交流发电机及调节器解读.docx

1、交流发电机及调节器解读项目 一 单元 交流发电机及调节器 课程名称汽车电气构造与维修学时8班级：学号：姓名：故障描述故障一：某大众系列汽车上的交流发电机充电系不充电。故障二：某大众系列汽车的蓄电池充电性良好，但发电机在各转速情况下电流均很小。故障三：某大众系列汽车上的发动机运转在中速以上时，电流表指示大电流充电（30A以上），蓄电池点解液消耗过快，且有气味，点火线圈过热，分电器触电易烧蚀。故障四：某大众汽车在怠速时，电流表指针不断地摆动。知识准备 第一节 交流发电机简介一交流发电机的优点：1、 体积小、重量轻；2、 输出功率大；3、 低速充电性能好；4、 对无线电干扰小；5、 配用调节器结构简

2、单；二、交流发电机的分类1 按总体结构分普通式、整体式、带泵式、无刷式、永磁式2 按磁场绕组搭铁方式分：内搭铁、外搭铁3 按装用的二极管数量分：六管的、八管的、九管的、十一管的 第二节 交流发电机的构造汽车用交流发电机，多采用三相同步交流发电机，由6只二极管构成三相桥式全波整流器。各国生产的交流发电机都大同小异，主要由定子、转子、电刷、整流二极管、前后端盖、风扇及带轮等组成。有的还将调节器与发电机装在一起。转子用来建立磁场。定子中产生的交变电动势，经过二极管整流器整流后输出直流电。JF132型交流发电机的组件图见图2l。（一）转子1、组成：交流发电机的转子是发电机的磁场部分，它主要由两块爪极、

3、磁场绕组、滑环及轴等组成2、作用：产生磁场（在激磁绕组上加入激磁电流）3、检测:(1)测激磁绕组电阻R=34 (2)测滑环与轴之间的绝缘性(3)观察铁芯分布的均匀性 (4)观察滑环的光洁度(5)测转子的径向跳动（二）定子1、组成：定子是产生和输出交流电的部件，又叫电枢，由定子铁心和定子绕组组成。定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成。定子槽内置有三相对称绕组，三相绕组大多数采用Y形（星形）联结，也有用凸形联结的。2、作用：产生三相交流电（导线切割磁力线）3、检测:(1)测各相绕组间电阻值应小于1欧姆；(2)测线圈与铁芯之间的绝缘性。（三）整流器1、组成：六只硅二极管（其中三只正二极管装在

4、元件板上；三只负二极管装在后端盖上）形成三相全波桥式整流。2、作用：将交流电变成直流电3、检测:(1)性能检测-二极管正向导通,反向截止；(2)极性判断-当二极管导通时,黑表棒接的是辫子,此二极管为正二极管； （四）其它炭刷、炭刷架、前、后端盖、风扇、皮带轮等； 第三节 交流发电机的工作原理（一）工作原理1、发电原理Ea=EmSin tEb=EmSin（ t-120 ）Ec=EmSin（ t-240 ）（二）整流原理正极管导通是：加在正极管上的正向电压最高的管子导通。负极管导通是：加在负极管上的反向电压最低的管子导通。六管交流发电机的整流装置实际是一个由6个硅整流二极管组成的三相桥式整流电路，

5、见图215（a）。3个二极管VD2、VD4、VD6组成共阳极组接法，3个二极管VD1、VD3、VD5组成共阴极组接法。每个时刻有2个二极管同时导通，其中一个在共阴极组，一个在共阳极组，同时导通的两个管子总是将发电机的电压加在负荷两端，见图215（c）。 当t0时，C相电位最高，而B相电位最低，所对应的二极管VD5、VD4均处于正向导通。电流从绕组C出发，经VD5负载RLVD4绕组B构成回路。由于二极管的内阻很小，所以此时发电机的输出电压可视为B、C绕组之间的线电压。 在t1t2时间内，A相的电位最高，而B相电位最低，故对应VD；、VD。处于正向导通。同理，交流发动机的输出电压可视为A、B绕组之

6、间的线电压。 在t。t。时间内，A相电位最高，而C相电位最低，故VD1、VD6处于正向导通。同理，交流发动机的输出电压可视为A、C绕组之间的线电压。 以次类推，周而复始，在负载上便可获得一个比较平稳的直流脉动电压。交流发动机输出电压的平均值为 Uav2.34 U式中，Uav输出直流电压平均值（单位：v）； U发电机相电压有效值（单位：v）。（三）激磁方式汽车用交流发电机的励磁方法与一般工业用交流发电机不同。在无外接直流电源的情况下，也可利用磁极的剩磁自励发电，但由于交流发电机转子的剩磁较弱，发电机只有在较高转速时，才能自励发电，因而不能满足汽车用电的要求。为了使交流发电机在低速运转时的输出电压

7、满足汽车上用电的要求，在发电机开始发电时，采用他励方式，即由蓄电池提供励磁电流，增强磁场，使电压随发电机转速很快上升。这就是交流发电机低速充电性能好的主要原因。当发电机输出电压高于蓄电池电压，一般发电机的转速达到 1000 rmin左右时，励磁电流便由发电机自身供给，这种励磁方式称为自励。由此可见，汽车交流发电机在输出电压建立前后分别采用他励和自励两种不同的励磁方式。 第四节 交流发电机的特性（一）空载特性空载特性是指无负荷时，发电机端电压与转速的变化规律。根据试验结果，可以绘出一条Uf(n) 的空载特性曲线，见图：从曲线可以看出，随着转速的升高，端电压上升较快。由他励转入自励发电时，即能向蓄

8、电池进行补充充电。这进一步证实了交流发电机低速充电性能好的优点。空载特性是判定交流发电机充电性能是否良好的重要依据。（二）输出特性输出特性也称负载特性或输出电流特性，它是在发电机保持输出电压一定时，发电机的输出电流与转速之间的关系。一般对标称电压为 12 V的硅整流发电机，其输出电压恒定在 14 V；对标称电压为 24 V的发电机，其输出电压恒定在 28 V。通过试验可以测得一条 If(n) 的输出特性曲线，见图：由输出特性可以看出发电机在不同转速下输出功率的情况，它表明： 发电机只需在较低的空载转速n1时，就能达到额定输出电压值，因此其具有低速充电性能好的优点。空载转速值是选定传动比的主要依

9、据。 发电机转速升至满载转速n2时，即可输出额定功率的电能，因此其具有发电性能优良的特点。空载转速值和满载转速值是使用中判断发电机技术性能优劣的重要指标，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，与规定值相比即可判断发电机性能是否良好。 当转速升到某一定值以后，输出电流就不再随转速的升高和负荷的增多而继续增大，因此其具有自身控制输出电流的功能，不再需要限流器。交流发电机的最大输出电流约为额定电流的15倍。（三）外特性空载特性是指无负荷时，发电机端电压与转速的变化规律。根据试验结果，可以绘出一条Uf(n) 的空载特性曲线，见图：发电机的转速越高，端电压越高，输出电流也越大。转速

10、对端电压的影响较大。（四）交流发电机性能的改善有的交流发电机除具有组成三相桥式整流电路的6个二极管外，还具有2个中性点二极管，其接线柱的记号为“N”。中性点对发电机外壳（即搭铁）之间的电压UN是通过3个负极管三相半波整流得到的直流电压，所以UN（l2）Uo中性点电压一般用来控制各种继电器如磁场继电器、充电指示灯继电器等。有的交流发电机还利用中性点的输出提高发电机的输出功率，见图：发电机高速时，当中性点电压的瞬时值高于输出电压（平均电压14 V）时，从中性点输出的电流见图（a），其输出电路为：定子绕组中性点二极管VD7负载（包括蓄电池）负极管定子绕组。当中性点电压瞬时值低于搭铁电位时，流过中性点

11、二极管VD8的电流见图（b），其输出电路为：定子绕组正极管B接线柱负载（包括蓄电池）中性点二极管VD8定子绕组。实验证明，加装中性点二极管后，在发电机转速超过 2 000 rmin时，其输出功率可提高 1115。当交流发电机输出电流时，中性点的电压含有交流成分，即中性点三次谐波电压，且幅值随发电机的转速而变化，见图。 第五节 交流发电机的调节器（一）调节器的功用：E=Cnn- =L * I -I =U/R +Rf（二）电压调节原理通过改变激磁回路的电阻值，来调节发电机的输出电压，使其保持稳定。（三）调节器的分类1、电磁振动式调节器按触点的对数分：单级式、双级式按组成的联数分：单联式、双联式2、

12、电子调节器按结构形式分：晶体管式、集成电路式按安装方式分：外装式、内装式按搭铁形式分：内搭铁、外搭铁按功能的多少分：单功能、多功能（四）电磁震动式调节器简介（1）双级式电压调节器双级式电压调节器工作过程：发动机起动并闭合点火开关时，发电机转速很低，其端电压低于蓄电池端电压，调节器低速触点闭合，由蓄电池向发电机提供他励励磁电流。此时的励磁电路为：蓄电池正极电流表点火开关调节器火线接线S低速触点K1衔铁调节器磁场接线柱F发电机励磁绕组搭铁蓄电池负极。这种情况下，用电设备均由蓄电池供电，电流表指向“”的一侧，调节器不工作。 当发电机转速升高，其端电压略高于蓄电池的端电压但低于14 V时，调节器低速触

13、点仍闭合，发电机由他励转入自励而正常发电。励磁电路基本不变，只是蓄电池被发电机取代。从此开始，所有用电设备均由发电机供电，同时，发电机向蓄电池作补充充电。电流表指向“”的一侧，调节器处于准备工作状态，工作电路为：发电机正极点火开关调节器火线接线柱SR1R3搭铁发电机负极。 当发动机升至较高转速，发电机的电压达到第一级调压值时，调节器线圈中的铁心电磁力克服弹簧力，使低速触点K1打开，但尚不能使高速触点K2闭合。因为励磁电路中串入R1和R2，而R2阻值比R1大得多，使励磁电流减小，端电压下降，低速触点又闭合；低速触点K1重新闭合后，切去电阻R1R2，使励磁电流再次增大，端电压再次升高，低速触点再次

14、打开。如此循环下去，在低速触点不断开合振动下实现第一级电压的调节工作。一级调压的励磁电路为：发电机正极点火开关调节器火线接线柱SR1R2调节器磁场接线柱F发电机励磁绕组搭铁发电机负极。 发动机高速运转时，发电机的电压将超过第一级调压值，达到第二级调压值，调节器线圈中的铁心电磁力远大于弹簧力，使高速触点K2闭合，立即将励磁电路短接搭铁。于是励磁电流急速减小，电压下降，高速触点打开；高速触点打开之后，励磁电路又被接通，励磁电流又增大，电压又上升，高速触点又闭合。如此循环下去，在高速触点不断开合振动下实现第二级电压的调节工作。二级调压高速触点闭合时的励磁电路短接回路为：搭铁高速触点K2衔铁磁轭调节器

15、磁场接线柱F发电机励磁绕组搭铁。发动机停转时，断开点火开关，发电机不发电，调节器恢复到不工作状态，即低速触点K1常闭，高速触点K2常开，电流表指针回到零位。（2）晶体管式电压调节器 触点式电压调节器由触点、铁心、线圈、磁轭、弹簧等机械部分组成，不仅结构复杂，质量和体积大，而且火花易烧蚀触点，寿命短，对无线电干扰大，虽然采取了一些措施，但仍具有一定的机械惯性和磁惯性，触点开闭动作迟缓。如果发电机在高速满负荷下突然失载，就可能由于触点不能马上切断励磁回路而导致发电机瞬时过电压，对整流二极管或其他晶体管造成危害。晶体管式电压调节器是利用晶体管的开关特性，来控制发电机的磁场电流，使发电机的输出电压保持

16、恒定。目前，国内外生产的晶体管调节器一般都是由24个三极管，l2个稳压管和一些电阻、电容、二极管等组成，再由印制电路板连接成电路，然后用轻而薄的铝合金外壳将其封闭。调节器对外伸出有“”（或“S”、“点火”）、“F”（或“磁场”）、“E”（或“搭铁”、“”）等字样的接线柱或引出线，分别与交流发电机等连接构成整个汽车电气装置的充电系统。 1JFT106型晶体管电压调节器JFT106型晶体管电压调节器属于负极外搭铁式电压调节器，它可与 14 V、750 W的九管交流发电机配套使用，也可与14 V、功率小于1000 W的负极外搭铁式六管交流发电机配套使用。CA1091型汽车用JFT106型晶体管电压调

17、节器电路原理图见图，该调节器共有“”、“F”和“”三个接线柱，其中“”接钱往与发电机的“F。”接线往连接后经熔断器接至点火开关，“F”接线柱与发电机的“F；”接线往连接，“”接线柱搭铁，不能接错，具体连接见图。 该调节器由电压敏感电路和二级开关电路组成。 R1、R2、R3和稳压管VD1构成了电压敏感电路，其中R1、R2、R3为分压器，将交流发电机的端电压进行分压后反向加在稳压管VD1的两端；稳压管VD1为稳压元件，随时感受着发电机端电压的变化。当交流发电机的端电压在稳压管VD1上的分压低于稳压管VD1的稳压值时，VD1稳压管截止；当交流发电机的瑞电压在稳压管VD1上的分压高于稳压管VD1的稳定

18、电压时，稳压管VD1导通。可见，电压敏感电路可以非常灵敏地感受出交流发电机端电压的变化，起到控制开关电路的作用。晶体三极管VT6、VT7、VT8组成复合大功率二级开关电路，利用其开关特性控制磁场电路的接通或断开。 起动发动机并闭合点火开关时，蓄电池通过分压器将电压加在稳压管VD1两端，由于此电压低于稳压管VD1的稳定电压值，VD1截止，使VT6截止，VT7、VT8导通，这时蓄电池经大功率三极管VT8供给励磁电流，使发电机处于他励状态，建立电动势。 发动机带动发电机，转速逐渐升高。当发电机端电压高于蓄电池端电压时，发电机便由他励转为自励的正常发电工作。由于此时转速尚低，输出电压末达到调节电压值，

19、VT6仍然截止，VT7、VT8仍然导通，因此发电机的端电压可以随转速和自励电流的增大而升高，逐渐提高输出电压。 当转速升至一定值使输出电压达到调压值时，经分压器加至稳压管VD1两端的反向电压达到稳定电压值，VD1反向击穿导通，使VT6导通，VT7、VT8截止，断开了励磁电路，发电机端电压便下降。当发电视端电压下降到调压值以下时，经分压器加至稳压管VD1两端的反向电压又低于稳定电压值，使VT6又截止，VT7、VT8又导通，又一次接通了励磁电路，发电机端电压又上升。如此循环下去，就能自动调控发电机的端电压，使其恒定在调压值上。 上图晶体管调节器中其他一些电子元件的作用如下： 电阻R4、R5、R5、

20、R7为晶体管的偏置电阻。 稳压管VD2起到过电压保护作用，利用稳压管的稳压特性，可对发电机负载突然减小或蓄电池接线突然断开时，发电机所产生的正向瞬变过电压起保护作用，并可以利用其正向导通特性，对开关断开时电路中可能产生的反向瞬变过电压起保护作用。 二极管VD3接在电压敏感电路中的稳压管VD1之前，以保证稳压管安全可靠工作。当发电机端电压很高时，它能限制稳压管VD1电流不致过大而烧坏；当发电机端电压降低时，它又能迅速截止，保证稳压管VD1可靠截止。 二极管VD4接在VT6集电极与VT7基极之间，提供07 V左右的电压，使VT7导通时迅速导通，截止时可靠截止。 二极管VD5反向并联于发电机励磁绕组

21、两端，起续流作用，防止VT8截止时，磁场绕组中的瞬时自感电动势击穿VT8，保护三极管VT8。 反馈电阻R8，具有提高灵敏度、改善调压质量的作用。 电容C1、C2。能适当降低晶体管的开关频率。2JFT201型晶体管调节器该晶体管调节器线路图见下图。由电阻R2、R3、R4组成分压器，当接通点火开关时，蓄电池端电压较低，经分压器分压后不能击穿稳压管VD1，三极管VT1截止，VT2导通，蓄电地向发电机励磁绕组提供励磁电流。 当发电机端电压高于蓄电池端电压时，发电机由他励转为自励而正常发电工作。在发电机端电压略高于电压调节值时，稳压管VD1击穿导通，三极管VT1导通，VT2截止，切断了发电机励磁电路，使

22、发电机端电压下降。当发电机端电压下降到低于调整值时，分压器分得的电压低于VD1稳定电压值，稳压管VD1和三极管VT1又截止，VT2又导通，又一次接通发电机励磁电路，使发电机端电压又升高。如此循环下去，发电机电压便被稳定在调整范围之内。 上图中晶体管调节器其他一些电子元件的作用如下： 二极管VD2与发电机励磁绕组并联，起续流作用。当三极管VT2突然由导通转换为截止时，VD2与励磁绕组构成回路，保护VT2集电极不被励磁绕组产生的自感电动势反向击穿。 电位器R3可以改变加在稳压管VD1上的分压比，实现所需要的电压值。 电阻R1尼起稳压作用，可以减小负载变化对发电机输出电压的影响。因为当发电机负荷增大

23、时，由于走子绕组压降增大及电枢反应增大，发电机的端电压也有所下降。增设R1后，随着发电机端电压的下降，分压器两端的电压也降低，使VD1两端的反向电压也减小，这就相对延长了VT1管截止时间与VT2管导通时间，使励磁电流有所增加，从而有效地补偿了发电机因内阻压降和电枢反应的增加而造成的电压降落，改善了发电机的负载特性，故R1又称为稳压电阻。 电容C1并联在电位器R3几滑动触点下部与R2的两端，可以降低三极管VT1的开关频率、减少三极管的功率损耗。 电阻R5和电容C2组成正反馈电路，以提高晶体管调节器的灵敏度，改善电压波形。当VT2趋向截止时，集电极电压下降，通过电阻R5和电容C2正反馈给稳压管VD

24、1，使其左端电位降低，VT1基极电流增大而迅速导通，VT2可靠截止，发电机励磁电流迅速下降，所以电阻R5和电容C2正反馈电路加速了VT2管的截止速度，使调节电压更加稳定，同时也减少了VT2管的过度损耗。（3）集成电路电压调节器 集成电路电压调节器又称IC电压调节器。与分立元器件的晶体管电压调节器一样，IC电压调节器也是利用品体管组成开关电路，以控制磁场电流来调节发电机的输出电压。所不同的是，在集成电路电压调节器上，所有的晶体管都不再用外壳，而是把二极管、三极管的管心都集成在一块基片上，这样就实现了调节器的小型化，故可将其装在发电机内部，减少了外部线，缩小了整个充电系统的体积。目前国内外生产的集

25、成电路调节器的结构大多采用混合式，即由混合电路加集成电路组成，并没有完全集成化，一般由一个集成块、一个三极管、一个稳压管、一个续流二极管和几个电阻等部分构成。引出线有3根和4根两种。例如，上海桑塔纳轿车采用的发电机调节器应用了混合电路加集成电路技术，集成电路和保护电阻共同贴在一块陶瓷基片上，封装在一个金属盒中，并和电刷架连成一体，便于安装和维修。1集成电路电压调节器电压检测方法 集成电路电压调节器电压检测方法分为发电机电压检测法和蓄电池电压检测法两种。 发电机电压检测法发电机电压检测法的线路见下图。加在分压器R1、R2上的电压是磁场二极管输出端L的电压UL，而硅整流发电机输出端B的电压为UB。

26、因为ULUB，因此，调节器检测点P的电压加到稳压管VD1两端的反向电压UP与发电机的端电压UB成正比，所以该线路称为发电机电压检测法线路。 蓄电池电压检测法 蓄电池电压检测法的线路见下图。加在分压器R1、R2上的电压为蓄电池端电压，由于通过检测点P加到稳压管VD1上的反向电压与蓄电池端电压成正比，所以该线路称为蓄电池电压检测法线路。上述两种基本电路中，如果采用发电机电压检测法线路，发电机的引出线可以少一根。不足之处在于，当上图中B点到蓄电池正极之间的电压降较大时，蓄电池的充电电压将会偏低，使蓄电池充电不足。因此，一般大功率发电机要采用蓄电池电压检测法线路的调节器。在采用上图的蓄电池电压检测法线

27、路时，当B点与蓄电池正权之间或S点与蓄电池正极之间断线时，由于不能检测出发电机的端电压，发电机电压将会失控。为了克服这一不足，线路上应采取一定的措施。下图为实际采用的蓄电池电压检测法的线路，在这个线路中，在调节器的分压器与发电机B点之间增加了一个电阻R6和一个二极管VD2，这样，当B点与蓄电池正极之间或S点与蓄电池正极之间出现断线时，由于R6的存在，仍能检测出发电机的端电压UB，使调节器正常工作，可以防止发电机电压过高的现象。 第六节 流发电机与电压调节器的维护（一）交流发电机与电压调节器的使用注意事项1、蓄电池的搭铁极性必须与发电机搭铁极性相同。国产及进口交流发电机均为负极搭铁，蓄电池必须负

28、极措铁。否则，蓄电池将通过二极管大电流放电，使二极管烧坏。 2、发电机运转时，不能使用试火方法检查发电机是否发电，否则容易损坏二极管及其他电子元件。3、发现交流发电机不发电或者充电电流较小时，应及时找出故障予以排除。如长期带故障运行，发电机可能出现严重故障或损坏。一个二极管短路，将会使其他二极管和定子绕组烧坏。4、绝对禁止用200 V以上的交流电压或兆欧表检查发电机的绝缘性能，否则将损坏整流二极管及调节器中的电子元件。5、发电机正常运行时，切不可任意拆卸各电器的连接线，以防引起电路中的瞬时过电压损坏二极管及调节器中的电子元件或其他电子设备。6、蓄电池可起到电容器的作用，即可在一定程度上吸收电路

29、中的瞬时过电压。在发动机运行过程中不要拆下蓄电池连接导线，否则容易造成发电机二极管及调节器中的电子元件的损坏。7、发动机熄火后，应及时将点火开关断开，否则蓄电池长期向磁场绕组放电，会使磁场绕组过热而损坏。8、调节器与交流发电机的搭铁形式必须一致。内搭铁型调节器只能与内搭铁型发电机配合使用，外搭铁型调节器只能与外搭铁型发电机配合使用。否则发电机无磁场电流而不能输出电压。9、调节器与交流发电机的电压等级必须一致，否则充电系统不能正常工作。10、调节器的调节电压不能过高或过低，避免损坏用电设备或引起蓄电池充电不足。（二）交流发电机的维护1交流发电机的检测 交流发电机的检测可作为检修前故障诊断或修理后

30、性能检查。 单机静态测试 在发电机不解体时，用万用表测量各接线柱间的电阻值，可初步判断发电机是否有故障。其方法是用万用表R1挡测量发电机F与E之间的电阻值；发电机B与E之间的电阻值。正常情况下，其电阻值应符合表22所示数值。若F与E之间的电阻超过规定值，可能是电剧与滑环接触不良；若小于规定值，可能是励磁绕组有匝间短路或搭铁故障；若电阻为零，可能是两个滑环之间有短路或者F接线柱有搭铁故障。 用万用表的黑表笔接触后端盖，红表笔接触发电机“电枢”（B）接线柱，并以R1挡测量电阻值。若示值在4050 以上，可认为无故障；若示值在10左右，说明有失效的整流二极管，需拆检；值为零，则说明有不同极性的二极管

31、击穿，需拆检。 若交流发电机有中性抽头（N）接线柱，用万用表R1挡，测N与E以及N与B之间的正反向电阻值，可进一步判断故障在正极管还是在负极管。 试验台动态检测可在试验台上进行发电机空载试验和负荷试验，测出发电机在空载和满载情况下发出额定电压时对应的最小转速，从而判断发电机的工作是否正常。试验线路图见下图。 空载试验。 将待试发电机固定在试验台上，由另外的调速电动机拖动。合上开关S1，由蓄电池供给发电机励孩电流进行他励，当发电机转速为1000 rmin（用转速表测量）时，对12 V电系发电机电压应为14 V，对24 V电系发电机电压应为28 V。 负荷试验。 断开开关S1，发电机转为自励，合上开关S2，调节可调电阻R，在发电机转速为 1000 rmin时，发电机电压应大于 12 V或 24 V；在发电机转速为 2 500 rmin时，电压应达到 14 V或 28 V，电流应达到或接近该发电机的额定电流。 交流发电机的就车检验 发电机还可以在汽车上