充電系結(jié)構(gòu)精品課件

1、充電系結(jié)構(gòu)第1頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一第一節(jié)、充電系的組成及其功用 1 發(fā)電機：汽車的主要電源。向起動系以外的所有系供電并向蓄電池充電。2 電壓調(diào)節(jié)器：發(fā)電機由發(fā)動機經(jīng)皮帶驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化時，發(fā)電機輸出電壓即變化，電壓調(diào)節(jié)器保持發(fā)電機在轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化時輸出電壓穩(wěn)定。3 充電狀態(tài)指示裝置：充電指示燈或電流表電壓表，指示蓄電池處于充電還是放電。 第2頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一第二節(jié)交流電壓的工作原理 一 發(fā)電機原理 發(fā)電機轉(zhuǎn)子的磁場繞組中有電流通過，產(chǎn)生磁場；發(fā)電機的三相定子繞組按一定規(guī)律分布在發(fā)電機的定子槽中，彼此相差120的

2、交流電動勢的電位角，發(fā)電機轉(zhuǎn)子由發(fā)動機通過傳動帶旋轉(zhuǎn)時，定子繞組就會切割轉(zhuǎn)子磁力線進而產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位互差120o的交流電動勢 第3頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一二整流原理： 在三相橋式全被整流電路中，三個正二極管（引線為正）的負(fù)極通過元件板連在一起，它們的正極分別與三相繞組的首端相連。這三只正極管的導(dǎo)通條件是：在某一瞬間，哪一相繞組的電壓最高，則與該相繞組相連的正二極管導(dǎo)通。三個負(fù)二極管（引線為負(fù)）的負(fù)極與三相繞組的首端的相連，其負(fù)極通過元件板或端蓋連在一起。這三只負(fù)管的導(dǎo)通條件是：在某一瞬間，哪一相繞組的電壓最低，則與該相繞組相連的負(fù)二極管導(dǎo)通。 第4

3、頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一在硅整流發(fā)電機運轉(zhuǎn)過程的每一個時間區(qū)間，總是一相繞組電壓最高，一相繞組電壓最低，整流器的六只整流二極管中，始終保持有兩個管子（一正一負(fù)）導(dǎo)通，負(fù)載兩端得到的是兩相繞組間的線電壓。第5頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一第三節(jié)硅整流發(fā)電機的構(gòu)造 交流發(fā)電機的基本構(gòu)造 轉(zhuǎn)子 定子 整流器 端蓋 第6頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一一 轉(zhuǎn)子： 功用：產(chǎn)生磁場 組成：磁扼，磁場繞組。爪級（共兩塊，每塊上都有6個鳥嘴形磁級，一塊爪極磁化為N極，另一塊爪極磁化為S極。兩爪極壓裝在轉(zhuǎn)子軸上，兩爪極間的空腔內(nèi)裝

4、有磁扼和磁場繞組）。集電環(huán)（由兩個彼此絕緣的銅環(huán)組成），磁場繞組的兩端分別與集電環(huán)相連。發(fā)電機的電刷與兩集電環(huán)相接觸，引入勵磁電流給轉(zhuǎn)子繞組。與集電環(huán)接觸的兩電刷分別接在發(fā)電機外部的兩接柱上，成為發(fā)電機的“磁場或F”接線柱和“搭鐵或一”接線柱。 第7頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一 勵磁方式：a 他勵：硅整流發(fā)電機磁極尺寸小，存留的剩磁很弱，在發(fā)電機低速時僅靠剩磁產(chǎn)生的電動勢（0.6v,并不能使二極管導(dǎo)通,不能及時向蓄電池充電。因此在發(fā)電機低速，發(fā)電機電壓低于蓄電池電壓時，采用他勵供電，（即勵磁電流由蓄電池供給），使發(fā)電機很快建立磁場，電壓迅速升高。b 自勵：當(dāng)發(fā)電機電

5、壓略高于蓄電池電壓時，發(fā)電機向蓄電池充電，同時向自身勵磁繞組提供勵磁電流。 第8頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一 無刷式發(fā)電機轉(zhuǎn)子：勵磁繞組裝在電機中部的磁扼托架上，固定于發(fā)電機后端蓋上，工作中，盡管磁極轉(zhuǎn)動，勵磁繞組并不轉(zhuǎn)動，因此勵磁繞組的兩端可直接引到發(fā)電機端蓋的接線端子上，從而省去集電環(huán)和電刷。兩個爪極中，只有一個爪極固定在轉(zhuǎn)子上，另一爪極用非導(dǎo)磁材料將其與軸上爪極固定在一起。固定兩爪極的常用方法有：用非導(dǎo)磁連接環(huán)固定，用銅焊接。 第9頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一第10頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一 二定子：（

6、又稱電樞） 功用：產(chǎn)生交流電即相當(dāng)于電源。 組成：定子鐵心和定子繞組組成。定子鐵心由內(nèi)圓帶槽的環(huán)狀硅鋼片疊成，定子繞組為三相對稱繞組，安放在定子鐵心的槽內(nèi)。三相繞組的接法有星形聯(lián)結(jié)（即每相繞組的首端分別與整流器相連，每相繞組的尾端接在一起，如：車用發(fā)電機定子）和三角形聯(lián)結(jié)。（即每相繞組首尾相連成“”形，如：神龍富康轎車用發(fā)電機定子） 第11頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一三整流器： 功用：把定子繞組產(chǎn)生的三相交流電變?yōu)橹绷麟娸敵?組成：整流器一般由六個硅二極管和負(fù)二極管組成；分正二極管和負(fù)二極管兩種。正二極管的中心引線為二極管正極，外殼為負(fù)極，管底多標(biāo)紅色標(biāo)記。正二極管

7、的外殼壓裝或焊裝在元件板上，共同組成發(fā)電機的正極，由一個與后端蓋絕緣的元件板固定螺栓通至機殼外，成為發(fā)電機的“電樞”柱（也叫“B”或“+”）。 第12頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一負(fù)二極管的中心引線為負(fù)極，外殼為正極，管底有黑色標(biāo)記。三個負(fù)二極管的外殼壓裝或焊接在另一元件板上或后端蓋上，和發(fā)電機外殼一起成為發(fā)電機的負(fù)極。 第13頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一第14頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一整流器實物第15頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一四端蓋：前、后端蓋均用鋁合金鑄造而成（防漏磁）。在后端

8、蓋上裝有電刷組件（由電刷、電刷架、電刷彈簧組成）。交流發(fā)電機的搭鐵型式有內(nèi)搭鐵和外搭鐵之分，磁場繞組的一端經(jīng)電刷在發(fā)電機端蓋上搭鐵稱為內(nèi)搭鐵。磁場繞組的兩端均與端蓋絕緣，其中一端經(jīng)調(diào)節(jié)器后搭鐵稱為外搭鐵。發(fā)電機前端蓋之間裝有傳動帶輪，有發(fā)動機通過傳動帶驅(qū)動帶輪和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。發(fā)電機的通風(fēng)散熱是靠風(fēng)扇來完成，（由鋁合金或鋼板沖壓而成）發(fā)電機有12個風(fēng)扇，對于只有一個風(fēng)扇的發(fā)電機，風(fēng)扇均裝于前端蓋與帶輪之間；對于有兩個風(fēng)扇的發(fā)電機，有的是在轉(zhuǎn)子爪極兩側(cè)各焊裝一個，有的是一個風(fēng)扇裝于前端蓋與皮帶輪之間，另一個風(fēng)扇裝在后端蓋與轉(zhuǎn)子爪極之間。 第16頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一交

9、流發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)器第17頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一由于交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是由發(fā)動機通過皮帶驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的，且發(fā)動機和交流發(fā)電機的速比為173，因此交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速變化范圍非常大，這樣將引起發(fā)電機的輸出電壓發(fā)生較大變化，無法滿足汽車用電設(shè)備的工作要求。為了滿足用電設(shè)備恒定電壓的要求，交流發(fā)電機必須配用電壓調(diào)節(jié)器，使其輸出電壓在發(fā)動機所有工況下基本保持恒定。 第18頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一一、電壓調(diào)節(jié)器的分類 1交流發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器按工作原理可分為： （1）觸點式電壓調(diào)節(jié)器觸點式電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)用較早，這種調(diào)節(jié)器觸點振動頻率慢，存在機械慣性

10、和電磁慣性，電壓調(diào)節(jié)精度低，觸點易產(chǎn)生火花，對無線電干擾大，可靠性差，壽命短，現(xiàn)已被淘汰。 第19頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一（2）晶體管調(diào)節(jié)器隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，采用了晶體管調(diào)節(jié)器。其優(yōu)點是：三極管的開關(guān)頻率高，且不產(chǎn)生火花，調(diào)節(jié)精度高，還具有重量輕、體積小、壽命長、可靠性高、電波干擾小等優(yōu)點，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于東風(fēng)、解放及多種中低檔車型。 （3） 集成電路調(diào)節(jié)器集成電路調(diào)節(jié)器除具有晶體管調(diào)節(jié)器的優(yōu)點外，還具有超小型，安裝于發(fā)電機的內(nèi)部（又稱內(nèi)裝式調(diào)節(jié)器），減少了外接線，并且冷卻效果得到了改善，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于桑塔納。奧迪等多種轎車車型上。 第20頁，共48頁，2022年

11、，5月20日，3點30分，星期一（4） 電腦控制調(diào)節(jié)器電腦控制調(diào)節(jié)器是現(xiàn)在轎車采用的一種新型調(diào)節(jié)器，由電負(fù)載檢測儀測量系統(tǒng)總負(fù)載后，向發(fā)電機電腦發(fā)送信號，然后由發(fā)動機電腦控制發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器，適時地接通和斷開磁場電路，即能可靠地保證電器系統(tǒng)正常工作，使蓄電池充電充足，又能減輕發(fā)動機負(fù)荷，提高燃料經(jīng)濟性。如上海別克、廣州本田等轎車發(fā)電機上使用了這種調(diào)節(jié)器。 第21頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一2電子調(diào)節(jié)器按所匹配的交流發(fā)電機搭鐵型式可分為： （1）內(nèi)搭鐵型調(diào)節(jié)器：適合于與內(nèi)搭鐵型交流發(fā)電機所匹配的電子調(diào)節(jié)器稱為內(nèi)搭鐵型調(diào)節(jié)器；（2）外搭鐵型調(diào)節(jié)器：適合于與外搭鐵型交流發(fā)

12、電機所匹配的電子調(diào)節(jié)器稱為外搭鐵型調(diào)節(jié)器。第22頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一二、電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)壓原理 由交流發(fā)電機的工作原理我們知道，交流發(fā)電機的三相繞組產(chǎn)生的相電動勢的有效值E=Cen（V）這里Ce為發(fā)電機的結(jié)構(gòu)常數(shù)，n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，為轉(zhuǎn)子的磁極磁通，也就是說交流發(fā)電機所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和磁極磁通成正比。 第23頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一根據(jù)表達(dá)式可知：當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時，E增大，輸出端電壓UB升高，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到一定值時（空載轉(zhuǎn)速以上），輸出端電壓達(dá)到極限，要想使發(fā)電機的輸出電壓UB不再隨轉(zhuǎn)速的升高而上升，只能通過減小磁通來實現(xiàn)。又

13、磁極磁通與勵磁電流If成正比，減小磁通也就是減小勵磁電流If。 流發(fā)電機調(diào)節(jié)器的工作原理是：當(dāng)交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)速升高時，調(diào)節(jié)器通過減小發(fā)電機的勵磁電流If來減小磁通，使發(fā)電機的輸出電壓UB保持不變。 第24頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一三、電子調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)與工作原理 電子調(diào)節(jié)器有多種型式，其電路個不相同，但一般采用整體封裝型式，不可拆卸，不能維修，只能整體更換。 電路分析第25頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一1外搭鐵型電子調(diào)節(jié)器的基本電路 晶體管調(diào)節(jié)器又稱為電子調(diào)節(jié)器，圖229所示為外搭鐵型電子調(diào)節(jié)器的基本電路：基本電路是由三只電阻R1、R2 、R

14、3，兩只三極管VT1、VT2，一只穩(wěn)壓二極管VS和一只二極管VD組成。 第26頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一電阻R3既是VT1的分壓電阻，又是VT2的負(fù)載電阻電阻R1和R2組成一個分壓器，分壓器R1、R2兩端的電壓為發(fā)電機電壓UB，R1上得分壓為：VT2是大功率三極管（NPN型），和發(fā)電機的磁場繞組串聯(lián)，起開關(guān)作用，用來接通與切斷發(fā)電機的勵磁電路；VT1是小功率三極管（NPN型），用來放大控制信號；VD是續(xù)流二極管；磁場繞組由接通轉(zhuǎn)為斷開狀態(tài)時（F端為+，B端為），經(jīng)二極管 VD構(gòu)成放電回路，防止三極管VT2被擊穿損壞穩(wěn)壓管VS是感受元件，串聯(lián)在VT1的基極電路中，并

15、通過VT1的發(fā)射結(jié)并聯(lián)于分壓電阻R1的兩端，以感受發(fā)電機的輸出電壓； 第27頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一UR1電壓加在穩(wěn)壓管VS上，R1的阻值是這樣確定的,當(dāng)發(fā)電機輸出電壓UB達(dá)到規(guī)定的調(diào)整值時（如桑塔納為13514SV），UR1電壓正好等于穩(wěn)壓管VS的反向擊穿電壓。 第28頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一2外搭鐵式電子節(jié)器的工作原理 第29頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一磁場繞組電路為：蓄電池正極磁場繞組調(diào)節(jié)器接柱三極管VT2調(diào)節(jié)器接柱搭鐵蓄電池負(fù)極。發(fā)電機電壓隨轉(zhuǎn)速升高而升高。發(fā)電機他勵(2) 發(fā)電機電壓雖然升高,

16、但如果蓄電池電動勢發(fā)電機輸出電壓UB調(diào)節(jié)上限時,VT1繼續(xù)截止，VT2繼續(xù)導(dǎo)通，發(fā)電機自勵且開始對外供電。磁場繞組電路為：發(fā)電機正極磁場繞組調(diào)節(jié)器接柱三極管VT2調(diào)節(jié)器搭鐵發(fā)電機負(fù)極。發(fā)電機電壓隨轉(zhuǎn)速升高而繼續(xù)升高。 第30頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一(3)當(dāng)發(fā)電機電壓升高到等于調(diào)節(jié)上限U2時，調(diào)節(jié)器開始工作。電阻R1、R2分壓，UR1=UVS+Ube1，VS導(dǎo)通，VT1導(dǎo)通，VT2截止，磁場電路被切斷，發(fā)電機輸出電壓迅速下降。當(dāng)發(fā)電機電壓下降到等于調(diào)節(jié)下限U1時電阻R1、R2分壓減小，當(dāng)UR1UW+Ube1，VS截止，VT1截止，VT2重新導(dǎo)通，磁場電路重新被接通

17、，發(fā)電機電壓上升。 第31頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一發(fā)電機電壓升到調(diào)節(jié)上限時，VT2就截止，磁場電路被切斷，輸出電壓下降；降到等于調(diào)節(jié)下限U1時，磁場電路被接通，發(fā)電機電壓上升，周而復(fù)始，發(fā)電機輸出電壓被控制在一定范圍內(nèi)。配裝電子調(diào)節(jié)器的發(fā)電機的輸出電壓上限U2和下限U1的差值很小，所以發(fā)電機的輸出電壓波動非常小，再加上電容的濾波，所以發(fā)電機的輸出電壓很穩(wěn)定。 第32頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一2集成電路調(diào)節(jié)器集成電路調(diào)節(jié)器也叫IC調(diào)節(jié)器，是根據(jù)使用要求，將電路中的若干元件集成在同一基片上，制成一個獨立的電子芯片。集成電路調(diào)節(jié)器裝于發(fā)電

18、機內(nèi)部，構(gòu)成整體式交流發(fā)電機。發(fā)電機外部有2個或3個接線柱。 集成電路調(diào)節(jié)器的工作原理與晶體管調(diào)節(jié)器的工作原理完全一樣，都通過穩(wěn)壓管感應(yīng)發(fā)電機的輸出電壓信號，利用三極管的開關(guān)特性控制發(fā)電機的勵磁電流，使發(fā)電機的輸出電壓保持恒定。 第33頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一第34頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一工作特點：分壓器R1、R2從發(fā)電機輸出端（D+ 端）得到電壓，穩(wěn)壓管VS上的電壓與發(fā)電機的輸出電壓成正比，所以該電路稱為發(fā)電機電壓檢測電路（檢測點在發(fā)電機上）。 發(fā)電機電壓檢測電路的優(yōu)點：發(fā)電機到檢測電路距離近，可不用導(dǎo)線連接，直接接在發(fā)電機輸出

19、端，連接可靠，不致使檢測電路檢測不到信號。發(fā)電機電壓檢測電路的缺點：當(dāng)發(fā)電機到蓄電池之間連接電阻大時，蓄電池充電電壓會偏低，使蓄電池充電不足。 第35頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一 蓄電池電壓檢測電路 檢測方法：分壓器R1、R2從蓄電池輸出端得到電壓，穩(wěn)壓管VS上的電壓和蓄電池端電壓成正比，所以該電路稱為蓄電池電壓檢測電路（檢測點在蓄電池上）。 蓄電池電壓檢測電路優(yōu)點：直接檢測蓄電池端電壓來控制發(fā)電機的輸出，可使蓄電池的充電電壓有保證。蓄電池電壓檢測電路的缺點：當(dāng)蓄電池和發(fā)電機之間的連接不可靠時，會使發(fā)電機失控。 第36頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分

20、，星期一2）集成電路調(diào)節(jié)器應(yīng)用舉例圖233a所示為天津夏利轎車發(fā)電機使用的集成電路調(diào)節(jié)器外形圖，該發(fā)電機為整體式交流發(fā)電機，調(diào)節(jié)器為內(nèi)裝式外搭鐵型。 第37頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一該調(diào)節(jié)器有6個接線端子F、P、E三個端子用螺釘直接和發(fā)電機連接，B端用螺母固定在發(fā)電機的輸出端子“B”上，IG、L兩個端子傭金屬線引到調(diào)節(jié)器的外部接線插座上。 磁場電流控制：VT2是大功率三極管，和磁場串聯(lián)，由集成片IC控制VT2的導(dǎo)通和截止，從而控制磁場電路通斷，使發(fā)電機電壓得到控制。充電指示燈：充電指示燈串接在VT1集電極上，VT1導(dǎo)通充電指示燈亮，VT1截止充電指示燈熄滅。在集成片IC中有控制VT1導(dǎo)通和截止的電路，控制信號由p點提供，p點提供的是發(fā)電機單相電壓的交流信號，其信號幅值大小可反映發(fā)電機輸出電壓高低。 第38頁，共48頁，2022年，5月20日，3點30分，星期一當(dāng)發(fā)電機輸出電壓低于蓄電池電壓時，IC中控制電路使VT1導(dǎo)通，充電指示燈亮，當(dāng)發(fā)電機輸出電壓高于蓄電池電