汽车主要电源的探讨--发电机 李海军.

毕业论文（设计） 论文题目：汽车主要电源的探讨--发电机

学生姓名： 李海军

学 号： 201124010110 指导教师： 杨意品 专 业： 汽车运用技术 年 级： 2011

汽车与机电工程学院 汽车主要电源的探讨--发电机 摘 要

发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时，向所有用电设备（启动机除外）供电，同时给蓄电池充电。汽车发电机作为汽车的一个重要部件，随着汽车电器化程度越来越高，所受重视程度也不断提高。本文介绍了发电机的机构与工作原理，着重介绍发电机的常见故障和排除方法。最后列举几个例子来进行实际情况的分析。 [关键词] 汽车发电机；故障；检修 目录 第一章 绪 言.............................................................. 1 第二章 汽车电源系统交流发电机简介......................................... 2 2.1 汽车发电机的功用 .................................................... 2 2.2 汽车发电机的主要组成 ................................................ 2 2.2.1 发电机转子 ...................................................... 2 2.2.2 发电机定子 ...................................................... 2 2.3 发电机电压调节器 .................................................... 4 2.4发电机的工作原理 .................................................... 6

第三章 充电系统的常故障查与维护 ..................................................... 7 3.1汽车充电系统的常见故障与产生原因 .............................................. 7 3.1.1不充电 .................................................................... 7 3.1.2 充电电流过小 .............................................................. 7 3.2 发电机的常规维护 .............................................................. 8 3.2.1交流发电机与调节器的使用注意事项 .......................................... 8 3.2.2交流发电机与调节器的维护 .................................................. 8

第四章 充电系统的故障事例分析 ....................................................... 9 4.1故障事例一 .................................................................... 9 4.2 故障实例二 .................................................................... 9 4.3故障实例三 ................................................................... 10 4.4故障实例四 ................................................................... 10

结语 .............................................................................. 11 参考文献........................................................................... 12 1

第一章 绪 言 随着汽车技术的进步，汽车的用电量越来越高。20年前，中级轿车的发电机输出功率一般只有500瓦左右，现在一般中级轿车发电机都在1000瓦左右。发电机功率的增加是随着车上用电设备增加而增加的。由此发电机的作用也越来越显得重要。充电系统最重要的部件是发电机，普通的发电机都是由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、带轮等组成。发电机主要的特性有输出特性，空载特性，外特性。由于充电系统相对简单，它的故障比较好总结，主要有不发电，输出电压过小或过大，输出不稳等。经过前人的总结也都有比较便捷的解决方法。 2

第二章 汽车电源系统交流发电机简介 2.1 汽车发电机的功用 发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时，向所有用电设备（启动机除外）供电，同时给蓄电池充电。

汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，由于交流发电机的性能在许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘汰。目前汽车采用三相交流发电机，内部带有二极管整流电路，将交流电整流为直流电，所以，汽车交流发电机输出的是直流电。

交流发电机必须配装电压调节器，电压调节器对发电机的输出电压进行控制，使其保持基本恒定，以满足汽车用电器的需求。

2.2 汽车发电机的主要组成 普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、带轮等组成。 2.2.1 发电机转子 转子的功用是产生磁场。 转子由爪极、磁轭、励磁绕组、滑环、转子轴等组成，如图2.1、2.2所示。

图2.1交流发电机的转子总成 图2.2交流发电机转子分解图 1-滑环 2-转子轴 3-爪极 4-磁轭 5-励磁绕组 3

转子轴上压装着两块爪极，爪极被加工成鸟嘴形状，爪极空腔内装有励磁绕组和磁轭。

滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，压装在转子轴上并与轴绝缘，两个滑环分别与励磁绕组的两端相连。

当给两滑环通入直流电时，励磁绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对（或八对）相互交错的磁极。如图2.2所示，转子转动时，就形成了旋转的磁场。

2.2.2 发电机定子 定子的功用是产生交流电。 定子安装在转子的外面，和发电机的前后端盖固定在一起，当转子在其内部转动时，引起定子绕组中磁通的变化，定子绕组中就产生交变的感应电动势。

定子由定子铁心和定子绕组（线圈）组成，如图2.3所示。

图2.3 交流发电机定子总成及连接方式 a)定子绕组星形连接 b)定子绕组三角形连接

定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。 定子绕组有三组线圈，对称的嵌放在定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法和三角形接法两种，如图2.3a、b所示，都能产生三相交流电。

2.2.3 发电机整流器 整流器的功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。 整流器由整流板和整流二极管组成，6管交流发电机的整流器是由6只硅整 4

流二极管分别压装（或焊装）在相互绝缘的两块板上组成的，其中一块为正极板（带有输出端螺栓），另一块为负极板，负极板和发电机外壳直接相连（搭铁），也可以将发电机的后盖直接作为负极板。6只整流二极管分为正极管和负极管两种。引出电极为正极的称为正极管，3只正极管装在同一块板上，称为正极板；引出电极为负极的称为负极管，3只负极管安装在负极板上，也可直接安装在后盖上。如图2.4所示。

图2.4交流发电机整流二极管安装示意图 a)焊接式 b)电路图 c)压装式 1-正整流板， 2-负整流板

2.3 发电机电压调节器

2.3.1 电压调节器作用 由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱动旋转的，且发动机和交流发电机的速比为1.7～3，因此交流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才能工作。

电压调节器是把发电机输出电压控制在规定范围内的装置，其功用是在发电机转速变化时，自动控制发电机电压保持恒定，使其不因发电机转速高时电压过高烧坏用电器和导致蓄电池过充电；也不会因发电机转速低而电压不足导致用电器工作失常。

2.3.2 电子电压调节器工作原理 随着电子技术的发展，目前交流发电机几乎全部采用电子调节器。其优点是：电压调节精度高，且不产生火花，还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点。 电子调节器有晶体管调节器和集成电路调节器两种。 5

外搭铁型电子调节器的工作原理: (1)基本电路如图2.5

图2.5电子电压调节器基本电路 (2)工作原理： ① 点火开关SW刚接通时，发动机不转，发电机不发电，蓄电池电压加在分压器R1、R2上，此时因UR1 较低不能使稳压管VS的反向击穿，VT1截止，VT1截止使得VT2导通，发电机磁场电路接通，此时由蓄电池供给磁场电流。随着发动机的启动，发电机转速升高，发电机他励发电，电压上升。

② 当发电机电压升高到大于蓄电池电压时，发电机自励发电并开始对外蓄电池充电，如果此时发电机输出电压UBVT2继续导通，但此时的磁场电流由发电机供给，发电机电压随转速升高迅速升高。

③ 当发电机电压升高到等于调节上限UB2时，调节器对电压的调节开始。此时VS导通，VT1导通，VT2截止，发电机磁场电路被切断，由于磁场被断路，磁通下降，发电机输出电压下降。

④ 当发电机电压下降到等于调节下限UB1时，VS截止，VT1截止，VT2重新导通，磁场电路重新被接通，发电机电压上升。周而复始，发电机输出电压UB被控制在一定范围内，这就是外搭铁型电子调节器的工作原理。

2.3.3 电子调节器的工作特性 调节器通过三级管VT2的通断控制磁场电流，随着转速的提高，大功率三级管VT2的导通时间减小，截止时间增加，这样可使得磁场电流平均值减小，磁通减小，保持输出电压UB不变。发电机的输出电压UB、磁场电流If（平均值）随转速n的变化关系称为电子调节器的工作特性。从电子调节器的工作特性曲线可以看出，n1为调节器开始工作转速，称为工作下限，随着发电机转速的升高，磁场电流减小。当发电机转速很高时，由于大功率三极管可不导通，磁场电流被