发电机原理与维修技术

发电机原理与维修技术

一、发电原理

1.发电机原理

（1）发动机带动发电机内部转子旋转，产生旋转磁场。

（2）磁场外发电机壳体（铁芯）上固定有3组线圈(3相定子绕组)，3相绕组彼此相隔120°。

（3）当转子旋转时，旋转的磁场使固定的电枢绕组中通过的磁通量发生变化，而在定子电枢绕组中产生三相感应电动势。

一、发电机原理当发电机的转子绕组中通入直流电时，产生磁场，转子在发动机的带动下旋转，定子绕组切割转子磁场感应三相交流电动势。

发电机整流器的作用：

  将定子绕组的三相交流电变为直流电；由于蓄电池具有电容的功能，故输出的直流电压波形较平坦。 在发电机空载运行时，忽略三相绕组和整流器的电阻压降，直流电动势约为：U＝2.34Eφ（Eφ为相电动势）。

1.交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电，靠六只二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。

2.二极管具有单向导电性,当给二极管加上正向电压时,二极管导通, 当给二极管加上反向电压时,二极管截止。

3. 发电机二极管的导通原则如下:

（1）正极二极管因三只二极管负极端相连，故正极端电位最高者导通；

（2）负极二极管因三只二极管正极端相连，故负极端电位最低者导通。

（3）但一般地，同时导通的管子总是两个，正、负管子各一个。

发电机中性点电压的概念（见图）在定子绕组为星形连接时，三相绕组的公共结点称为中性点，从三相绕组的中性点引一根导线到发电机外，标记为“N”。

中性点对发电机外壳（搭铁）之间的电压Un称为中性点电压，是通过三个负极管整流后得到的直流电压（即三相半波整流）

中性点电压为发电机输出电压的一半。

发电机中性点电压的用途

中心点电压常用来控制各种用处的继电器（如磁场继电器、充电指示灯继电器等）

增大功率输出

发电机中性点电压1

带有中性抽头的交流发电机

三、发电机励磁方法 

1.励磁：将电源引入到磁场绕组使之产生磁场的过程称为励磁。

2.方式：交流发电机励磁方式有自励和他励两种。

（1）他励：交流发电机开始发电时，因三极管死区电压的存在，需先由蓄电池供给励磁电流(他励阶段)。

（2）自励：当发电机电压达到蓄电池电压时，即由发电机自己供给励磁电流，即由他励转为自励。

（3）他励的优点：由蓄电池励磁可以较快进入自励状态。

        汽车用发电机在刚开始发电时，转子绕组由蓄电池供电产生磁场，属于他励；待发电机旋转起来，输出电压高于蓄电池电压时，发电机向磁场绕组供电，励磁方式由他励变为自励。

发电机励磁原理演示

发电机他励过程

在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。

发电机自励过程：

随转速提高，发电机电动势逐渐升高并对外输出电能(一般怠速时发电机就能对外供电)。当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给磁场绕组生磁发电。

发电机总工作原理

（3）发电机工作过程

发动机起动时，发电机电压(为0)＜蓄电池电压，整流二极管截止，发电机不输出电流，由蓄电池供给磁场电流（他励）。路径：蓄电池+→点火开关→充电指示灯→调节器→磁场绕组→搭铁→蓄电池-。充电指示灯亮。当发动机转速升高到怠速及以上时，

发电机自励。UB=UD+，充电指示灯两端压降为零，灯熄灭,若没有熄灭,说明发电机有故障或充电指示灯电路有搭铁。

发电机充电指示灯的控制电路

目前国内外大多数汽车上，均装有充电指示灯(属于报警装置)，用来监测充电系统的工作情况。一般情况下，当接通点火开关时，充电指示灯亮，而当发动机起动后，交流发电机正常工作时，充电指示灯熄灭(只有极个别的车型例外，如天津大发)。因此，当发动机正常工作时，充电指示灯突然发亮，则表示充电系统有故障。提醒驾驶员注意及时维修。

二、利用三极管控制充电指示灯（如沃尔沃）

 1.当点火开关S闭合时，励磁电路如下(他励)：蓄电池正极→点火开关S→充电指示灯→调节器→发电机励磁绕组→搭铁。这时，充电指示灯亮。

2.当发动机起动后，发电机的输出电压高于蓄电池的电动势，二极管VD导通，同时，VD将充电指示灯短路，充电指示灯熄灭，表示发电机正常工作。蓄电池的充电电路为：发电机的火线接线柱B→VD→蓄电池正极。 励磁电路为(自励)：发电机的火线接线柱B→调节器→发电机励磁绕组→搭铁。

各接线柱的简单介绍：

B＋：为蓄电池充电，为车上的用电器提供电流。

L：充电指示灯端，无输出功能，无激磁功能。W(R)：相输出端，输出14～17V交流电，可作为转速表信号，可接交流继电器。

如需24V输出用来驱动起动机保护继电器和空调保护继电器，可通过在3个W端上安装二极管组件的方法实现。

发电机配置不合理的影响

q      蓄电池亏电，致使发动机起动困难、蓄电池使用寿命大大缩短。

q      空调风机输出能力下降，用户产生抱怨。

q      蓄电池因亏电成为发电机的负载，对发电机的保护功能下降，极易造成发电机及车辆其他电器损坏。

q      造成电涡流缓速器工作不正常，产生事故隐患。

q      整车故障率上升，影响车辆正常使用，使客户的经济利益受损。

较易忽视的几个问题

一、发电机B＋输出导线到空调、蓄电池负载线径偏细。

二、双线制发电机的负极导线的线径偏细。

外接引线配置不合理产生高热

发电机接线方式不合理 造成正极引线短路

发电机接线正确、牢固，导线应垂直于地面。

发电机拆装及车辆进行电焊加工时，必须断开电瓶及发电机连线。同时避免异物进入发电机。

发电机同排气管之间安装隔热板

皮带长度选用不合理   加剧发电机的振动  无法保证其正常使用

风扇叶片碎裂未及时发现造成发电机内部器件烧毁

发动机舱内含油空气浓度较高造成发电机卡死

发电机后端面通风孔被异物封堵

滑环室长时间没有及时清理造成短路

发电机轴承内圈因长期不转和振动出现磕痕,不使用无电瓶发电机时，应将发电机拆下保存，或使发电机保持运转。

皮带轮未打紧使风扇松动磨损

皮带轮未打紧将转子损坏

非正常拆卸造成转子螺纹损坏

水管与发电机风扇距离过近

定期的发电机保养可有效的“降低故障率，降低运营成本”。

q      早发现

q      早报告

q      早隔离

q      早治疗

——发电机的保养

发电机为什么需要保养

q      皮带传递的扭矩大，皮带磨损较快，磨擦产生较大的热量会直接影响轴承使用寿命。

q      客车上的用电器功率较大，线路中过电流大，导线易老化，接线片易氧化。

q      由于发电机输出功率大，产生的热量也大，需要良好的散热条件，因此需要保证发电机零部件表面清洁。

q      柴油发动机的振动较汽油发动机大，接线柱螺栓及接线较易松动。使用环境比较恶劣，一次使用时间较长，不可预料的不良环境因素较多，需及时发现和处理。

q      出现问题早发现早处理，可以大大降低客户的使用成本，提高整车的使用安全性。

如何对发电机进行保养

q      发动机怠速时发电机的转速是否合理。

q      检查发电机的所有紧固件，复紧。

q      清除发电机内外部件油污和灰尘以利散热。

q      我公司绝大部分发电机轴承均为重型轴承，免保养、免维护，如果出现枯油磨擦声则更换轴承。检查电刷的的磨损量清理碳粉。

q      检查发电机各端子导线状况是否正常，清理接线端子及接片氧化表面

保养的分类

q      例行保养：以清洁检查为主，目的是清理电机的油污灰尘，及时发现安装及接线等外部隐患，保障电机及用电器的正常运行。——皮带、风扇、紧固件、外接导线、导风管、真空泵等。

q      拆分保养：

q      部分拆分保养：打开电机后挡盖或护罩，拆下电刷及整流组件等部件，进行必要的保养。主要是对电机内部清洁检查、更换易损件，一般是和空调一起保养。将发电机从车上拆下时记住各连接引线的接线位置；发电机的安装方式、附件的装配位置；安装螺栓要成套放好。 

q     , ; 完全拆分保养：将发电机完全解体进行保养。

什么时间进行发电机保养

q      车辆每行驶2个月或2万Km，应对发电机进行一次例行保养。(简称：例行保养二二一)

q      另外，由于大功率发电机的主要工作对象是车用空调等大功耗用电器，受它们的影响最大。因此应在开空调前，(大部分地区为4、5月份)，将发电机从车上卸下进行拆分保养。

q      部分拆分保养：电机每运行10万Km、恶劣环境下使用1年或一般条件下使用2年进行一次。

q      完全拆分保养：电机每运行20万Km，恶劣环境下使用2年或一般条件下使用3年进行一次。

发电机维护保养的注意事项

q      电机重新装配时，螺钉螺母必须拧紧，插接件插实，皮带轮打紧，导线接实。

q      电瓶的质量：发动机工作后，检查电瓶与发电机的端电压差应小于0.5V(考虑线路老化及接点损耗，允许电压差1V)；充电电流从大(30~50A)到小(10A以内)，电瓶工作良好。

q      发电机外接引线是否严重老化(导线绝缘材料脆化脱落)，引线与接片连结处是否氧化，负极引线对地阻值是否为零。

q      发电机的安装支架及张紧拉板是否有损伤，发电机安装后是否晃动，皮带轮槽中心是否对正；皮带是否使用正确及磨损是否严重。

q      发电机安装完毕后，检查与周围是否有干涉，特别注意的是绝对禁止将发动机油气管与发电机引线固定在一起。

发电机故障的简单判断

车辆上发电机故障判断原则：先外后内、先易后难

       首先检查发电机外接线——松脱/搭铁/错接。

       再而检查发电机皮带——打滑/断裂/焦化。

       测量电瓶电压——电瓶短路/断路损坏。

       车辆钥匙开至仪表监测档位置，此时用万用表直流电压档检查发电机输出端电压，应为25V左右，及充电指示灯端电压，应为1～2V。

       起动发动机,关闭车用负载，用一条串有2W—6W指示灯的导线跨接发电机B＋输出端及充电指示灯端，观察指示灯亮灭情况，同时用万用表直流电压表档测量输出电压，测量结果应为27—28V。

       逐渐增加车辆负载至全负载，电压应有所下降，合理配置的电压应在27V以上，个别情况容许下降至26V。在负载增加时,如发电机输出电压下降幅度较大时，用万用表直流电压档测量相端电压，正常值应为发电机额定电压的50%，否则说明发电机定子线圈短路

发动机怠速时充电指示灯亮，高速时熄灭的故障判断

第一步：检查皮带是否工作正常。

第二步：检查蓄电池电压是否正常，满电时电压应在25V以上。如电压较低，充电或更换蓄电池。

第三步：断开车上的充电指示灯线，用一条串有2W—6W指示灯的导线跨接发电机B＋输出端及充电指示灯端,起动发动机，此时充电指示灯应熄灭。说明发电机正常，而是车上的充电指示灯功率小或导线过细或过长造成的。

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