《第1章 电源电路原理与维修课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章 电源电路原理与维修课件.ppt（120页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、1、电源电路的组成蓄电池、发电机、调节器及配电部分。,1.1 汽车电源电路的组成及要求,2、对汽车电源电路的要求蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置，属于可逆的直流电源。应用最广泛的汽车蓄电池是铅酸蓄电池。蓄电池最主要的作用是：发动机工作时向起动机和点火装置供电。汽油机起动电流为200600A，有的柴油机起动电流达1000A。因此，对蓄电池的要求是：容量大、内阻小、有足够的起动能力。对发电机要求：能满足用电设备的需求。,蓄电池并联电路,1.2、蓄电池的功用,1.发动机起动时，向起动机和点火系统供电。2.发动机低速运转时，向用电设备和发电机磁场绕组供电。（应用中应避免）3.发动机运转时，将发电机
2、剩余电能转化为化学能储存起来；4.发电机过载时，协助发电机向用电设备供电5.蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中出现的舒瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电器系统电压稳定。,2、蓄电池的构造,蓄电池的构造,蓄电池的基本构造,极板隔板 外壳 电解液,极板,极板：是蓄电池的基本部件，由它接受充入的电能和向外释放电能。极板分正极板和负极板两种。正极板上的活性物质是二氧化铅，呈棕红色；负极板上的活性物质是海绵状纯铅，呈青灰色。,极板,极板,栅架活性物质,隔板,为了避免相互接触而短路，正负极板之间要用绝缘的隔板隔开。隔板材料应具有多孔性结构，以便电解液自由渗透，而且化学性能应稳定，具有良好的耐酸性和抗
3、氧化性。,隔板,电解液,铅酸蓄电池的电解液，是由相对密度1.84的纯硫酸和蒸馏水配制而成。密度一般在1.24 1.31gcm的范围之内。电解液的纯度是影响蓄电池的电气性能和使用寿命的重要因素，一般工业用硫酸和普通水中，因含有铁、铜等有害杂质，绝对不能加入到蓄电池中去，否则容易自行放电，并且容易损坏极板。因此，蓄电池电解液要用规定的蓄电池专用硫酸和蒸馏水配制。,外壳,蓄电池外壳为一整体式结构的容器，极板、隔板和电解液均装入外壳内。蓄电池电压一般有6V和12V两种规格，因此，外壳内由间壁分成3个和6个互不相通的单格。外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动，并具有足够的机械强度。,外壳,1.3、蓄电池的工作
4、原理,蓄电池中参与化学反应的物质，正极板上是pbO2负极板上是pb电解液是硫酸水溶液蓄电池放电时，正极板上的pbo2和负极板上的pb都变成pbso4水溶液。电解液中的H2SO4减少，相对密度下降。蓄电池充电时，则按相反的方向变化。,蓄电池的化学反应方程式为:,蓄电池充放电过程结论,蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少，而水将逐渐增多，电解液相对密度下降 。蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，而水将逐渐减少，电解液相对密度增加。 在充放电时，电解液浓度发生变化，主要是由于正极板的活性物质化学反应的结果，因此要求正极极处的电解液流动性要好。在装配蓄电池时，应将隔板有沟槽的一面对着正极板，
5、以便电解液流通。,1.4、蓄电池的工作特性,蓄电池的静止电动势及基本电特性 蓄电池的内阻蓄电池的放电特性 蓄电池的充电特性,1、蓄电池的静止电动势及基本电特性,蓄电池端电压的测量：端电压包括开路电压、放电电压和充电电压，取决于蓄电池的工作状况。一般发动机未工作时测量蓄电池电压为开路电压为12V。一般发动机工作时测量蓄电池电压为充电电压为14V。起动时测量蓄电池电压为放电电压，约为8-11V。实际测量时采用放电计模拟启动状态。,蓄电池的充满电的特征,端电压上升到最大值2.7V，并在2h3h内不在增加。电解液相对密度上升到最大值1.27g/cm 蓄电池内产生大量气泡。,2、蓄电池的容量及其影响因素
6、,额定容量单位：安时（Ah）用20h率容量表示。国标GB5008.1-91启动用铅蓄电池技术条件规定：将充电的新蓄电池在电解液温度为255C条件下，以20h率的放电电流连续放至单格电池平均电压降到1.75V时，输出的电量称为额定容量。实际测量蓄电池容量超过20小时为合格。,3、影响蓄电池容量的因素,极板的构造对容量的影响放电电流对容量的影响。电解液温度对容量的影响。电解液密度对容量的影响。,构造因素对容量的影响 极板厚度越薄，活性物质的利用率就越高，容量就越高。 极板面积越大，同时参与反应的物质就越多，容量就越大。 同性极板中心距越小，蓄电池内阻越小，容量越大。,放电电流对容量的影响,放电电流
7、对容量的影响,电解液温度对容量的影响,电解液温度对容量的影响,温度，粘度，渗入极板困难，活性物质利用率，C；同时，粘度，内阻，内压降，端电压，C,电解液密度对容量的影响,汽车上一般采用铅酸蓄电池，其主要目的使起动机起动发动机。车用蓄电池可分为以下4种：,1.5、蓄电池的分类,免维护蓄电池,免维护蓄电池的结构特点极板栅架采用铅钙锡合金制成，消除了锑的副作用；采用袋式聚氯乙烯隔板，可避免活性物质脱落、极板短路；采用新型安全通气装置；外壳由聚丙烯塑料制成，槽底无筋条,免维护电池的优点,使用中不需加水自放电少耐过充电性能好使用寿命长,作业,1. 汽车电器设备有几部分组成？ 2. 汽车电器设备有哪些特点
8、？ 3. 简述蓄电池结构及其功用。 4. 什么是蓄电池的容量？其影响因素有哪些？,1.6、蓄电池型号编制,1、蓄电池的型号编制,如6-QA-100表示：有6个单格电池串联，额定电压12V，额定容量为100AH的干菏式起动型蓄电池。,1.7、电源系统的使用与维护,一、蓄电池的维护（一）三抓 1.抓及时、正确充电 装车使用电池定期补充充电，放电程度，冬季不超过25%，夏季不超过50%； 带电液存放的蓄电池定期补充充电。 2.抓正确使用操作 每次启动时间不超过5s，启动间隔时间15s，最多连续启动3次； 3.抓清洁保养 及时清除蓄电池表面的酸液，经常疏通通气孔,五防1.防止过充和充电电流过大2.防止
9、过度放电3.防止电解液液面过低4.防止电解液密度过大5.防止电解液内混入杂质。,二、蓄电池的检查,1、检查电解液密度 用吸式密度计检测。方法见图,1、检查电解液密度,充电状态(%) 100 75 50 25 0 电解液相对密度(g/cm3) 1.27 1.23 1.19 1.15 1.11,2、模拟启动放电检测,对于技术状态良好的蓄电池，当以启动电流或规定的放电电流连续放电15s时，端电压应不低于规定值。,3、检查电解液液面高度,电解液液面应在蓄电池外壳上、下液面线之间。2.用玻璃观管测量 见图当液面过低时，应加注蒸馏水，以恢复正确的液面高度。除非确知电解液溅出，否则不许添加硫酸溶液。,三、冬
10、季使用蓄电池时的注意事项,1.应特别注意保持其处于充足电状态，以防结冰；2.冬季补加蒸馏水应在充电时进行，以防结冰；3.冬季容量降低，发动机启动前应进行预热，每次启动时间不超过5s，每次启动间隔应有15S4.冬季气温低，蓄电池充电困难，应经常检查蓄电池存电状况如有必要可以更换容量较大的蓄电池可以适当调整电解液密度,四、蓄电池的充电,一、充电方法1恒流充电2恒压充电,3、充电的种类,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。恢复蓄电池在存放期间，极板上部分活性物质缓慢放电和硫化而失去的电量。初充电的特点：充电电流小，充电时间长，必须彻底充足。,补充充电,蓄电池使用后的充电。需补充充电情
11、况：（1）启动无力时（非机械故障）；（2）前照灯灯光暗淡，表示电力不足时；（3）电解液密度下降到1.20g/cm3以下时；（4）冬季放电超过25%，夏季放电超过50%时；,补充充电,补充充电与初充电的不同点（1）充电前不需要加注电解液；（2）蓄电池补充充电电流的选择；IC1=C20/10（A） IC2=C20/20（A）（3）充电时间约为1316h,五、蓄电池的故障及其排除,蓄电池常见故障包括内部故障和外部故障。外部故障：外壳裂纹、极柱腐蚀、极柱松动、封胶干裂。 内部故障：极板硫化、活性物质脱落、极板栅架腐蚀、极板短路、自放电、极板拱曲。,1、极板硫化,极板上生成白色的粗晶粒硫酸铅的现象简称硫
12、化。粗晶粒硫酸铅导电性差，正常充电很难还原，晶粒粗，体积大，堵塞活性物质孔隙，内阻增大。故障特征,故障特征,放电时，内阻大，电压急剧下降，不能持续供给启动电流。充电时，内阻大，单格电池的充电电压高达2.8V以上，密度上升慢，温度上升快，过早出现沸腾现象。,2、活性物质脱落,故障特征蓄电池输出容量下降，充电时电解液混浊，有棕色物质自底部上升。2.故障原因充电电流过大；过充时间过长低温大电流放电；造成极板拱曲汽车行驶时颠簸、振动,3、自行放电,蓄电池在无负载的状态下，电量自动消失的现象称为自放电。蓄电池的自放电是不可避免的故障特征如果充足电的蓄电池在30天之内每昼夜容量降低超过2%，称为故障性自放
13、电。故障原因电解液含杂质过多；电解液密度偏高；电池表面不清洁；栅架中含锑。,4、极板短路,故障特征充电电压很低或为零，密度上升很慢或不上升，气泡很少或无气泡。故障原因活性物质大量脱落，沉积后将正负极板连通。必须拆开检查,1.6、交流发电机构造和工作原理,0、概述,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（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。(见图2-1),1、 交流发电机的结构,交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。JF132型交流发电机组件图见图,交流发电机的结构,交流发电机的电路,一、转子,转子的功用是产生旋转磁场。转子
14、由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图。,转子结构图,转子,转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组 (转子线圈)和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。,转子产生旋转磁场,当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场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，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。,二、定子,定子的功用是产生交流电。定子由定子铁心和定子绕组成。见图,定子,定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁
15、心的槽中。定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120的三相电动势。,三、整流器,交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。,整流器电路,汽车用硅整流二极管特点,工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A；反向电压高，反向重复峰值电压270V只有一根引线见图。并且有的二极管引线是正极，有的二极管引线是负极，引出线为正极的管子叫正极管，引出线为负极的管子叫负极管
16、，所以说整流二极管有正二极管和负二极管之分。,汽车用二极管结构,整流管的安装,将正极管安装在一块铝制散热板上，称为正整流板；将负极管安装另一块铝制散热板上，称为负整流板，也可用发电机后盖代替负整流板。见图。,二极管安装示意图,整流管的安装,在正整流板上有一个输出接线柱B（发电机的输出端）。负整流板上直接搭铁。负整流板上一定和壳体相联接。整流板的形状各异，有马蹄形、长方形、半圆形等见图。,整流管的安装,四、端盖,端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起固定转子、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，有电刷、电刷架和电刷
17、弹簧组成。电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。,电刷架,电刷架,2、交流发电机的原理,发电原理整流原理,1.7、交流发电机工作特性,1、交流发电机的励磁除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁，因为它们的磁场都是电磁场，也就是说必须给磁场绕组通电才会有磁场产生。 将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁，交流发电机励磁方式有自励和他励两种。,他励,在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。这种供给磁场电流的方式称为他励发电。,自励,随着转速的提高，发电机的电动势逐渐升高并能对外输出，一般在发动机怠速时发电机就能对外供电。当发电机能对外供电时
18、，就可以把自身发的电供给磁场绕组生磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自励。,2、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，其转速变化倍数约为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。,1.8、新型交流发电机的结构特点,汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，由于交流发电机在许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘汰，目前所有汽车均采用交流发电机，交流发电机按照不同的分类方法分为以下几类：,1.按结总体结构分五类,普通交流发电机(使用时需要配装电
19、压调节器的发电机) 例JF132 （EQ140用）整体式交流发电机(发电机和调节器制成一个整体的发电机) 例别克轿车的发动机上装配的是CS型发电机带泵交流发电机(和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机) 例JFZB292发电机。无刷交流发电机(不需要电刷的发电机) 例JFW1913永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机),发电机插图,带泵交流发电机,无刷交流发电机,2.按整流器结构分四类,六管交流发电机 例JF1522（东风汽车用）八管交流发电机 例JFZ1542（天津夏利汽车用）九管交流发电机 例（日本日立、三凌、马自达汽车用）十一管交流发电机 例JFZ1913Z（奥迪、桑塔纳汽车用
20、）,3.按磁场绕组搭铁形式两分类,内搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相联）外搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁。,4、8管、9管、11管交流发电机,8管交流发电机（如夏利车用）和6管交流发电机的基本机构是相同的，所不同的是整流器有8只硅整流二极管,1）8管交流发电机,其中6只组成三相全波桥式整流电路，还有2只是中性点二极管，1只正极管接在中性点和正极之间，1只负极管接在中性点和负极，对中性点电压进行全波整流。试验表明：加装中性点二极管的交流发电机在结构不变的情况下可以提高发电机的功率10%15%。之间。,2）、9管交流发电机,9管交流
21、发电机的基本结构和6管交流发电机相同，所不同的是整流器。9管交流发电机的整流器是由6只大功率整流二极管和3只小功率励磁二极管组成的交流发电机。,9管交流发电机,其中6只大功率整流二极管组成三相全波桥式整流电路，对外负载供电3只小功率管二极管与三只大功率负极管也组成三相全波桥式整流电路专门为发电机磁场供电。所以称3只小功率管为励磁二极管。,九管交流发电机电源系电路,在发动机起动期间，发电机电压(为0)UD+蓄电池电压时，整流二极管截止，发电机不能对外输出，由蓄电池供给磁场电流。路径：蓄电池+点火开关充电指示灯调节器磁场绕组搭铁蓄电池-。充电指示灯亮,九管交流发电机电源系电路,当发动机转速升高到怠
22、速及其以上时，发电机应能正常发电并对外输出，此时，发电机电压蓄电池电压，发电机自励。UB=UD+，充电指示灯两端压降为零，灯熄灭,若没有熄灭,说明发电机有故障或充电指示灯电路有搭铁,充电指示灯的作用,在某些充电系电路中，接有充电指示灯，其作用是： 指示发电机是否有故障； 警告驾驶员停车后关断点火开关。,3）、11管交流发电机（如桑塔纳车用发电机）,11管交流发电机的整流器由8只大功率整流二极管（其中2只中性点二极管）和3只磁场二极管组成。其它结构和6管交流发电机相同。,11管交流发电机,11管交流发电机的整流器，相当于9管交流发电机的整流器加2只中性点整流管。由于11管交流发电机既能提高率又使
23、充电指示灯电路简化，因此应用较广。,1.9 交流发电机的电压调节器,由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱动旋转的，且发动机和交流发电机的速比为1.7-3，因此交流发电机转子的转速变化范围非常大，这样将引起发电机的输出电压发生较大变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电机必须配用电压调节器，使其输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。,一、电压调节器的分类,交流发电机电压调节器按工作原理可分为：电磁振动式调节器晶体管调节器集成电路调节器电脑控制调节器,电磁振动式调节器,电磁振动式调节器应用较早，这种调节器触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯性，电压调节精
24、度低，触点易产生火花，对无线电干扰大，可靠性差，寿命短，现已被淘汰。,晶体管调节器,随着半导体技术的发展，采用了晶体管调节器。其优点是：三极管的开关频率高，且不产生火花，调节精度高，还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点，现广泛应用于东风、解放及多种中低档车型。,集成电路调节器,集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点外，还具有超小型，安装于发电机的内部（又称内装式调节器），减少了外接线，并且冷却效果得到了改善，现广泛应用于桑塔纳。奥迪等多种轿车车型上。,电脑控制调节器,电脑控制调节器是现在轿车采用的一种新型调节器，由电负载检测仪测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，然后由发
25、动机电脑控制发电机电压调节器，适时地接通和断开磁场电路，即能可靠地保证电器系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性。如上海别克、广州本田等轿车发电机上使用了这种调节器。,二、电压调节器的调压原理,交流发电机调节器的工作原理是：当交流发电机的转速升高时，调节器通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通，使发电机的输出电压UB保持不变。,电磁振动式调节器通过触点开闭，接通和断开磁场电路，来改变磁场电流If大小；晶体管调节器、集成电路调节器等利用大功率三极管的导通和截止，接通和断开磁场电路，来改变磁场电流If大小。,三、电磁振动式调节器,四、晶体管调节器结构与工作原理,晶体管调
26、节器有多种型式，其电路各不相同，但一般采用整体封装型式，不可拆卸，不能维修，只能整体更换。电子调节器的实际电路要复杂的多，但工作原理可用基本电路工作原理去理解。,五、集成电路调节器,集成电路调节器也叫IC调节器，是根据使用要求，将电路中的若干元件集成在同一基片上，制成一个独立的电子芯片。集成电路调节器装于发电机内部，构成整体式交流发电机。发电机外部有2个或3个接线柱。集成电路调节器的工作原理与晶体管调节器的工作原理完全一样，都通过稳压管感应发电机的输出电压信号，利用三极管的开关特性控制发电机的励磁电流，使发电机的输出电压保持恒定。集成电路调节器通常与整体式发电机相配。,天津夏利轿车发电机使用的
27、集成电路调节器外形图,六、交流发电机的型号,根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-93汽车电器设备产品型号编制方法的规定，汽车交流发电机型号组成要考虑：电压等级、电流等级、安装形式和设计序号等。通常由4到5部分组成。,1-产品代号,产品代号用中文字母表示，例：JF普通交流发电机 JFZ整体式（调节器内置）交流发电机 JFB带泵的交流发电机 JFW无刷交流发电机,2-电压等级代号,电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，1表示12V系统2表示24V系统6表示6V系统,3-功率等级代号,1180W2250W3350W5500W7750W81000W,4-工厂设计序号,用1-2位阿拉伯数字表示，表示
28、产品设计的先后顺序。,七、交流发电机与调节器的使用和维护,交流发电机与调节器的使用注意事项交流发电机与调节器的维护,1、交流发电机与调节器的使用注意事项,交流发电机与调节器的结构简单，维护方便，若正确使用，不仅故障少而且寿命长；若使用不当，则会很快损坏。因此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，否则会烧坏二极管；3） 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；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，
29、不应再连续运转,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.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；,2、交流发电机的故障分析,发动机运转时，充电系的工作情况是由电流表或者是充电指示灯显示的。出现故障一般有：不充电、充电电流过大、充电电流过小、充电电流不稳定等。,交流发电机与调节
30、器的维护,所以交流发电机在使用中，应定期进行以下检查：1查发电机驱动带2检查导线的联接3检查运转时有无噪声4检查是否发电,查发电机驱动带,检查驱动带的外观：用肉眼观看应无裂纹或磨损现象，如有则应更换。检查驱动带的挠度：用100N的力压在带的两个传动轮之间，新带挠度约为510mm,旧带约为714mm。,检查导线的联接,（1）接线是否正确；（2）接线是否牢靠；（3）发电机输出端接线螺丝必须加弹簧垫。,检查是否发电,（1）观察充电指示灯的熄灭情况：若充电指示灯一直亮着，说明发电机或调节器有故障，也可能是充电指示灯线路有故障，应及时维修。（2）用万用表直流电压档测量电压：在发电机未转动时测量蓄电池端电压，并记录下来，起动发动机并将转速提高到怠速以上转速，测量蓄电池端电压，若能高于原记录，说明发电机能发电，若测量电压一直不上升，说明发电机或调节器有故障，应及时维修。,发电机拆下解体检修,当发现发电机或调节器有故障需要从车上拆下检修时，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。,
