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1、第三章 硅整流发电机,第一节 硅整流发电机的结构与型号第二节 硅整流发电机的原理及特性第三节 硅整流发电机的检修与性能测试第四节 电压调节器及电源线路连接,一、硅整流发电机的结构 硅整流发电机主要由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇及皮带轮、电刷及电刷架等6个部分组成。1.转子 转子的作用是产生旋转磁场，其结构如图3-1所示。转子轴上压装有导磁铁心(也称磁扼)，铁心上绕有励磁绕组，两块爪极压装在转子轴上并与铁心压紧，绕组的两端线引出后，分别焊接在两个彼此绝缘的滑环上。电刷与发电机滑环紧密接触。当电刷与电源接通时，励磁绕组有电流通过，产生磁场。两块爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极。,第一
2、节 硅整流发电机的结构与型号,下一页,于是在转子的表面形成了N,S极相互交错的六对磁极，磁极的分布，见图3-2。2.定子 硅整流发电机的定子又叫电枢，它的作用是产生三相对称交流电。定子由铁心和绕组两部分组成。铁心由圆环状相互绝缘的硅钢片叠成，其内圆有沟槽，定子绕组就嵌装在沟槽内。JF1522A型发电机的结构，如图3-3所示。三相绕组的形状、尺寸完全相同，对称地安装在定子铁心的槽内，三相绕组一般为星形连接形式。3.整流器,第一节 硅整流发电机的结构与型号,下一页,上一页,第一节 硅整流发电机的结构与型号,整流器的作用是将电枢绕组产生的三相交流电转换成直流电。硅整流发电机的整流器一般是由六只二极管
3、组成的三相桥式整流电路。整流二极管的外形如图3-4所示。二极管的外壳和中心引线分别是它的两个电极。按中心引线极性的不同，二极管有两种形式:一种是中心引线为二极管的正极，称正极管;另一种是中心引线为二极管的负极，称负极管。便于区分，正极管管壳的顶部涂有红色标记，负极管则涂有黑色标记。负极管压装在后端盖上，正极管压装在元件板上。元件板与后端盖绝缘并通过与后端盖绝缘的螺栓引出，作为发电机的火线接线柱，标记为“电枢”或“+”。元件板由铝合金材料制成，以利散热，它固定在后端盖内。,下一页,上一页,第一节 硅整流发电机的结构与型号,有些发电机将同一极性的整流元件直接制作在一块散热板上，制成如图3-5所示的
4、整体式整流器。这种形式的整流器只要有一只二极管损坏，整个整流器即报废，但整体式整流器更换维修方便，因而应用也较广泛。4.前、后端盖 前、后端盖上均有轴承座孔，用于安装转子轴承以支撑转子。两端盖分别有挂脚，利用挂脚和调整臂将发电机安装固定在发动机上，改变调整臂的固定位置可以调整传动皮带的松紧程度。前后端盖用铝合金材料制成，铝合金是非导磁材料，它既可以防止漏磁，又具有良好的导热性能，有利于散热。,下一页,上一页,5.电刷及电刷架 电刷架安装在后端盖上。两电刷分别装在电刷架的两个方形孔内。电刷用石墨粉压制而成，带有一条多股铜质引线。电刷外端装有弹簧，依靠弹簧使电刷与滑环紧密接触。电刷架结构有两种形式
5、，一种是拆装电刷在外部进行，另一种是拆装电刷必须在发电机内部进行。两电刷的引线分别接后端盖上的两个接线柱，按接线柱形式的不同，发电机被分成内搭铁和外搭铁两种形式。其中，内搭铁式发电机的一个接线柱与后端盖绝缘，称为“磁场”接线柱，标记“磁场”或“F，另一接线柱与后端盖直接接触(搭铁)，称为“搭铁”,下一页,上一页,第一节 硅整流发电机的结构与型号,接线柱，标记“搭铁”或“-”。外搭铁式发电机的两接线柱都与后端盖绝缘，分别标记F1、F2。工作时，励磁绕组的一端须经调节器在发电机外部搭铁。两种发电机励磁绕组的接法见图3-6。6.风扇及皮带轮 风扇一般用低碳钢板冲压而成，在发电机工作时，对发电机强制通
6、风冷却。皮带轮一般用铸铁或铝合金铸造而成，有双槽和单槽之分。二、硅整流发电机的型号根据JB 1546-1983的规定，汽车发电机型号由以下五部分组成:,下一页,上一页,第一节 硅整流发电机的结构与型号,.产品代号由两个或三个汉语拼音大写字母构成(见表3-1)。.分类代号发电机以标称电压分类(见表3-2)。.分组代号功率等级代号，用一位阿拉伯数字表示(见表3-3)。.设计序号表示产品设计的先后顺序，用阿拉伯数字表示。.变形代号硅整流发电机的变形代号依发电机调整臂位置确定，从驱动端看，调整臂在中间不加标记;在右侧用“Y表示;在左侧用“Z表示。,下一页,上一页,第一节 硅整流发电机的结构与型号,返
7、回,上一页,第一节 硅整流发电机的结构与型号,如桑塔纳、奥迪100轿车用发电机型号为JFZ1913Z。表示该发电机为整体式交流发电机，标称电压为12V，功率大于1000 W，第13次设计，调整臂在左侧。,一、发电原理 硅整流发电机的三相定子绕组是对称的。即每相绕组的个数及每个线圈的匝数都相等，绕组的绕法也相同，且按相同的规律分布在定子铁心的槽中，它们之间互差120电角度，绕组的接法见图3-7(a)。发电原理如下:当励磁绕组有电流通过时，转子的两块爪极被磁化，形成了N,S极相互交错的三对磁场。发电机工作时，磁场同时旋转。于是，定子三相绕组与磁场发生相对运动，定子绕组切割磁场磁力线，产生感生电动势
8、。三相定子绕组所产生的感生电动势是频率相同、最大值相同、相位相差120。的三相对称正弦交流电动势。,第二节 硅整流发电机的原理及特性,下一页,三相交流电动势分别用eA、eB、eC表示，其瞬时值方程为:式中:Em每相电动势的最大值;E每相电动势的有效值;w角频率(,f为交流电的频率，与发电机的转速成正比)。硅整流发电机每相绕组产生的交流电动势的有效值与发电机的转速和磁通的乘积成正比，可表示为:,第二节 硅整流发电机的原理及特性,下一页,上一页,式中:C1电机常数(与发电机的结构有关);n发电机转速;磁场磁通。发电机的三相绕组与整流器连接在一起时，三相绕组向整流器输出三相交流电，发电机输出的交流电
9、压uA,uB,uC也是对称的，电压波形见图3-7(b)。二、整流原理 1.二极管的导通原则 整流器的作用就是利用二极管的单向导电性，通过三相桥式整流电路，将电枢绕组产生的三相交流电转换成直流电。,下一页,上一页,第二节 硅整流发电机的原理及特性,硅二极管具有单方向导电特性，只要二极管正极的电位交于负极电位，管子呈低电阻，处于“导通”状态，反之管子呈交电阻，处于“截止”状态。电枢绕组输出的三相交流电，在某一瞬间，有一相电压最高，同时还有一相电压最低，接在电压最高的相线上的正极管获得正向电压导通。同时，接在电压最低的相线上的负极管也获得正向电压导通(此时相线上的电位低于接地电位，或者说，接地电位高
10、于该相线电位，因而该二极管导通)。其余四个二极管皆因承受反向电压而截止。由于这两个二极管的导通，整流器的“+”端电位最高，“-”端电位最低，将发电机两相线之间的电压(线电压)加在负载R上。,下一页,上一页,第二节 硅整流发电机的原理及特性,2.整流器工作过程不同形式的发电机，整流器二极管的数量也不同，下面分别介绍整流器工作过程与作用。(1)普通(六管)整流器普通整流器见图3-7(b)。整流过程为:在t1t2时间内，A相电压最高，B相电压最低，因而二极管V,VQ导通。电流由A点V负载RV4B点。在t2t3时间内，A相电压仍最高，但此时C相电压最低，故V1,V6导通，电流由AV1负载RV6B;在t
11、3t4时间内，V3,V6导通;在t4t5时间内，V3、V2导通。依此类推，六只二极管两两轮流导通，于是，将电枢绕组产生的,下一页,上一页,第二节 硅整流发电机的原理及特性,三相交流电转换为直流电，向负载R供电。输出电压波形如图3-7(c)所示。发电机经整流后的直流电压与每相电动势的有效值成正比，可表示为:式中:C为电机常数。有些硅整流发电机把中性点用导线引出，接在中性点接线柱(一般用“N标记)上。这一电压常用来控制充电指示灯或某些继电器。中性点输出的整流原理如下(见图3-7)。在0t2时间内，由于V4导通，中性点负载的电流由三相绕组中性点中性点负载RN搭铁发电机“-”VQ发电机B相首,第二节
12、硅整流发电机的原理及特性,下一页,上一页,端构成回路，将uB反向加在RN上。在t2t4时间内，导通的V6，将uC反向加在RN上;在t4t6时间内，导通的V2，将uA反向加在RN上，即导通负极管将与其相接的那相电压反向加在中性点负载上，其输出波形见图3-7(d)。显然中性点电压UN的平均值是发电机输出电压的一半。(2)九管整流器九管整流电路见图3-8，它是在六管整流器的基础上增加了三只较小功率的正极管，形成了两个三相桥式整流电路，且独立整流，由三只小功率正极管与三只负极管构成的整流器用来输出发电机的励磁电流，因此三只小功率正极管被称为励磁二极管。,下一页,上一页,第二节 硅整流发电机的原理及特性
13、,采用九管整流器的目的是用来控制充电指示灯，原理是:.发电机不发电或其电压低于蓄电池时，发电机励磁电流由蓄电池通过点火开关SW,充电指示灯L，经电压调节器，到发电机励磁绕组，充电指示灯被点亮，表明发电机不对蓄电池供电。.当发电机电压达到或超过蓄电池端电压时，B+与D+电位相同，发电机开始对蓄电池充电，这时，发电机励磁电路变为:发电机D+电压调节器发电机励磁绕组搭铁一发电机负极构成回路。.充电指示灯熄灭，表明发电机对蓄电池充电。(3)带中性点整流管的整流器某些发电机在其中性点和发电机正、负极间分别接一个较小功率的整流二极管，见图3-9。,下一页,上一页,第二节 硅整流发电机的原理及特性,其作用是
14、对中性点处的高次谐波进行整流，将其输出电流叠加在输出端，以提高发电机的输出功率。实践证明，发电机接入中性点二极管后，当发电机转速达到5000r/min时，功率可提高10%15%。三、硅整流发电机的特性输出特性 1.输出特性 输出特性是指在发电机端电压保持额定值不变的情况下，输出电流与转速之间的关系。硅整流发电机的输出特性曲线如图3-10(a)所示。n1是发电机不带负载的情况下，刚刚达到额定电压时的转速，叫空载转速。n2是发电机在额定电压下，输出电流也达到额定值时的转速，,第二节 硅整流发电机的原理及特性,下一页,上一页,叫满载转速。由输出特性曲线可以看出:.当发电机转速大于空转转速n1时，才能
15、在额定电压下向负载供电。.当发电机转速等于满载转速n2时，发电机愉出额定功率。.当发电机愉出电流达到一定值后，愉出电流不再随负载的增加和发电机转速的增高而增大，而是保持基本恒定(该电流值叫发电机的最大愉出电流)。由此可以看出，硅整流发电机自身具有限制最大电流愉出的能力。2.空载特性,第二节 硅整流发电机的原理及特性,下一页,上一页,空载特性是指发电机空载时，输出电压与转速之间的关系。硅整流发电机的空载特性曲线如图3-10(b)所示。由空载特性曲线可以看出，发电机空载时，随转速增加，端电压急剧增加。所以，发电机在高速运转时，若突然失去负载，端电压会大幅度增高，容易损坏电子元件或烧坏用电设备，因此
16、发电机的输出线路必须连接牢固。3.外特性 外特性是指发电机转速一定时，端电压与输出电流之间的关系。图3-10(c)是硅整流发电机在n1、n2、n3三种情况下的外特性曲线。由该曲线可以看出:,下一页,上一页,第二节 硅整流发电机的原理及特性,第二节 硅整流发电机的原理及特性,.发电机转速不同，端电压也不同，转速越高，端电压也越高。.当发电机输出电流达到一定值时，再继续减小电阻，输出电流反而减小。由此也可以看出硅整流发电机自身具有限制最大电流输出的能力。,返 回,上一页,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,一、硅整流发电机的拆卸、检修与装配 1.硅整流发电机的拆卸 以JF 1522A型发电机为例
17、，拆卸顺序如下:.拆下电刷架紧固螺钉，取出电刷组件。.拆下接线柱螺母，拆下防护罩固定螺钉，取下防护罩。.拆下前后端盖紧固螺检，将前、后端盖分开(在分开之前将前后端盖及定子铁心作一记号，用于装配时对准原位置)。.将转子夹在台虎钳上(钳口应垫铅板或木块)，拆下皮带轮紧固螺母，取下皮带轮、风扇、隔圈、半圆键，将前端盖与转子分离。.拆下前轴承盖，取出前轴承。,下一页,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,.拆下整流器组件与定子绕组的连接螺检，拆下中性点连接线线端螺母，将定子与后端盖分离。2.硅整流发电机的检修 经诊断，若故障在发电机内部，可按上面的步骤，将发电机解体，对有故障零部件进行检修。以JF15
18、22A型发电机为例，检查、维修的方法、步骤如下。(1)转子的检修 1)直观检查.转子折下以后，检查滑环在转子轴上是否松动或位移，若发现，可用环氧树脂胶或504胶重新粘牢。,下一页,上一页,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,粘接时应注意清除接触面的油污，并注意滑环在转子轴上的位置，以保证发电机修复后滑环与电刷准确接触。如果滑环表面严重烧蚀，可用“00”号砂纸打磨平整。.检查励磁绕组的引线是否折断、绝缘有无破损、引线与滑环焊接处是否断开。发现故障，予以维修。如发现励磁绕组引线断开，可取一段同直径导线，将连接部位刮净纹合后，用锡焊牢，并进行绝缘处理。2)用万用表或试灯检查 用万用表检查 用万用表
19、测两滑环间的电阻(见图3-11)应为4 SL左右。,下一页,上一页,下一页,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,若电阻为，表明励磁绕组断路;若0R4SL，表明励磁绕组部分短路。如图3-12所示，用万用表Rx10k档分别测两滑环与转子轴的电阻，电阻值应为。否则说明励磁绕组绝缘不良(如果励绕组与滑环已完全断开，只表明滑环与转子轴的绝缘情况)。试灯检查 如图3-13所示，用220V照明电和220 V灯泡接成的试灯测试。试灯的一端接转子轴，另一端分别接两滑环。若试灯完全不亮，证明励磁绕组绝缘良好。试灯亮，说明励磁绕组绝缘不良(励磁绕组与滑环未完全断开)。确认励磁绕组短路、断路或绝缘不良时，须重新绕制
20、励磁绕组。,上一页,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,(2)定子的检修 1)直观检查.检查绕组外露部分导线有无断路，绝缘有无损坏。.若有断路，可将断路处的导线两端头刮净，取同样直径一段导线，搭接在断路处焊牢。焊剂用松香酒精焊膏或单用松香皆可，不得使用酸性焊膏。.焊接完毕后，进行绝缘处理:先用布带包扎，然后涂绝缘漆烘干。2)用万用表测量.侧定子三相绕组的通路断路。万用表的一表笔接三相绕组的中性点，另一表笔分别接绕组的三个首端(见图3-14)。,下一页,上一页,电阻值应接近0且相等。如果有一相电阻值为无穷大，则该相断路。因绕组的电阻值很小，在侧量绕组的电阻值时，用数字式万用表显示更为清楚。.侧
21、量三相绕组与铁心的绝缘情况。将万用表的一表笔接定子铁心，另一表笔接任一绕组的首端(见图3-15)，如指示无穷大，说明绕组绝缘良好。如指示为零或电阻很小，说明至少有一相绕组搭铁。.判断搭铁绕组。将中性点烫开，使三相绕组导线分离。然后将万用表的一表笔接定子铁心，另一表笔分别接三个绕组的首端(见图3-16)，如测得某一相电阻为零或电阻极小，说明该相绕组已搭铁或绝缘不良。,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,下一页,上一页,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,对搭铁绕组仔细观察，发现搭铁部位，可做应急包扎绝缘处理。如不能处理，或定子绕组已烧坏发黑，应折除重绕。.绕组之间绝缘的侧量。烫开三相绕组的中
22、性点，将万用电表的一表笔接一相绕组的首端，另一表笔分别接其余两个绕组的首端，正常值应为ac。如某次侧得的阻值为零或有一定数值，说明该两相绕组短路或绝缘不良。.定子绕组的重新制作。首先折除旧绕组，并将线槽清理干净。同时记录每相绕组线圈的个数，每个线圈的匝数、导线线径及绕组的安装位置等参数。按原参数重新绕制线圈，在定子槽内垫一层复合聚醋膜，再把线圈嵌装于定子槽内，用竹楔楔紧，最后浸漆烘干。,下一页,上一页,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,(3)整流器的检修 1)正极管的测量见图3-17(a).将万用表拨到Rx1档，红表笔接元件板，黑表笔分别接三只管子的引线，侧得的电阻值应为810;.万用表拨
23、到Rx1K档，黑表笔接元件板，红表笔分别接三只管子的引线，侧得的阻值应为10k以上。.若某整流管两次侧得的电阻值都为零，表明该整流管已击穿损坏。.若两次侧得的电阻值均为无穷大，表明该整流管已断路损坏。2)负极管的测量见图3-17(b).用万用表Rxl档，黑表笔接后端盖，红表笔分别接三只整流管的,下一页,上一页,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,引线，电阻值应为810;.万用表拨到Rxl K档，红表笔接后端盖，黑表笔分别接三只整流管的引线，电阻值应在10k以上。.若某整流管两次侧得的电阻值都为零，表明该整流管已击穿损坏。.若两次侧得的电阻值均为无穷大，表明该整流管已断路损坏。3)整流管的更换
24、对于整体式整流器，一旦发现有整流管损坏，须更换整个整流器。对压装整流管式整流器，若有整流管损坏，可按图3-18的方法更换整流管。3.发电机的装配,下一页,上一页,发电机各部件经检修均合格后，即可进行总装配。在装配过程中，应注意绝缘垫片和小零件如弹簧、塾圈等)不可溃漏按拆卸时的相反顺序讲行:.将整流器组件装回后端盖，用万用表检查散热板与端盖间的绝缘情况。.将定子部分套在后端盖上，连接好整流器与定子绕组的接线，连接好发电机“+”、N”等接线柱的连接。.将前端盖装在转子轴上，将转子夹紧在台虎钳上(钳口可垫铅板或木块)，在转子轴驱动端装回半圆键、隔圈、风扇、皮带轮，规定力矩拧紧皮带轮紧固螺母。,第三节
25、 硅整流发电机的检修与性能测试,下一页,上一页,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,.将后端盖和定子部分装到转子轴上(注意对正挂脚)，拧上端盖连接螺检(注意顺序、分23次拧紧，在拧紧过程中，注意应使转子灵活转动)。.将防护罩装回后端盖。.装回电刷架、电刷、弹簧，连接好电刷与磁场接线柱二、硅整流发电机的性能测试 经解体维修的硅整流发电机，在装配完毕后，应首先进行外观检查，再用万用表测量接线柱之间及接线柱与外壳之间的电阻值，以初步鉴定维修质量。最后，还应对发电机进行性能测试试验，检查发电机是否还存在故障。,下一页,上一页,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,硅整流发电机的性能主要通过发电机空载
26、和负载两个试验进行测试(以TQD-2型万能试验台为例)。1.硅整流发电机的空载试验(1)发电机的固定.将发电机放在龙门架平台上，调整平台高度，使发电机轴线与调速电机轴线在一条直线上。.用连轴器将调速电机输出端和硅整流发电机转子轴连接好。.将发电机夹紧。但注意用力不能过大，以免发电机变形损坏。.用手转动发电机转子，检查发电机转子转动是否灵活。如发现阻力过大，可进一步细调龙门架平台高度，直至发电机转子转动,下一页,上一页,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,灵活后，锁紧手轮。(2)试验线路的连接发电机试验的原理如图3-19所示，电路连接见图3-20(a)。.用附件F5将插孔39与发电机的“F2和
27、“+”两接线柱连接在一起。.用附件F5将插孔40,41连接在一起。.用附件F5将插孔35,37连接在一起(对于12V系列发电机)。.用附件F8将发电机的“F1”与“一”连接在一起(使发电机“一”接线柱与蓄电池负极经40插孔连接在一起)。(3)操作步骤发电机空载试验的操作见图3-20(b)。,下一页,上一页,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,.旋转开关27至低速档，并将量程开关65拨到01000r/min档。.接通交流电源，转动调速电机调速手轮，使发电机转速逐步升高。电压表指示也不断升高。.当电压表指示达到12V时，拔出附件FS，断开插孔35与37的连接，使发电机自励发电。.继续提高发电机转
28、速，使电压表指示稳定在14 V，记下此时的发电机转速。该转速即为发电机的空载转速。性能良好的发电机空载转速应符合要求(常见发电机的空载转速见表3-14。JF1522A发电机应不大于1100 r/min,JF152V发电机应不大于1150r/minx).试验完毕，反向转动调速手轮，将发电机转速降至最低。,下一页,上一页,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,即为发电机的空载转速。性能良好的发电机空载转速应符合要求(常见发电机的空载转速见表3-4。JF1522A发电机应不大于1100 r/min,JF152V发电机应不大于1150 r/minx).试验完毕，反向转动调速手轮，将发电机转速降至最低。
29、2.硅整流发电机的负载试验(1)发电机的固定发电机的固定与空载试验相同。(2)试验线路的连接负载试验的原理如图3-21所示，试验线路连接如图3-22所示。.用附件F5连接插孔40与插孔41。.用附件F4将连接插孔39、发电机“+”接线柱和调节器“+”接线柱。,下一页,上一页,.用附件F8连接发电机“F2”接线柱与调节器“F”接线柱。.用附件F8连接发电机“F,”接线柱与“-”接线柱。.用附件F5连接插孔35与37。(3)操作步骤发电机负载试验的操作见图3-23。.先转动可变电阻手轮，将可变电阻阻值调至最大。.将开关27旋至低速档，量程开关65拨至01000r/min档。.转动调速手轮，将发电机
30、转速逐步升高，使其电压稳定在14 V上。.拔掉附件Fs，断开插孔35与37的连接(这时发电机开始自励发电)。.用附件FS连接插孔37与38(发电机愉出端与负载接通)。,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,下一页,上一页,.将开关27旋至高速档，量程开关65拨至05000 r/nun档。.继续提高发电机转速，同时调节可变电阻手轮，使发电机愉出电流不断增大。.不断调节发电机转速和可变电阻阻值，使电流达到额定值，电压达到14V。记录此时的转速(为发电机的满载转速)。若满载转速不超过规定值，说明发电机性能良好(JF1522 A不大于2500 r/min,JF152V不大于2200 r/min)。.试
31、验完毕，将调速电机转速调至最低，可变电阻阻值调至最大，最后断开交流电源。,第三节 硅整流发电机的检修与性能测试,返 回,上一页,第四节 电压调节器及电源线路连接,一、电压调节器的基本原理与类型 1.电压调节器的基本原理 汽车在运行过程中，发动机转速变化范围很大，由于发电机与发动机的传动比是固定的，所以发电机的转速将随发动机转速的变化而变化，发电机的端电压也将随发动机的转速变化而在很大范围内变化。发电机在对用电气设备供电和向蓄电池充电时，都要求其电压稳定，因此必须对发电机的输出电压进行调节，使之保持在某一数值上基本不变。由于发电机的输出电压U=Crcc，对某一台发电机，C是常数。在工作过程中，转
32、速n是不断变化的，要使发电机端电压保持不变，,下一页,可以通过改变磁通少的大小来进行调节，而磁通的大小是由励磁电流决定的。因此，当发电机转速增高时，可以减小励磁电流使磁通减小，保持发电机的输出电压不变;反之，当发电机转速降低时，增大励磁电流。因此电压调节器的作用就是在发电机转速变化时，自动改变励磁电流的大小，使发电机输出电压保持不变。2.电压调节器的类型 电压调节器分为触点式和电子式两类，触点式又有双级式和单级式之分，电子式又分为晶体管式与集成电路式两种。触点式调节器存在着以下缺点:.触点间存在电火花，触点容易烧蚀、故障多，且产生无线电干扰。,第四节 电压调节器及电源线路连接,下一页,上一页,
33、第四节 电压调节器及电源线路连接,.由于动铁的机械惯性和磁滞惯性较大，工作频率低，愉出电压脉动大。.结构复杂、体积大。为克服触点式调节器的上述缺点，现代汽车上广泛使用电子式调节器。二、触点式电压调节器 1.双级触点式调节器 FT61型双级触点式调节器的结构及电路连接情况如图3-24所示。(1)FT61型调节器的结构调节器的磁扼与铁心铆固在一起，铁心上绕有磁化线圈，动铁一端的上、下各有一片触点(称为活动,下一页,上一页,第四节 电压调节器及电源线路连接,触点)，活动触点与低速触点支架的触点组成了低速触点K1，与搭铁触点组成了高速触点K2，动铁的另一端用弹簧拉紧，使K，为常闭触点，K2为常开触点。
34、调节器上有加速电阻R1、附加电阻R2和温度补偿电阻R3。有火线接线柱“B;(或“+”)和磁场接线柱“F以及底板上的搭铁螺钉。(2)有关元件的作用及调节器的工作过程 1)有关元件的作用触点式调节器中三个电阻的作用分别是:.加速电阻R1用来加快触点工作时的振动速度，减小愉出电压的脉动性。.补偿电阻R3用来减小温度变化对调节电压的影响。,下一页,上一页,第四节 电压调节器及电源线路连接,当环境温度变化时，使发电机愉出电压随温度的变化相对减小。.附加电阻R2的作用是，在触点处于不同位置时，调节发电机励磁回路的电阻，以调节励磁电流的大小，使发电机愉出电压保持在调节电压值上不变。2)调节器的工作过程双级触
35、点式调节器的调节电压分为两级，分别对应较低转速和高转速，双级触点式调节器的工作过程，见图3-25。其工作过程分述如下:.当发电机端电压低于蓄电池端电压时，低速触点K1闭合，励磁电流由蓄电池供给(称为他励)，且励磁回路中无附加电阻，励磁电流较大，便于发电机较快建立电压。,下一页,上一页,第四节 电压调节器及电源线路连接,.当发电机端电压高于蓄电池端电压，但低于调节器的第一级调节电压时，K1仍闭合，且励磁电路不变，但励磁电流改由发电机自身供给(称为自励)。.随转速的升高，当发电机电压达到调节器的第一级调节电压后，低速触点K，不断地闭合、打开(但高速触点一直处于打开状态)，在K，打开时，励磁回路中串
36、入了加速电阻R1和附加电阻R2，使回路的电阻增大，励磁电流减小，以调节发电机输出电压。随发电机转速的升高，K1打开的时间相对延长，发电机的平均励磁电流减小，实现了将输出电压稳定在第一级调节电压上基本不变。.当发电机转速继续升高达到一定数值后，低速触点打开后不,下一页,上一页,下一页,上一页,第四节 电压调节器及电源线路连接,闭合，高速触点尚未开始工作，出现了一个失控的转速区域(称为失控区)，在该区域内，发电机电压随转速的升高而升高。.当发电机电压达到第二级调节电压后，高速触点K2投入工作，它不停地打开、闭合(低速触点则一直处于打开状态)，K2闭合时，将发电机的励磁绕阻被短接，励磁电流为零，转速
37、越高，K2闭合的时间相对越长，发电机的平均励磁电流越小，将发电机输出电压稳定在第二级调节电压上基本不变。在汽车运行过程中，调节器以2工作为主。双级触点式调节器适用转速范围大，触点火花小。但由于有两级调节值。其差值又必须很小(12V系列不超过0.5V,24V系列不超过1V)。,下一页,上一页,第四节 电压调节器及电源线路连接,因而高速触点的间隙很小，一般为0.20.4mm。给调整和维修都带来一定困难，且容易产生触点烧坏等故障。2.单级触点式调节器 图3-26是FT111型单级触点式调节器的线路图。FT111型调节器增加了一个退磁线圈L2。L2的一端与固定触点臂相连接，另一端通过退磁二极管V搭铁，
38、在触点K的两端还接入了电容器C。它只有一级调节电压，其电压调节原理与双级式调节器低速触点的工作情况相似。退磁回路的作用如下:.电路中接入Lz与V后，当触点断开时，发电机励磁绕组产生的自感电动势自励磁绕组搭铁端，经二极管V,L2回到磁场绕组另一端,第四节 电压调节器及电源线路连接,形成回路，使触点断开时的火花明显减弱。.由于退磁线圈Lz的作用是加快K的闭合。提高了触点的振动频率，减小了愉出电压的脉动性。.电容器C的作用是在触点断开时，感生电动势对电容器充电，使火花减小，延长了触点寿命，减小了无线电干扰。三、电子式电压调节器 电子调节器按所配套发电机励磁绕组的搭铁形式不同可分为内搭式和外搭铁式。按
39、元件的组合形式不同可分为分立元件式和集成电路式。分立元件式调节器就是将二极管、三极管、稳压管、电阻、电容等电子元件焊接在一块印刷线路板上，然后封装在外壳内。,下一页,上一页,第四节 电压调节器及电源线路连接,电子调节器种类繁多，但基本工作原理相同。都是根据发电机端电压的变化，使稳压管及时地导通或截止，进一步控制大功率晶体管饱和导通与截止，接通或切断发电机励磁电流，使发电机端电压保持不变。1.JFT106型调节器 JFT106型调节器是分立元件外搭铁式调节器。它与14V,750W发电机配套使用。调节电压为13.814.6V,CA1091等汽车装用该型号调节器。图3-27是JFT106型调节器与发
40、电机的连接及工作原理图。(1)元件的作用JFT106型调节器中各元件的作用分别是:V1是稳压二极管。它的击穿电压较高，发电机正常工作时，,下一页,上一页,第四节 电压调节器及电源线路连接,V1呈截止状态。当发电机高速运转突然失去负载或由于其他原因产生瞬时高压时，V1击穿导通，使发电机电压保持在V1的击穿电压不再上升，保护电子元件不被损坏。R1、R2构成分压器，R:是微调电阻。调整R:就可以改变调节器的调节电压值。C1、C2是电解电容器。用来降低V2的工作频率，同时也降低了大功率管V,的工作频率，以减小其功耗，延长其寿命。V2是温度补偿二极管。它是负温度系数元件，用来减小温度变化时调节器调节电压
41、的变化。V2是稳压二极管，当A点电压高于它的击穿电压时，就导通。,下一页,上一页,第四节 电压调节器及电源线路连接,低于它的击穿电压时，就截止。.三极管VQ在电路中起放大作用。.V5的作用是在V、饱和时，使V7可靠截止。.V7为大功率三极管，V6、V7组成了复合管，目的是增大放大倍数(可以把V6、V7当成一个三极管对待)。.V8为续流二极管。它与励磁绕组并联，用来保护晶体管V7不被击穿。当V7截止时，在励磁绕组中将产生很高的感生电动势，容易将V7击穿。当接入V8以后，使感生电流形成通路。感生电动势就不会升得很高，对V7起保护作用。R4是正反馈电阻。用来提高大功率管V7的翻转速度，降低它的,下一
42、页,上一页,第四节 电压调节器及电源线路连接,耗散功率。R5,R6,R7,R8为晶体管的偏置电阻，为晶体管设置合适的工作点。(2)调节器的工作原理闭合点火开关K,蓄电池为调节器供电。因A点电压低于从的击穿电压，V3截止。V4因无基极电流而处于截止状态。V6,V7饱和导通。励磁绕组有电流通过。励磁回路为:蓄电池+电流表点火开关“F2”接线柱励磁绕组“F1接线柱晶体管V7搭铁蓄电池。.当发电机端电压稍高于调节器调节值时，A点电压使V3击穿，V4由于基极电流的形成而导通，它的集电极电位降低，使V6、V7因无基极电流而截止，切断发电机的励磁电流，发电机端电压下降。,下一页,上一页,第四节 电压调节器及
43、电源线路连接,.当发电机端电压下降到稍低于调节电压时，A点电压低于V3的击穿电压，V3由导通变为截止，使V、截止，V6、V7饱和导通，接通励磁回路，励磁绕组又有电流通过。发电机端电压再升高。.当发电机端电压稍高于调节值时，V6、V7再截止，发电机端电压再下降。.由于V6、V7的反复饱和导通与截止，使发电机的端电压保持不变。2.JFT105型电子调节器 JFT105型电子调节器(见图3-28)，是分离元件内搭铁式的12V调节器。该调节器是国内早期产品，内部结构比较简单，与内搭铁式硅整流发电机配套，用在东风E Q 1090系列汽车上。,下一页,上一页,发电机的励磁绕组一端接调节器磁场接线柱，一端在
44、发电机内部搭铁。发电机的励磁电流由磁场继电器控制:闭合点火开关K,磁场继电器常开触点闭合，蓄电池为调节器供电。通过大功率晶体管的导通与截止，及时接通和切断励磁电流，使发电机端电压保持不变。当断开点火开关时，磁场继电器电流被切断，触点打开，励磁电流也被切断，避免了通过励磁绕组放电。3.集成电路调节器 集成电路式调节器一般是将集成电路与部分不便于集成的电子元件焊接在一起。其工作原理与晶体管调节器相同，这种调节器具有体积小、质量轻、调节精度高等优点，可将其装在发电机内部，,第四节 电压调节器及电源线路连接,下一页,上一页,第四节 电压调节器及电源线路连接,形成整体式发电机。四、电源系的线路连接 1.
45、解放C A 1092型汽车的电源系线路 该型汽车的电源系线路见图3-29。各回路分析如下:.充电回路发电机+电流表30A快速熔断片(位于熔断丝盒最下端，第14路)起动机主接线柱蓄电池+、蓄电池搭铁发电机-。.他励励磁回路蓄电池+起动机主接线柱30A快速熔断片电流表点火开关5熔断丝(熔断丝盒中第8路)发电机F2接线柱、励磁绕组、F1接线柱一调节器F接线柱、调节器内大功率三极管(饱和导通时)、调节器接线柱搭铁、蓄电池。,下一页,上一页,.充电指示灯回路在发电机电压较低时，充电指示被点亮，回路为:蓄电池+起动机主接线柱30A快速熔断片电流表一点火开关充电指示灯组合继电器L接线柱、常闭触点、搭铁蓄电池
46、-。在发电机中性点电压达到4.55.5V后，充电指示灯继电器的常闭触电将被打开，充电指示灯熄灭，表明发电机已正常工作。2.上海桑塔纳轿车的电源系线路 桑塔纳轿车的电源系线路如图3-30所示。线路图的上部为中央电器装置，标注“30,15,X”和“31”的是其中的四块相互绝缘的铜板，中央电器装置还插装了继电器和,第四节 电压调节器及电源线路连接,下一页,上一页,第四节 电压调节器及电源线路连接,熔断丝。该型汽车的电源系有以下特点:30”与蓄电池+、发电机B+直接连接，因此该线是常火线，不受任何开关控制，在电路图上与其接的端子均标P字母;“15”受点火开关D的第4掷控制，当点火开关处于1位(点火)或
47、2位(起动)时，该线带电，“15”用来接那些小容量的用电设备;X是通过点火开关D的第2掷，经中间继电器J59控制的，当点火开关处于2位时，J59的线圈通电，使其触点闭合，将“30和“X”接通，X”用来接那些大容量的用电设备;31”通过电路区位1处的导线搭铁。,返 回,上一页,表3-1 发电机产品代号,返 回,表3-2 硅整流发电机的分类代号,返 回,表3-3 硅整流发电机的分组代号,返 回,表3-4 硅整流发电机空载、满载转速,返 回,图3-1 转子的结构,返 回,图3-2 转子磁极分布,返 回,图3-3 JF1522A型发电机的结构,返 回,1-紧固螺母及弹普热圈;2-带轮;3-风扇;4-前
48、轴承盖;5-前端盖;6-半圆键;7-宗位套筒;8-前轴承(个封闭式);9-轴承蒸紧固螺栓;10-转子总成;11-后轴承(个封闭式);12-电刷;13-电刷架;14-定子总成;15一后端盖;16-正极管;17-负极管;18-绝缘板;19-搭铁散热板;20-绝缘散热板;21-防护罩;22-防护罩固宗螺钉;23-拉紧螺栓,图3-4 极管的外形及安装,返 回,(a)外形及表不符号;(b)安装不煮图,图3-5 整体式整流器,返 回,图3-6 励磁绕组的搭铁形式,返 回,(a)内搭铁式;(b)外搭铁式,图3-7 三相桥式整流器整流原理,返 回,(a)绕组榕法;(b)电压波形;(c)输出中压波形;(d)中性
49、点输出波形,图3-8 九管砖整流发电机原理电路,返 回,图3-9 带中性点整流管的整流器,返 回,图3-10 硅整流发电机的特性曲线,返 回,(a)输出特性;(b)空载特性;(c)外特性,图3-11 测量励磁续组的电阻,返 回,图3-12 测量励磁续组的绝缘情况,返 回,图3-13 用试灯检测励磁续组的绝缘情况,返 回,图3-14 判断定子续组有否断路,返 回,图3-15 检查定子续组与铁心的维缘情况,返 回,图3-16 判断定子搭铁续组,返 回,图3-17 二极管的测量,返 回,(a)正极管的测量;(b)负极管的测量,图3-18 二极管的拆装,返 回,(a)压入二极管;(b)压出二极管,图3
50、-19 硅整流发电机空载试睑原理,返 回,图3-20 硅整流发电机的空载试验,返 回,(a)电路连接;(b)试验操作,图3-21 硅整流发电机负载试睑原理,返 回,图3-22 硅整流发电机负载试睑电路连接,返 回,图3-23 硅整流发电机的负载试睑,返 回,(a)加载前操作;(b)加载操作,图3-24 FT61型双级触点式调节器,返 回,图3-25 双级触点式调节器的工作付程,返 回,图3-26 FT111型调节器,返 回,图3-27 JTFT106型调节器,返 回,图11-28 插腿式叉车,返 回,图3-29 解放CA1092型汽车的电源系线路,下一页,(a)原理图;,图3-29 解放CA1
