汽车电器发电机的原理与维修.docx

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汽车电器发电机的原理与维修

发电机原理与维修

学习目标

1掌握发电机的结构原理；

2掌握调节器原理；

1.交流发电机的作用、分类及型号

1）交流发电机的作用

交流发电机是汽车的主要电源，其功能是在发动起动后，把机械能转变成电能，在经整流把交流电变成直流电，给有用电设备供电，同时向蓄电池充电。

2）交流发电机的分类

汽车所使用的交流发电机种类繁多，分类方法也很多。

主要分类方法有以下几种：

（1）磁场绕组接地形式上分为：

内搭铁和外搭铁式。

（2）整流器二极管的数量上分为：

六管整流、八管整流、九管整流、十一管整流等。

（3）按发电结构上分为：

①普通交流发电机：

既无特殊装置，也无特殊功能与特点。

②整体式交流发电机：

内装电子调节器的交流发电机。

③带泵交流发电机：

带真空泵的交流发电机多用于少数的小型轻卡汽车。

④无刷交流发电机：

发电机没有电刷和集电环。

交流发电机的分类

3）交流发电机的型号

根据我国汽车行业标准QC／T73－93《汽车电气设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流发电机的型号组成如下：

第1部分为产品代号。

交流发电机的产品代号有JF、JFZ、JFB、JFW四种，分别表示交流发电机、整体式交流发电机、带真空泵交流发电机和无刷交流发电机。

第2部分为电压等级代号。

用1位阿拉伯数字表示，1－12V；2－24V；6－6V。

第3部分为电流等级代号。

第4部分为设计序号。

按产品的先后顺序，用阿拉伯数字表示。

第5部分为变形代号。

交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。

从驱动端看，Y表示右边，Z表示左；没有变形代号则表示无调整臂或调整臂处于中间位置。

如果发电机被驱动的旋转方向为逆时针，则最后一个字母为N。

车用交流发电机的电流等级代号

电流等级代号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

电流／A

≦19

20-29

30-39

40-49

50-59

60-69

70-79

80-89

≧90

2.交流发电机结构

发电机都安装在发动机机体上，靠皮带带动旋转发电。

目前国内外生产的交流发电机，其结构基本相同，都是主要由转子、定子、整流器、电刷架、前端盖、后端盖、皮带轮、风扇等组成（对于整体式交流发电机，内部还包含电压调节器）

交流发电机结构

1）转子

交流发电机的转子是用来建立磁场的，主要由两块爪极、励磁绕组、转子轴和滑环组成。

两块爪极压缩在转子轴上，在两块爪极的内腔装有导磁用的铁心，其上饶有励磁绕组。

励磁绕组的两端引线分别焊在两个彼此绝缘的两个滑环上（与轴绝缘）。

两个滑环与装在后转子组成

端盖上的两个电刷相接触。

这两个电刷引出的接线柱即为发电机的“F”（“磁场”）接线柱和“—”（“E”或“搭铁”）接线柱。

当发电机工作，两个电刷与直流电源接通时，便有电流通过励磁绕组（该电流称为发电机的励磁电流），在励磁绕组中生产磁场，使两块爪极被磁化为N极和S极，从而形成相互交错的N、S磁极，磁极的对数一般为4-8对，国产交流发电机的磁极对数多为6对。

转子磁场的磁力线分布与磁场电路原理如图2-23所示。

磁场电路原理

2）定子

（1）交流发电机中定子的作用是，切割磁力线并产生电流。

定子由铁芯和定子绕组组成。

铁芯由内圆带槽的环状硅钢片叠制而成，定子绕组由三相对称绕组绕成，安装在铁芯的内槽中。

定子结构

（2）定子绕组有星形（Y）和三角形（△）两种连接方式，目前汽车用的交流发电机多是星形接法，只有少数大功率发电机使用三角形接法。

因为定子绕组是三相绕组（即:

三根线绕成）所以定子绕组有六个抽头（三个是首头和三个尾头），在图3-29中分别用a,b,c表示三个首头或a、b、c表示三个尾头。

定子绕组

（3）定子每相绕组线圈的个数、每个线圈的匝

数、每根线的粗细都相等。

三个首头在定子槽

内有序排列并间隔1200，三个尾头连接在起

。

连接在一起的尾头被称为

定子的“中性点”。

当给转子通电后，磁场绕组内有电流经过就会产生磁（电生磁），同时爪极也被磁化产生磁场。

当皮带轮带动转子旋转时就会形成旋转磁场，定子绕组在转子的旋转磁场中会感应出三相交流电（磁生电）。

定子的中性点

3）整流器

（1）整流器的主要作用就是整流，即将定子绕

组产生的三相交流电变成直流电输出;另外，

还可阻止蓄电池的电向发电机倒流。

交流发电

机的整流器由六支大功率的整流二极管组成。

整流器

（2）六支二极管中三支是正二极管安装在正整流板上，另三支是负二极管安装在负整流板上。

在正整流板上有发电机电压输出柱“电枢柱”（有的称为“A”柱、“十”柱、或“B十”柱），负整流板与发电机外壳相连接，整流板也对二极管起到散热的作用。

整流二极管与整流板有的是焊接成为一整体，正极管为红色，负极管为绿色或蓝色，有的是用机械冲压在整流板上的。

整流器结构

（3）交流发电机定子三相绕组的三个首头，分

别连接在整流器正负整流板中间。

如图2-29所示，A,B,C三相绕组所感应出的交流电由整流器完成整流，由交流电变成直流电。

有些交流发电机为了提高发电量，让中性点的电流也参加整流。

因为中性点输出的电流是发电机额定输出电流的1/2，中性点参加整流可以提高发电机发电量的15%左右，因此在整流器上多安装了两只二极管，从6管整流变成8管整流。

有些交流发电机的整流器采用9只二极管，增加的是3只小功率励磁二极管，专门为转子绕组提供磁场电流。

整流器整流

整流器8管整流图整流器9管整流

5）端盖

前端盖、后端盖的作用是支撑转子总成，并封闭内部构造。

它由非导磁材料铝合金制成的，漏磁少，并具有轻便、散热性能好等优点。

前、后端盖

6）带轮及风扇

交流发电机的前端装有带轮，由发电机通过风扇传动带驱动发电机旋转。

在带轮的后面装有叶片式风扇，前、后端盖上分别有出风口和进风口。

当发动机带动发电机高速旋转时，可使空气流经发电机内部，对发电机进行冷却。

3.交流发电机工作原理

1）发电原理

将导体做成线圈的形式，存磁场中旋转。

线圈存磁场内旋转一周，由于线圈在磁场中转动角度和所受的磁场强度在变化（图中标示出线圈旋转360。

和9个不同的受磁位置），所以产生的电流大小、方向也发生变化，从而形成一个曲线波形电流，而目电压时正时负。

发电原理

让三组线圈即三相绕组在磁场中旋转，其产生的电流。

发电原理

如果不让线圈旋转，而是让线圈内部的磁场旋转，那么相对磁场来说线圈也是旋转的，所以线圈因磁场的强弱变化而感应出交流电，把一组线圈改换成三组线圈，

那么它感应出来的就是三相交流电，发电机就是利用这个原理发电的。

磁场变化旋转

2）整流原理

（1）整流二极管具有单向导电性，利用这个特

性制成的交流发电机整流器，将交流电变成直

流电。

如图所示，当电流通过F柱→正电刷→集电环→转子绕组→集电环→负电刷→E柱流出，给转子绕组供电时，转子绕组会产生磁场（电生磁）。

当发动机带动发电机高速旋转时，转子绕组会在定子绕组内部产生旋转磁场，从而定子三相绕组会感应出交流电（磁生电）。

当三相绕组中A的电压最高B的电压最低时，电流从绕组A→整流器正二极管a1（二极管有单向导电性，所以电流不会从二极管a2流出）→发电机B十柱→蓄电池正极柱→蓄电池负极柱→整流器负二极管b2→绕组B构成回路。

图2-36a整流原理

（2）如图2-36b所示，当三相绕组中C的电压最

高A的电压最低时，电流从绕组C→整流器正二极管c1（二极管有单向导电性，所以电流不会从二极管c2流出）→发电机B十柱-蓄电池正极柱-蓄电池负极柱→整流器负二极管a2→绕组A构成回路。

整流原理

（3）如图2-36c所示，当三相绕组中B的电压最

高C的电压最低时，电流从绕组B-整流器正二极管b1（二极管有单向导电性，所以电流不会从二极管b2流出）-发电机B十柱-蓄电池正极柱-蓄电池负极柱-整流器负二极管c2一绕组C构成回路。

整流原理

交流发电机定子绕组感应出的三相交流电，经整流器整流后所输出的是一个较平稳的直流电压U。

直流电压

4）励磁方式（向发电机转子提供电源的装置也叫励磁）

交流发电机转子绕组的励磁电流在不同的情况下有以下几种方式:

（1）当发动机静止时，发电机转子绕组的励磁电流由蓄电池供给。

这种励磁方式称为“他励”。

励磁电路为:

蓄电池正极柱→保险→点火开关→发电机F柱→正碳刷→转子绕组→负电刷→发电机E柱→搭铁构成回路。

（2）当发动机启动后但转速较低，发电机的发电量低于蓄电池电压时，发电机转子绕组的励磁电流仍由蓄电池供给，励磁电路为:

蓄电池正极柱→保险一点火开关→发电机F柱→正碳刷→转子绕组→负电刷→发电机E柱→搭铁构成回路。

（3）当发动机转速升高，发电机的发电量高于蓄电池电压时，发电机一边给蓄电池充电，一边给发电机转子绕组提供励磁电流，这种励磁方式称为“自励”。

励磁电路为:

发电机B十柱→保险→点火开关→发电机F柱→正碳刷→转子绕组→负电刷→发电机E柱→搭铁构成回路。

交流发电机的励磁方式是:

先他励、后自励。

励磁原理

4.充电指示灯

充电指示灯对汽车充电系统起监控、指示的作用。

当闭合点火开关时充电指示灯点亮，

指示发电机没有发电;当发动机启动后目一发电机的发电量高于蓄电池电压时充电指示灯熄灭，指示充电系统土作正常。

充电指示灯采用发光二极管照明指示，有的汽车上不采用充电指示灯，采用电流表或电压表来监控、指示充电系统的工作。

充电指示灯电压表

5.发电机调节器

汽车发动机启动后，全车用电设备所用的电都由发电机供给，车上的用电设备需要一个稳定的工作电压。

但交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱动旋转的，发动机的转速从最低约800转/分的转到最高约6000转/分钟，因而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。

1）电压调节器的分类型:

（1）触点式电压调节器，触点式电压调节器应用较早，这种调节器电压调节精度低，触点易产生火花，对无线电干扰大、可靠性差、寿命短，现己被淘汰。

触点式电压调节器

（2）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，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。

晶体管调节器

（3）集成电路调节器，如图2-43所示，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。

图2-43集成电路调节器

（4）计算机控制调节器，计算机控制调节器是现在轿车采用的一种新型调节器，由电器负载检测仪测量系统总负载后，向发动机计算机发送信号，然后由发动机计算机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土作，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均使用了这如种调节器。

计算机控制调节器

2）调节器的装配方式:

（1）外置式:

调节器安装在发电机外部是分体安装的，外置式调节器多用于大型客、货车等。

外置式调节器

（2）内置式:

调节器安装在发电机内部，

与电刷、电刷架为一体，这样的发电机被称为

整体式发电机。

现代汽车绝大多数使用的是整体

式交流发电机。

内置式调节器

3）电压调节器的工作原理

外搭铁型电子调节器的基本电路：

基本电路是由三只电阻R1、R2、R3，两只三极管VT1、VT3，一只稳压二极管VS组成。

电阻R1和R2组成一个分压器，分压器R1、R2两端的电压为发电机电压。

VT3是大功率三极管（NPN型），和发电机的磁场绕组串联，起开关作用，用来接通与切断发电机的励磁电路；VT1是小功率三极管（NPN型），用来放大控制信号；稳压管VS是感受元件，串联在VT1的基极电路中，电阻R1和R2选择与VS匹配：

当发电机输出电压UB达到规定的调整值时（如桑塔纳为14V时），R2上电压正好等于稳压管VS的反向击穿电压。

（1）当发电机电压低于设定值时，VS不能被反向击穿，三极管VT1没有基极电流，所以VT1截止；电阻R3为三极管VT3提供基极电流，三极管VT3导通，控制转子线圈的搭铁端子接通，接通转子线圈电流。

（2）当发电机电压达到设定值时，VS能被反向击穿，为三极管VT1提供基极电流，所以VT1导通；VT1导通导致电阻R3直接搭铁，因为三极管VT3没有了基极电流，三极管VT3截止，控制转子线圈的搭铁端切断，切断转子线圈电流。

使发电机输出电压下降。

调节器的工作原理

4）.发电机拆装方法:

1.松开固定螺母拆下防尘盖

2.分别拆下滤波器、电压调节器、整流器

3.松开后端盖固定螺栓卸下后端盖用木槌轻敲转子轴

4.松开定子固定螺栓取下定子总成

5.松开带轮固定螺母取下带轮和转子总成