交流發(fā)電機及調節(jié)器工程課件

1、2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,1,概述 交流發(fā)電機的構造 交流發(fā)電機工作原理 交流發(fā)電機的特征 硅整流發(fā)電機調節(jié)器 典型汽車的充電系電路及故障診斷 與排除,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,2,本章介紹了汽車用交流發(fā)電機及調節(jié)器結構、工作原理、充電系電路及檢測維修方法，通過對學習內容的閱讀有了感性認識后，再通過自學參考資料加深對學習內容的理解，然后進入實踐課堂觀看（或去到實驗室親手對）實物的拆裝、檢測、試驗操作技能的訓練，以便進一步掌握其結構、工作原理和檢測維修方法。,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,3,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 交流發(fā)電機的構造 第

2、三節(jié) 交流發(fā)電機工作原理 第四節(jié) 交流發(fā)電機的特征 第五節(jié) 硅整流發(fā)電機調節(jié)器 第六節(jié) 典型汽車的充電系電路及故障 診斷 與排除,目錄,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,4,第一節(jié) 概述,交流發(fā)電機特點：與直流發(fā)電機相比 體積小，重量輕，結構簡單，維修方便，使用壽命長 汽車用交流電的分類： 1、按總體結構分： (見圖2-1) （1）普通交流發(fā)電機 EQ1090：JF132 CA1091：JF1522A （2）整體式：內裝調節(jié)器。 奧迪、Santana:JFZ18132 (3)帶泵交流發(fā)電機：帶真空制動助力泵的交流發(fā)電機。 JFB1712 （4）無刷交流發(fā)電機：無電刷，滑環(huán)。JFW

3、14X （5）永磁交流發(fā)電機：轉子磁極采用永磁材料。,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,5,2、按磁場繞組搭鐵方式分：,（1）內搭鐵式 EQ1090：JF132 （2）外搭鐵式 CA1091：JF152D、JF1522A 3、按裝用的二極管數量分： （1）六管交流發(fā)電機：JF132、JF1522A、JF152D （2）八管交流發(fā)電機：二個中性點二極管 TJ7100、TJ7100U：JFZ1542 （3）九管交流發(fā)電機：三個磁場二極管 BJ1022：JFZ141 （4）十一管交流發(fā)電機：二個中性點、三個磁場二極管 Santana:JFZ18132,2020/6/23,山東農業(yè)大學機

4、電學院郭新民,6,第二節(jié) 交流發(fā)電機的構造,一、普通型交流發(fā)電機 三相同步交流發(fā)電機+整流器（六只硅二極管構成三相橋式全波整流器） （一）轉子：見圖2-6。 發(fā)電機的磁場部分,見圖2-7。 兩塊爪極+磁場繞組+滑環(huán) 形成兩對相互交錯的磁極, （二）定子：見圖2-8A 功用：產生感應電動勢 釘子鐵芯+三相定子繞組 相臨兩相間繞組線圈的起端（或末端）相臨兩個槽（或8個槽），即三相繞組的各起端A、B、C分別放入1、3、5槽（或1、9、17槽）。 即能保證三相繞組相臨之間相差120電角度。,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,7,三相繞組的連接方法：星形接法（）：大多采用 三角形接法（）

5、(三)整流器： 作用：將發(fā)電機定子繞組產生的三相交流電變換為直流電。 組成：六只硅整二極管+散熱板（安裝二極管）。 負極管系：壓裝在發(fā)電機后端蓋上，引線為負極，外殼為正極。 負極管系：壓裝在散熱板上，引線為正極，外殼為負極。 散熱板（螺栓）火線接柱“B”（”+”A”或“電樞”接柱） 新型：正散熱板 負散熱板,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,8,（四）端蓋和電刷總成,電刷總成：兩只電刷+電刷彈簧+電刷架 端蓋：鋁合金（非導磁性材料） 交流發(fā)電機：內搭鐵：兩電刷引線中一根與磁場接線柱“F”相連； 另一根接搭鐵“-”。見圖2-13a 外搭鐵：兩只電刷均與發(fā)電機絕緣，見圖2-13b 與

6、“F+”、”F-”（或“DF+”“DF-”）相連。 二、整體式交流發(fā)電機 特點：將集成電路調節(jié)器與交流發(fā)電機合為一體。 如 Santana、AUDI100、北京切諾基、天津夏利、豐田、三菱、 馬自達。 Santana交流發(fā)電機接線柱 D+：激磁電流接線柱 B+：輸出接線柱 -：搭鐵（外殼）,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,9,三、無刷交流發(fā)電機,轉子上沒有勵磁繞組，省去了滑環(huán)、電刷，結構簡單，外形尺寸小，故障少，維護簡單。 1、爪極式無刷交流發(fā)電機 JFW14,見圖2-18 磁場繞組固定在后端蓋，兩個爪極直接固定在轉子軸上。 2、帶有激磁機的無刷交流發(fā)電機:見圖2-19 3、永

7、磁式無刷交流發(fā)電機, 永磁發(fā)電機電壓控制原理圖圖2-20 四、外搭鐵交流發(fā)電機 1、內搭鐵：磁場電流經搭鐵與發(fā)電機“-”接線柱構成搭鐵回路。,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,10,激磁電流調節(jié)器“F”（發(fā)電機磁場接柱）發(fā)電機磁場繞組電刷搭鐵（“-”接線柱）,2、外搭鐵：激磁電流一般經調節(jié)器的功率三極管構成搭鐵回路。 激磁電流“F1” 磁場繞組“F2” 調節(jié)器搭鐵 如：CA1092、北京切諾基、Santana、AUDI （整體式）,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,11,五、八管、九管、十一管交流發(fā)電機,（一）八管交流發(fā)電機：見圖2-14 加裝2只中性點二極管（用以

8、提高交流發(fā)電機的輸出功率），利用中性點電壓來增加交流發(fā)電機的輸出電流（增加10%）。 （二）九管交流發(fā)電機：9管交流發(fā)電機電路見圖2-16 增裝三支激磁二極管 作用：一、在交流發(fā)電機建立電壓后，向磁場繞組提供磁場電流。 二、控制充電指示燈。 如：捷達、高爾夫、神龍、富康、依維克、小解放。 （三）十一管交流發(fā)電機：如圖2-17 增加3只激磁二極管、2只中性點二極管。 如：Santana、AUDI、豐田皇冠,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,12,第三節(jié) 交流發(fā)電機工作原理,一、發(fā)電機原理 三相繞組中電動勢的瞬時值方程式為： 頻率相同，幅值相等，相位差120電角度。 定子三相繞組的接

9、法有兩種: （1）星形接法 IL=I I L-線電流 I-相電流,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,13,（2）三角形接法中 0UL=U 二、整流過程,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,14,發(fā)電機輸出直流的平均值 U=1.35UL=2.34U UL ：線電壓有效值 U ：相電壓有效值 中性點電壓 U：發(fā)電機直流輸出電壓 三、自激過程和激磁方式,他激：發(fā)電機低速運轉，其電壓還未達到蓄電池充電電壓時,自激：發(fā)電機高速運轉，其電壓已達到蓄電池充電電壓時,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,15,1他勵 在發(fā)動機起動期間，需要蓄電池供給發(fā)電機磁場電流生磁使發(fā)電

10、機發(fā)電。這種供給磁場電流的方式稱為他勵發(fā)電。,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,16,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,17,2自勵 隨著轉速的提高，發(fā)電機的電動勢逐漸升高并能對外輸出，一般在發(fā)動機怠速時發(fā)電機就能對外供電了，當發(fā)電機能對外供電時，就可以把自身發(fā)的電供給磁場繞組生磁發(fā)電，這種供給磁場電流的方式稱為自勵。 由于在發(fā)動機轉速低時交流發(fā)電機不能自勵發(fā)電，所以低速時采取他勵發(fā)電，當發(fā)動機達到正常怠速轉速時，發(fā)電機的輸出電壓一般高出蓄電池電壓12V以便對蓄電池充電，此時，由發(fā)電機自勵發(fā)電。 交流發(fā)電機的勵磁電路如圖2-24。,2020/6/23,山東農業(yè)大學機

11、電學院郭新民,18,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,19,第四節(jié) 交流發(fā)電機的特征,一、輸出特征 發(fā)電機輸出電壓U=常數時，發(fā)電機的輸出電流與轉速之間的關系。 n1：空載轉速 n2 ：滿載轉速,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,20,二、空載特征 發(fā)電機空載時（I=0時），發(fā)電機電壓與轉速之間的關系（U=f(i)）. 如圖2-27 所示,三、外特征 轉速一定時，發(fā)電機的端電壓與輸出電流的關系,40,30,20,10,10,20,30,40,U（V）,0,I（A）,1000,1500,2000r/min,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,21,第五節(jié)

12、硅整流發(fā)電機調節(jié)器,觸點式調節(jié)器,半導體式調節(jié)器,單級式（一對觸點）,雙級式（兩對觸點）,晶體管式,集成電路式,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,22,一、觸點式調節(jié)器 以電磁線圈為敏感元件，利用發(fā)電機不同轉速時的電壓變化，使觸點斷續(xù)接觸，來控制流過發(fā)電機勵磁繞組的勵磁電流，從而達到自動穩(wěn)定發(fā)電機輸出電壓的目的。,1、雙級式電壓調節(jié)器： FT61型（EQ1090） P52 圖 2-30 （1）低速觸點K1閉合時（常閉觸點） 勵磁電路：,蓄電池正極,A,點火開關,調節(jié)器點火接柱,K1,動觸點,磁軛,調節(jié)器磁場接柱,勵磁繞組,搭鐵,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,23

13、,（2）發(fā)電機電壓達第一級調節(jié)電壓（14V）時：K1打開、K2仍開啟 勵磁電路：,（3）發(fā)電機高速運轉，發(fā)電機輸出電壓第二級調節(jié)值（14.5V）時，K2閉合。勵磁繞組兩端搭鐵。 勵磁電路：,蓄電池+,SW,磁場繞組,磁場接柱,R2,調節(jié)器點火接柱,R1,搭鐵,A,搭鐵,磁場繞組,磁場接柱,磁軛,動觸點,K1,搭鐵,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,24,二、晶體管調節(jié)器,優(yōu)點： （1）調節(jié)黏度高。 （2）結構簡單，工作可靠，故障少。 （3）使用中無需維修。 （4）能適應大功率發(fā)電機的需求。 （5）工作中不會產生火花，無線電干擾小。 （一）晶體管調節(jié)器的基本原理 利用晶體三極管的開

14、關特征。 根據發(fā)電機輸出電壓的高低，控制晶體三極管的導通和截止。 組成：功率開關三極管（V2）、信號放大（V1）和控制電路 （VD）、電壓信號（R1）的檢測電路等三部分電路。 圖2-32內搭鐵晶體管調節(jié)器的基本電路。,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,25,(二)晶體管調節(jié)器實例： 1、國產JFT106型晶體管調節(jié)器：231b為 JFT106型晶體管調節(jié)器工 作原理圖。 電壓信號的檢測電路：R1、R2、R3 控制及放電路：VD1、VD2、V1、V2 功率開關三極管：V3 V1截止、V2導通、V3導通 2、JFT126A型晶體管調節(jié)器,（三）集成電路調節(jié)器的電壓檢測法： 1、發(fā)電機

15、電壓檢測法：發(fā)電機電壓檢測電路見圖3-32a 檢測點P加到穩(wěn)壓管VD1兩端的反向電壓與發(fā)電機的端電壓VB成正比。 2、蓄電池電壓檢測法：圖2-38 （四）集成電路調節(jié)器實例： 圖233a所示為天津夏利轎車發(fā)電機使用的集成電路調節(jié)器外形圖，該發(fā)電機為整體式交流發(fā)電機，調節(jié)器為內裝式外搭鐵型。,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,26,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,27,第六節(jié) 典型汽車的充電系電路及故障診斷與排除,一、典型汽車的充電系電路 1、解放汽車的充電系電路 CA1091、CA1092：JF152D、JF1522A 發(fā)電機 JFT106、JFT124 調節(jié)器

16、（1）充電系統(tǒng)工作原理 激磁電流的方向 調節(jié)電壓值13.8-14.6V （2）充電指示燈工作原理：P435 圖10-8 2、夏利轎車的充電系統(tǒng)：8管整流式發(fā)電機 P76 圖2-58 發(fā)電機未轉動時、SW閉合：Tr1、Tr2導通 發(fā)電機中高速轉動時： Tr1、Tr2截止 3、北京切諾基吉普車的充電系統(tǒng) 圖 2-61,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,28,4、帶磁場繼電器充電系電路 防止蓄電池長期通過發(fā)電機勵磁繞組和電壓調節(jié)器線圈放電。 P78 圖2-62 起動按鈕,5、裝用九管交流發(fā)電機的汽車充電系統(tǒng)： 依維克、奧拓、神龍、富康、小解放 6、奧迪、桑塔納轎車的充電系統(tǒng) P80 圖2-64,2020/6/23,山東農業(yè)大學機電學院郭新民,29,二、充電系故障診斷與排除,（一）不充電： 發(fā)電機故障：勵磁繞組、三相繞組、短路、斷路、搭鐵 調節(jié)器故障：斷路 （二）充電電流過大： 調節(jié)器故障 ： 觸點式：彈簧張力過大、鐵芯與銜鐵氣隙過大 晶體管式：大功率三極管始終導通 （三）充電電流過?。?（1）皮帶松曠 （2）發(fā)電機故障：電刷滑環(huán)接觸不良、勵磁繞組局部短路、定系繞組一相斷路等 （3）調節(jié)器故障： 觸點式：彈簧拉力小