
（2）负载试验
负载试验就是在交流发电机带有负载（对外输出电流）情况下的一种试验。
负载试验的目的是：
进一步测定发电机是否有故障。
交流发电机的有些故障，在没有电流输出的情况下是表现不出来的，所以如果交流发电机空载试验正常情况下，应再作负载试验。
3．用示波器观察输出电压波形（有条件的情况下）
当交流发电机有故障时，其输出电压的波形将出现异常，因此，在有条件的情况下，可用示波器观察发电机的输出电压波形，根据输出电压波形可以判断交流发电机内部故障是整流器故障还是定子绕组故障。
二、零部件的检修
1．转子的检修
（1）励磁绕组的检修
用万用表测量励磁绕组的电阻，应符合标准。
每个滑环与转子轴之间的阻值都应该是无穷大。
（2）转子轴和滑环的检修
转子轴的弯曲会造成转子与定子之间间隙过小而摩擦或碰撞，如发现发电机运转时阻力过大或有异响，应检查转子轴是否有弯曲。
滑环应表面光滑，无烧蚀，厚度应大于1.5mm
（3）轴承的检修
若发现发电机运转时有异响，应仔细检查是否因轴承的损坏而造成。
2．定子的检修
（1）定子绕组的断路和搭铁故障检测
（2）定子绕组的短路故障检测
3．整流器的检修
（1）普通整流器的检测
将二极管的引线与其他连接分离，用指针万用表的两个表笔分别接到二极管的引线与壳体上，测二极管的正向与反向电阻。
二极管的正向电阻应符合标准值，反向电阻应在10kΩ以上。
（2）整体结构的整流器检测：
整体结构整流器的整流板、正、负硅二极管全部焊装在一起，不可分解。
右图为本田汽车交流发电机的整流器。
检测正极管时，将指针万用表的红表笔接B，黑表笔依次接P1、P2、P3、P4，均应导通；交换两表笔后再测，均应为无穷大，否则有正二极管损坏，需更换整流器总成。
检测负极管时将指针万用表的黑表笔接E，红表笔依次接P1、P2、P3、P4，均应导通；交换两表笔后再测，均应为无穷大，否则有负二极管损坏，需更换整流器总成。
4．电刷组件的检测
电刷和电刷架应无破损或裂纹，电刷在电刷架中应活动自如，不得出现卡滞现象。
电刷露出电刷架部分的长度叫电刷长度，电刷长不应超出磨损极限（原长的1/2），否则应更换。
电刷弹簧压力应符合标准，一般为2～3N，将电刷压入电刷架使之露出部分约2mm，弹簧压力过小应更换。
三、充电系的使用和维护
在使用和维护中应注意以下几点：
1.蓄电池的极性必须是负极搭铁，不能接反。
否则，会烧坏发电机或调节器的电子元件；
2.发电机与蓄电池之间的连接要牢靠，如突然断开，会产生过电压损坏发电机或调节器的电子元件；
3.发电机运转时，不能用试火的方法检查发电机是否发电，否则会烧坏整流二极管；
4.一旦发现交流发电机或调节器有故障，应立即检修，及时排除故障，否则会引起更大故障或蓄电池亏电，致使汽车不能行驶；
5.为交流发电机配用调节器时，交流发电机的电压等级必须与调节器电压等级相同，交流发电机的搭铁类型必须与调节器搭铁类型相同，调节器的功率不得小于发电机的功率，否则系统不能正常工作；
6.线路连接必须正确，目前各种车型调节器的安装位置及接线方式各不相同，故接线时要特别注意；
7.调节器必须受点火开关控制，发电机停止转动时，应将点火开关断开，否则会使发电机的磁场电路一直处于接通状态，不但会烧坏磁场线圈，而且会引起蓄电池亏电；
8.当发现发电机或调节器有故障需要从车上拆下来检修时，首先关断点火开关及一切用电设备，拆下蓄电池负极电缆线，再拆卸发电机上的导线接头。
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