汽車電氣系統檢修機電學院汽檢教研室項目三充電系統及交流發電機的檢修汽車電氣系統檢修【知識要求】1．熟悉充電系統的組成與結構原理2．掌握交流發電機的工作原理3．掌握交流發電機的工作特性4．掌握電壓調節器調壓原理5．會分析充電系統常見故障原因，診斷故障排除方法【能力要求】1．能正確拆裝交流發電機，并對交流發電機的皮帶進行調整；能對

交流發電機各零部件及總成進行正確的檢查；能對晶體管電壓調

節器進行檢測2．能正確檢查充電系統的工作線路，并能對常見故障進行檢修汽車電氣系統檢修相關知識根據汽車的使用性能、使用條件、運行范圍及蓄電池性能和局限性，汽車用的蓄電池不具備長時間給汽車用電設備及電氣系統供電的能力，汽車除了具備蓄電池外還必須配備一套不單純靠蓄電池供電的設備及系統，這就是充電系統，用來補充發動機運行中蓄電池消耗的電能。當發動機啟動運轉后，汽車上的用電設備、電氣系統、電子系統所需的電能是由充電系統的發電機提供的，充電系統除了供電能還能將多余的電流輸入蓄電池進行儲存。汽車電氣系統檢修一、充電系統概述

汽車充電系統的組成：蓄電池、發電機、電壓調節器（簡稱調壓器）、警告燈、點火開關、導線和電纜蓄電池和發電機并聯于汽車電路之中，發電機是主要電源，蓄電池是輔助電源。充電系統的元件位置汽車電氣系統檢修充電系統電子簡圖汽車電氣系統檢修如果用電量增加，蓄電池和發電機一起供應用電設備和電氣系統所需的電流。發電機是充電系統最重要和最主要的部件，是汽車運行中的主要電源，擔負著向啟動系統之外所有用電設備供電和向蓄電池充電的任務。由于發電機是由發動機經傳動帶驅動旋轉而發電的，當發動機轉速變化時，發電機輸出電壓是變化的，為滿足汽車用電設備電及向蓄電池充電的恒定電壓要求，充電系統設有電壓調節器。電壓調節器通過調節發電機的勵磁電流，保持發電機在轉速和負荷變化時輸出電壓穩定。充電指示裝置用于指示充電系統的工作情況，指示發電機是發電狀況還是不發電狀況，也直接指示蓄電池是處于充電還是放電狀態。汽車電氣系統檢修

二、交流（AC）發電機

※發電機的功用

發電機是汽車的主要電源，其功用是在發動機正常運轉時（怠速以上），向所有用電設備（起動機除外）供電，同時向蓄電池充電。汽車電氣系統檢修※汽車發電機的分類汽車用發電機可分為：

直流發電機和交流發電機目前汽車采用三相交流發電機，內部帶有二極管整流電路，將交流電整流為直流電，所以，汽車交流發電機輸出的是直流電。此發電機叫做硅整流交流發電機。

其他分類方式：

汽車電氣系統檢修※交流（AC）發電機的結構

帶輪風扇端蓋電刷組件整流器轉子定子汽車電氣系統檢修功用：產生旋轉磁場組成：

1）轉子軸

2）集電環

3）爪極

4）磁軛

5）磁場繞組1、轉子汽車電氣系統檢修2、定子

交流發電機的定子是發電機的電樞部分，其功用是用來產生交流電動勢，由定子鐵芯和對稱的三相電樞繞組組成。定子鐵芯定子繞組定子鐵心由內圈帶槽、互相絕緣的硅鋼片疊成。汽車電氣系統檢修定子及定子繞組的連接方式定子繞組有三組線圈，對稱的嵌放在定子鐵心的槽中。三相繞組的連接有星形接法和三角形接法兩種，如圖所示，都能產生三相交流電。三相繞組必須按一定要求繞制，才能使之獲得頻率相同、幅值相等、相位互差120°的三相電動勢。發電機定子繞組由專門人員繞制。汽車電氣系統檢修定子及定子繞組的連接方式汽車電氣系統檢修3、整流器

由于汽車的電氣系統使用直流電，所以發電機的交流電必須轉變為直流電，這一過程稱為整流。六只或八只硅二極管分別焊裝在兩塊極板（整流板）上而組成汽車電氣系統檢修交流發電機的整流器1—絕緣散熱板2—正極管3—負極管

4—后端蓋（或接地散熱板）5—電樞接柱汽車電氣系統檢修JF1522A交流發電機整流器總成1—負整流板2—正整流板3—散熱片4—連接螺栓5—正極管6—負極管

7—安裝孔8—絕緣墊9—電樞接柱安裝孔汽車電氣系統檢修整流板有正整流板和負整流板之分：其中一塊為正極板（帶有輸出端螺栓），另一塊為負極板，負極板和發電機外殼直接相連（搭鐵），也可以將發電機的后蓋直接作為負極板。整流管分為正極管和負極管兩種：引出電極為正極的為正極管，安裝在正極板上；引出電極為負極，稱為負極管，安裝在負極板上。汽車電氣系統檢修星形連接三角形連接汽車電氣系統檢修4、端蓋及電刷組件端蓋:1．

端蓋一般用鋁合金鑄造2．端蓋上裝有電刷組件，普通發電機中一般有兩只電刷無刷發電機中沒有電刷。前后端蓋起著固定轉子、定子、整流器和電刷組件的作用。汽車電氣系統檢修電刷組件:

電刷將電源引入到轉子的線圈（磁場繞組）中，使內部的電磁鐵（磁軛和爪極）產生較強的磁場。電刷組件包括：電刷、電刷架和電刷彈簧。電刷架有2種形式：外裝式；內裝式。汽車電氣系統檢修電刷組件1—電刷架2—“磁場”接線柱

3—電刷與彈簧4—“磁場”接線柱汽車電氣系統檢修汽車電氣系統檢修5、帶輪及風扇

交流發電機的前端裝有帶輪和風扇，由發動機通過傳動帶驅動發電機的轉子軸和風扇一起旋轉。（1）轉子的轉動使發電機發電；（2）風扇的轉動為發電機散熱。汽車電氣系統檢修交流發電機通風方式汽車電氣系統檢修奧迪R8W12發動機上采用了水冷發電機汽車電氣系統檢修※交流（AC）發電機的型號

根據中華人民共和國汽車行業標準QC/T73-1993《汽車電器設備產品型號編制方法》的規定，汽車交流發電機型號由五部分組成：汽車電氣系統檢修產品代號：JF——表示普通交流發電機；JFZ——表示整體式（調節器內置）交流發電機；JFB——表示帶泵的交流發電機；JFW——表示無刷交流發電機。電壓等級代號：

1——表示12V系統；2——表示24V系統；6——表示6V系統。電流等級代號：

電流等級代號1234

發電機額定電流<19A<29A<39A<49A設計序號：用1～2位阿拉伯數字表示，表示產品設計的先后順序。

變形代號：交流發電機以調整臂位置作為變形代號。Z——左調整臂Y——右調整臂例：JFZ1913Z發電機汽車電氣系統檢修※交流（AC）發電機的工作原理

由發動機帶動發電機轉子旋轉由電刷給轉子通電（勵磁）產生磁場（有刷交流發電機，無刷直接通電）由定子產生交變感應電動勢由整流器整流為直流電輸出汽車電氣系統檢修1．交流發電機發電原理

當外電路通過電刷使磁場繞組通電時，便產生磁場，使磁極磁化為N極和S極。當轉子旋轉時，磁通交替地在定子繞組中變化，根據電磁感應原理可知，定子的三相繞組中便產生交變的感生電動勢。這就是交流發電機的發電原理。汽車電氣系統檢修

當轉子旋轉時，產生的感應電動勢近似按正弦規律變化，可用下列方程式表示：

式中Em－每相電動勢的最大值

Eф－每相電動勢的有效值

w－電角速度（w

＝2π

f）汽車電氣系統檢修1）交流電動勢的波形近似正弦波（因轉子磁極呈鳥嘴形，其磁場的分布近似正弦規律）2）三相電動勢對稱（因三相繞組對稱安置）汽車電氣系統檢修2．交流發電機整流原理

交流發電機三相交流電經6只硅整流二極管組成的全波橋式整流電路整流后，變為直流電輸出

三只正二極管負極端連接在一起時，正極端電位最高者導通；三只負二極管正極端連接在一起時，負極端電位最低者導通。每一瞬時都有一個正極和一個管導通，使電路形成回路。這樣，通過用電器的就是直流電。汽車電氣系統檢修（三相全波橋式整流）汽車電氣系統檢修關于中性點電壓的討論理論上中性點電壓:實際上中性點電壓為：1、可以用來控制各種用途的用電器2、還可以對其整流，協同發電機輸出。（8管或11管交流發電機）汽車電氣系統檢修3．交流發電機勵磁方式

除了永磁式交流發電機不需要勵磁以外，其他形式的交流發電機都需要勵磁，因為它們的磁場都是電磁場，也就是說必須給磁場繞組通電才會有磁場產生。1、定義：將電源引入到磁場繞組，使之產生磁場稱為勵磁。

2、交流發電機勵磁兩種方式：

1）自勵

2）他勵汽車電氣系統檢修1）他勵在發動機起動期間，需要蓄電池供給發電機磁場電流生磁使發電機發電。這種供給磁場電流的方式稱為他勵發電。2）自勵當發電機有能力對外供電時，就可以把自身發的電供給磁場繞組生磁發電，這種供給磁場電流的方式稱為自勵。汽車電氣系統檢修交流發電機的勵磁電路如圖

（6管內搭鐵交流發電機）

電路有一個缺點：發動機熄火后，如果司機忘記關斷點火開關，蓄電池會經調節器一直給磁場繞組供電。

1）時間過長會燒壞磁場繞組

2）會造成蓄電池過度放電汽車電氣系統檢修交流發電機的勵磁電路

如圖帶充電指示燈的電路電子調節器發電機電壓小于蓄電池時充電指示燈發亮指示燈：1、提示駕駛員在發動機熄火后關掉點火開關。2、可以指示發電機是否有故障汽車電氣系統檢修九管交流發電機的整流原理九管交流發電機充電系統電路圖如圖2-17所示。發電機工作時，定子三相繞組產生的三相交流電動勢，經VD1～VD6這六個二極管組成的三相橋式整流電路整流后，輸出直流電壓UB向蓄電池充電和向用電設備供電。發電機的磁場電流由三個磁場二極管VD7、VD8、VD9和三個共陽極二極管VD2、VD4、VD6組成的三相橋式整流電路整流后的直流電壓供給。8管交流發電機和11管交流發電機？汽車電氣系統檢修

4．交流發電機的工作特性

交流發電機的工作特性是指發電機輸出的直流電壓、直流電流和發電機轉速之間的關系，主要包括輸出特性、空載特性和外特性。（1）發電機輸出特性也稱負載特性或輸出電流特性，它是發電機的輸出電壓Ｕ保持一定時（１２Ｖ系列交流發電機規定為１４Ｖ，２４Ｖ系列交流發電機規定為２８Ｖ；內裝調節器的１２Ｖ系列交流發電機規定為１３.５Ｖ，２４Ｖ系列整體式發電機規定為２７Ｖ），輸出電流與轉速之間的關系，即Ｕ為常數時，Ｉ＝ｆ（ｎ）的關系曲線，即輸出電流Ｉ隨轉速ｎ變化的關系。交流發電機通過實踐測得的輸出特性曲線如圖所示。其特點如下：汽車電氣系統檢修back

n1

—發電機的空載轉速，當發電機達到額定電壓并能對外輸出電流時的最小轉速為n1，即空載轉速。

n2

—發電機的滿載轉速，額定電流一般定為最大輸出電流的2/3。空載轉速與滿載轉速是測試交流發電機性能的重要依據。當發電機轉速達到一定值后，發電機的輸出電流就不再隨轉速的增加而上升汽車電氣系統檢修汽車電氣系統檢修（2）空載特性

空載特性是指發電機空載時，發電機的電壓與轉速之間的關系，即Ｉ＝０時，Ｕ＝ｆ（ｎ）的關系曲線。交流發電機的空載特性曲線如圖所示。從圖示可以看出，隨著轉速的升高，電壓上升較快。這樣，在較低轉速下發電機就能從他勵發電轉入自勵發電，即可向蓄電池充電（3）外特性外特性是指發電機轉速一定時，發電機輸出電壓與輸出電流的關系，即ｎ＝常數，Ｕ＝ｆ（Ｉ）的關系曲線。交流發電機的外特性曲線如圖所示。從外特性曲線可見：汽車電氣系統檢修back從曲線的上升速率和達到蓄電池電壓的轉速高低可判斷發電機的性能是否良好。汽車電氣系統檢修交流發電機的外特性曲線（１）發電機的轉速越高，輸出電壓也越高，轉速對輸出電壓的影響較大，轉速恒定時，輸出電流的變化對端電壓也有很大的影響。（２）隨著負載即輸出電流的增加，端電壓會很快下降，而且轉速越高，下降的越快。因此當發動機在高速運轉時，如果突然失去負載，則其端電壓會急劇升高，稱為瞬時電壓，會擊穿二極管和電子元件造成損壞。如果輸出電流增大到一定值時，負載繼續增加，此時輸出電流不僅不會增加，反而會同端電壓一起下降，即外特性曲線上出現一個轉折點（達到限流值后，會使輸出電流不再增加），這說明了交流發電機具有自身限制電流的功能。back汽車電氣系統檢修

5．電壓調節器

汽車電氣系統檢修電壓調節器功用:由于交流發電機的轉子是由發動機驅動的，因此交流發電機轉子的轉速變化范圍非常大，這樣將引起發電機的輸出電壓發生較大變化，無法滿足汽車用電設備的工作要求。為了滿足用電設備恒定電壓的要求，交流發電機必須配用電壓調節器，電壓調節器功用：使交流發電機輸出電壓在發動機所有工況下基本保持恒定。汽車電氣系統檢修電壓調節器的分類：1、電壓調節器按工作原理可分為：

觸點式（電磁振動式）晶體管調節器集成電路式數字式汽車電氣系統檢修交流發電機電壓調節器按工作原理可分為：

（1）觸點式電壓調節器

（2）晶體管調節器（3）集成電路調節器電子調節器（4）數字電路調節器單級雙級（觸電數目）汽車電氣系統檢修電壓調節的工作原理:

由交流發電機的工作原理我們知道，交流發電機的三相繞組產生的相電動勢的有效值：

Eφ=CeФn（V）

Ce－為發電機的結構常數，

n－為轉子轉速，

Ф－為轉子磁極的磁通，也就是說交流發電機所產生的感應電動勢與轉子轉速和磁極磁通成正比。汽車電氣系統檢修Eφ（不變）

=CeФ↓n↑Eφ（不變）

=CeФ↑n↓

轉速n是隨發動機轉速變化的，無法控制我們可以控制磁通Ф使之隨n的變化作相應的變化來保持發電機電動勢Eφ的不變方法是：當交流發電機的轉速升高時，通過減小發電機的勵磁電流If來減小磁通Ф，使發電機電動勢Eφ保持不變。Eφ不隨轉速變化，輸出電壓UB即可保持恒定所以，交流發電機調節器的工作原理是：當交流發電機的轉速升高時，調節器通過減小發電機的勵磁電流If來減小磁通Ф，使發電機的輸出電壓UB保持不變。汽車電氣系統檢修單級觸點式電壓調節器的原理1—蓄電池2—發電機3—發電機勵磁繞組

4—調節器電磁線圈5—觸點彈簧Rtj—調節器調節電阻

K—調節器觸點

—觸點銜鐵與鐵芯間的氣隙汽車電氣系統檢修雙級觸點式電壓調節器的基本原理及工作特性K1—低速觸點K2—高速觸點n1—K1打開的發電機起始轉速

n2—K1開始失效的發電機轉速n3—K2閉合的發電機起始轉速

n4—K2開始失效的發電機轉速汽車電氣系統檢修與觸點式調節器相比，電子式調節器具有體積小、重量輕、調節反應敏捷、無觸點燒蝕、使用壽命長等優點。汽車電氣系統檢修電子式電壓調節器的基本電路（內搭鐵式）汽車電氣系統檢修

6．交流發電機和電壓調節器的使用與維護

(1)交流發電機和電壓調節器的使用注意事項①蓄電池的極性必須是負極搭鐵。②發電機運轉時，不能用試火的方法檢查發電機。③整流器和定子繞組連接時，禁止用M

表或220

V交流電源檢查發電機的絕緣情況。④發電機與蓄電池之間的連接要牢靠。⑤一旦發現交流發電機或調節器有故障，應立即檢修。⑥為交流發電機配用調節器時，交流發電機的電壓等級必須與調節器電壓等級相同。⑦線路連接必須正確。目前各種車型調節器的安裝位置及接線方式各不相同，故接線時要特別注意。⑧調節器必須受點火開關控制。汽車電氣系統檢修(2)交流發電機和電壓調節器的維護注意事項

①檢查發電機驅動帶。●檢查驅動帶的外觀。●檢查驅動帶的撓度。②檢查導線的連接。●接線是否正確，是否牢靠。●發電機輸出端接線螺絲必須加

彈簧墊。③檢查運轉時有無噪聲。④檢查是否發電。●觀察充電指示燈的熄滅情況。●用萬用表直流電壓擋測量電壓。⑤當發現發電機或調節器有故障需要從車上拆卸檢修時，首先應關斷點火開關及一切用電設備，拆下蓄電池負極電纜線，再拆卸發電機上的導線接頭。⑥就車維修檢測時，最好使用專用工具。汽車電氣系統檢修項目實施（一）充電系統的檢修項目要求①通過該項目的實施，應能夠對充電系統的發電機及調節器進行拆裝與調整，并掌握充電系統故障診斷與檢測的步驟與方法。②該項目應具備硅整流交流發電機、發動機熱試臺架、電氣實驗臺、蓄電池等設備，具備起子、扳手、臺鉗、油盆、毛刷等拆裝和清潔工具，具備萬用表、彈簧秤、百分表、V形鐵等檢測儀器，具備汽車充電系統電路圖等資料。汽車電氣系統檢修（二）項目實施1．交流發電機的不解體檢測（1）測量各接線柱之間的電阻汽車電氣系統檢修用萬用表“R×1”當測量：“B”接線柱與“E”之間單向導通“F”接線柱與“E”之間電阻值：應為3Ω～6Ω。

汽車電氣系統檢修交流發電機出現各種故障時輸出電壓的波形（2）用示波器觀察輸出電壓汽車電氣系統檢修2．交流發電機的解體后各部件檢測

（1）轉子檢修①檢查轉子是否開路、短路。短路；斷路；（勵磁繞組3—6歐姆）汽車電氣系統檢修②檢查轉子是否接地。搭鐵；轉子滑環表面的光潔、轉子滑環的厚度汽車電氣系統檢修

（2）檢查交流發電機定子（驅動端架）①

檢查定子是否開路。線圈電阻為1歐姆以下但不為0。汽車電氣系統檢修②檢查定子是否接地。汽車電氣系統檢修

（3）檢查整流器（驅動器架）、整流元件組

每個二極管正、反向檢測兩次；且單向導通汽車電氣系統檢修（4）檢查交流發電機電刷情況

①用游標卡尺測量露出的電刷長度。規定值10.5mm極限值4.5mm電刷高度不小于新品高度的一半或外露部分不低于極限值。電刷彈簧彈性自如；電刷架不應有裂痕汽車電氣系統檢修豐田漢蘭達發電機汽車電氣系統檢修汽車電氣系統檢修2．電壓調節器檢測

分離元件調節器的檢測（調節器內、外搭鐵的確定）需要器材：可調直流電源（電壓可調0～30V）12V/2W儀表照明燈泡汽車電氣系統檢修大眾車型電壓調節器的檢測

若燈泡均不亮，或燈泡亮后達到調節電壓不熄滅，說明被檢測調節器已經損壞。汽車電氣系統檢修

將電源電壓調到12V，接通開關SW后燈泡亮，繼續調整電源電壓至（14V～15V）后熄滅，說明被檢測調節器性能良好汽車電氣系統檢修日系轎車集成電路調節器的檢測B-電樞接線IG-點火開關接線L-充電燈接線F-磁場P-定子線圈E-接地B與F單向導通

B與E單向導通汽車電氣系統檢修

試燈L（12V、2W）-表示勵磁繞組；調節可調電源輸出電壓，直到試燈熄滅，此時的輸出電壓即為調節器的調節電壓，其值應符合要求。否則，說明調節器已經損壞。對調節器調節電壓功能的檢測汽車電氣系統檢修調節器控制電源指示燈功能的檢測

檢測控制電源指示燈三極管：可調電源輸出電壓為零，試燈亮；隨著輸出電壓升高，試燈應熄滅。否則，說明調節器已經損壞。汽車電氣系統檢修

發電機的就車檢測是否工作正常發電機運行中，用萬用表測量輸出電壓：發電機輸出電壓高于12V，且隨發電機轉速的升高而增大至14.5V左右