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1、第二章 发电机及其调节器,第一节 概 述,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，主要作用是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。,调节器的作用是在发电机的转速和负荷变化时，自动调节发电机输出电压的平均值不超过规定值。,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.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
2、；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。,一、组成,交流发电机结构图,第二节 发电机的构造,交流发电机的分解图,1、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。当发电机工作时，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。使两块爪极形成 N极和S极，从而形成犬牙交错的磁极并沿圆周方向均匀分布。发电机的磁极对数多为6对。,二、构造,转子组成,1-滑环，2-轴，3-爪极，4-磁轭，5-激磁绕组,2、定子,定子又称电枢，用以产生交流电动势，它由定子铁芯和定子绕组
3、组成。定子铁芯槽内嵌入三相对称定子绕组。定子绕组的连接方式有两种。,每相绕组的线圈个数与磁极对数相等。三相绕组的线圈个数和每个线圈的匝数相同。每个线圈的节距必须相同。节距等于N、S极距。三相绕组的首端A、B、C在定子槽内的排列须间隔120电角度。,3、整 流 器,发电机的整流器，有六只硅整流二极管组成。其作用是：将定子绕组产生的三相交流电转换为直流电；其次阻止蓄电池电流向发电机倒流，避免烧坏发电机。,整流器的硅二极管根据引线的极性不同分为正极管和负极管两种类型:1.正极管:引线为二极管的正极，外壳为负极。2负极管:引线为二极管的负极，外壳为正极。,整流器总成有多种、有半圆形、马蹄形、圆形、方形
4、等。,4、端盖与电刷总成,在后端盖上装有电刷组件，电刷组件包括电刷、电刷架和电刷弹簧等。,三、装配关系,1、内搭铁发电机：如果发电机电刷组件的两个“磁场”接线柱中，有一个直接搭铁，另一个接调节器，就称这种发电机为内搭铁发电机。,2、外搭铁发电机：如果发电机电刷组件的两个“磁场”接线柱都绝缘，并且有一个通过开关接电源，另一个接调节器，就称这种发电机为外搭铁发电机。,一、交流电动势的产生,发电机利用电磁感应原理产生交流电动势。,第三节 发电机的工作原理,二、磁场分布,三、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。,当二极管的外加电压为正向
5、电压时，呈低阻抗，处于“导通”状态。当外加电压为反向电压时，呈高阻抗，处于截至状态。,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,四、中性点的电压,UN=1/2 U,五、激励方式,交流发电机采用他激和自激结合的激磁方式，当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，称为他激；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，称为自激。电压建立过程采用他激的原因：发电机磁极剩磁太弱；整流二极管有0.60.7V的死区电压。,一、输出特性 发电机对外供电时，其端电压达到额定值时（即U=C时)，I
6、=f(n)的曲线。,1.发电机达到额定电压时的最低转速定为空载转速n1，常用来作为选择发电机与发动机速比的主要依据。,第四节 交流发电机的特性,2.发电机输出额定电压和额定电流时的转速为满载转速n2。3.当发电机转速达到一定值之后，发电机的输出电流不再随转速升高而增加，此时电流又称发电机的最大输出电流值。,二、空载特性,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。,三、外特性,n=C时，U=f(I)的曲线。随着发电机的输出电流增加，使得发电机的内压降增大，引起端电压下降。,当端电压下降较多时，由于磁场电流减小，引起磁场减弱，因而使发电机的电动势减小，导致端电压
7、进一步下降。当发电机的输出电流增大较多时，随着电枢反应增强，导致定子绕组中的感应电动势下降，引起端电压进一步下降。,通过以上分析可以发现，在转速变化时，交流发电机端电压有较大变化；在转速恒定时，由于输出电流的变化对端电压也有很大的影响。因此，实际使用中交流发电机必须配用电压调节器。,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,第五节 调节器概述,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,调节器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
8、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。,1-蓄电池 2-发电机3-磁场绕组 4-磁化线圈,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。,一、电磁振动式电压调节器的基本结构原理,第六节 电磁振动式电压调节器,二、双级电磁振动电压调节器的工作过程,0 电压建立过程，他激，随 的升高而升高，闭合，开启；开始自激，并开始充电，闭合，开启；但未达到节压值，闭合，开启，自激，所以、均上升；,达到节压值，为一级节压阶段，振动，开启，随 的升高 平均值下降 稳定；失控区，、均开启，随 的升高、继续上升；,为二级节压阶段，开启，振
9、动，随 的升高 平均值下降 稳定在新的规定值；发电机的极限转速 与转子的剩磁有关，正常工作时调节器处于二级节压阶段。,一、晶体管调节器的工作原理,由于汽车发电机有内搭铁型与外搭铁型之分，与之匹配的晶体管调节器也有内搭铁型与外搭铁型两类。内、外搭铁型晶体管调节器的基本电路分别为：,第七节 电子调节器,晶体管调节器实例,晶体管调节器的优点,结构简单、重量轻、工作可靠、故障少；调节精度高；无需维护；使用寿命长；能适应大功率发电机的要求；对无线电干扰小。,二、集成电路调节器,集成电路调节器实例,集成电路调节器的优点,电压调节精度高；耐用、耐振；体积小、重量轻；可与发电机电刷制成一体，直接装于发电机后端
10、盖上，减少了外部接线。,中性点电压：UN=1/2 U,一、带中性点的发电机,第八节 典型发电机及调节器介绍,二、利用中性点电压控制充电指示灯继电器的双联电磁振动调节器,三、九管发电机,磁场二极管的作用：控制充电指示灯和提供磁场电流,四、十一管交流发电机,中性点二极管的作用：,发电机中高速时，利用中性点的电压增加发电机的输出电流，从而提高了发电机的输出功率。,五、无刷发电机,爪极式,永磁式,六、磁场内、外搭铁式发电机,磁场内搭铁式发电机,磁场外搭铁式发电机,一、整机检测,1、用万用表检测各接线柱之间的电阻值2、整机性能检测3、用示波器观察输出电压波形,第九节 发电机的检测,1、磁场绕组的检测,二
11、、发电机零部件的检测,2、定子绕组的检测,3、二极管的检测,1.用万用表的二极管挡检测。二极管正向电压应不大于0.7V，反向应截止。2.用万用表的（R 1）档，检查二极管的极性和质量。,4、电刷总成的检测,电刷及电刷架应无破损或裂纹，电刷在电刷架中应能活动自如，无卡滞现象。电刷长度也称电刷高度，应不低于原长的二分之一，否则应更换。,一、双级电磁振动式调节器的检查与调整,1、检修(a)触电是否被氧化、烧蚀，可用白金砂条磨平并于清理，当触点严重烧蚀，应用锉刀锉平，不易修复时应更换。(b)检查电阻是否烧断以及线圈有无短路、断路等故障。电阻的数据是否符合标准。,第十节 调节器故障的检测与调整,、测试与
12、调整,二、电子调节器的测试,电子调节器的识别,线路连接无误后闭合开关，如果指示灯L1亮、L2灭，表明调节器适用于外搭铁发电机；如果指示灯L1灭、L2亮，表明调节器适用于内搭铁发电机；如果指示灯L1和L2都亮，表明调节器调节值过低或调节器已经损坏。如果指示灯L1和L2都不亮，表明蓄电池电压过低或开关已经损坏。,用连续可调直流电源检测节压值,首先调节电源电压低于调节器标称电压（12V或24V）接通开关，正常情况下只有一个指示灯亮 如果指示灯L1亮、L2灭，表明调节器适用于外搭铁发电机 如果指示灯L1灭、L2亮，表明调节器适用于内搭铁发电机。,随后慢慢调高直流电源电压，亮的指示灯越来越亮。电源电压调
13、高到一定值时，原来亮的指示灯突然变暗、原来不亮的指示灯也亮了，此时的电源电压就是调节器的调节电压。,如果电源电压较低时，两个指示灯亮度几乎一样，说明调节器有故障或调节电压过低；如果电源电压高于调节电压最大值（14.5V或29V）时，两个指示灯状态没有变化，即原来亮的指示灯没有变暗、原来不亮的指示灯仍然不亮，说明调节器有故障或调节电压过高。,第十一节 发电机充电系的使用,一、常见故障 充电系不充电；充电系充电电流过小；充电系充电电流过大；充电系充电电流不稳。,二、不充电故障的诊断方法,1.故障现象 2.故障原因,3.诊断方法检查皮带松紧度（拇指按皮带）。检查充电电路和激磁电路（停车检查，用试灯法；若电路中没有晶体管元件可用试火法）。,检查调节器（控制车速在中速以下，用短路法）。检查发电机激磁绕组和电刷（停车，试火法；吸力法）。检查发电机的发电情况（控制车速在中速以下，用短路法；试灯法）。,
