發電機原理與維修技術

一、發電原理

1.發電機原理

（1）發動機帶動發電機內部轉子旋轉，產生旋轉磁場。

（2）磁場外發電機殼體（鐵芯）上固定有3組線圈(3相定子繞組)，3相繞組彼此相隔120°。

（3）當轉子旋轉時，旋轉的磁場使固定的電樞繞組中通過的磁通量發生變化，而在定子電樞繞組中產生三相感應電動勢。

一、發電機原理當發電機的轉子繞組中通入直流電時，產生磁場，轉子在發動機的帶動下旋轉，定子繞組切割轉子磁場感應三相交流電動勢。

發電機整流器的作用：

  將定子繞組的三相交流電變為直流電；由于蓄電池具有電容的功能，故輸出的直流電壓波形較平坦。 在發電機空載運行時，忽略三相繞組和整流器的電阻壓降，直流電動勢約為：U＝2.34Eφ（Eφ為相電動勢）。

1.交流發電機定子的三相繞組中，感應產生的是交流電，靠六只二極管組成的三相橋式整流電路變為直流電的。

2.二極管具有單向導電性,當給二極管加上正向電壓時,二極管導通, 當給二極管加上反向電壓時,二極管截止。

3. 發電機二極管的導通原則如下:

（1）正極二極管因三只二極管負極端相連，故正極端電位最高者導通；

（2）負極二極管因三只二極管正極端相連，故負極端電位最低者導通。

（3）但一般地，同時導通的管子總是兩個，正、負管子各一個。

發電機中性點電壓的概念（見圖）在定子繞組為星形連接時，三相繞組的公共結點稱為中性點，從三相繞組的中性點引一根導線到發電機外，標記為“N”。

中性點對發電機外殼（搭鐵）之間的電壓Un稱為中性點電壓，是通過三個負極管整流后得到的直流電壓（即三相半波整流）

中性點電壓為發電機輸出電壓的一半。

發電機中性點電壓的用途

中心點電壓常用來控制各種用處的繼電器（如磁場繼電器、充電指示燈繼電器等）

增大功率輸出

發電機中性點電壓1

帶有中性抽頭的交流發電機

三、發電機勵磁方法 

1.勵磁：將電源引入到磁場繞組使之產生磁場的過程稱為勵磁。

2.方式：交流發電機勵磁方式有自勵和他勵兩種。

（1）他勵：交流發電機開始發電時，因三極管死區電壓的存在，需先由蓄電池供給勵磁電流(他勵階段)。

（2）自勵：當發電機電壓達到蓄電池電壓時，即由發電機自己供給勵磁電流，即由他勵轉為自勵。

（3）他勵的優點：由蓄電池勵磁可以較快進入自勵狀態。

        汽車用發電機在剛開始發電時，轉子繞組由蓄電池供電產生磁場，屬于他勵；待發電機旋轉起來，輸出電壓高于蓄電池電壓時，發電機向磁場繞組供電，勵磁方式由他勵變為自勵。

發電機勵磁原理演示

發電機他勵過程

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。

發電機自勵過程：

隨轉速提高，發電機電動勢逐漸升高并對外輸出電能(一般怠速時發電機就能對外供電)。當發電機能對外供電時，就可以把自身發的電供給磁場繞組生磁發電。

發電機總工作原理

（3）發電機工作過程

發動機起動時，發電機電壓(為0)＜蓄電池電壓，整流二極管截止，發電機不輸出電流，由蓄電池供給磁場電流（他勵）。路徑：蓄電池+→點火開關→充電指示燈→調節器→磁場繞組→搭鐵→蓄電池-。充電指示燈亮。當發動機轉速升高到怠速及以上時，

發電機自勵。UB=UD+，充電指示燈兩端壓降為零，燈熄滅,若沒有熄滅,說明發電機有故障或充電指示燈電路有搭鐵。

發電機充電指示燈的控制電路

目前國內外大多數汽車上，均裝有充電指示燈(屬于報警裝置)，用來監測充電系統的工作情況。一般情況下，當接通點火開關時，充電指示燈亮，而當發動機起動后，交流發電機正常工作時，充電指示燈熄滅(只有極個別的車型例外，如天津大發)。因此，當發動機正常工作時，充電指示燈突然發亮，則表示充電系統有故障。提醒駕駛員注意及時維修。

二、利用三極管控制充電指示燈（如沃爾沃）

 1.當點火開關S閉合時，勵磁電路如下(他勵)：蓄電池正極→點火開關S→充電指示燈→調節器→發電機勵磁繞組→搭鐵。這時，充電指示燈亮。

2.當發動機起動后，發電機的輸出電壓高于蓄電池的電動勢，二極管VD導通，同時，VD將充電指示燈短路，充電指示燈熄滅，表示發電機正常工作。蓄電池的充電電路為：發電機的火線接線柱B→VD→蓄電池正極。 勵磁電路為(自勵)：發電機的火線接線柱B→調節器→發電機勵磁繞組→搭鐵。

各接線柱的簡單介紹：

B＋：為蓄電池充電，為車上的用電器提供電流。

L：充電指示燈端，無輸出功能，無激磁功能。W(R)：相輸出端，輸出14～17V交流電，可作為轉速表信號，可接交流繼電器。

如需24V輸出用來驅動起動機保護繼電器和空調保護繼電器，可通過在3個W端上安裝二極管組件的方法實現。

發電機配置不合理的影響

q      蓄電池虧電，致使發動機起動困難、蓄電池使用壽命大大縮短。

q      空調風機輸出能力下降，用戶產生抱怨。

q      蓄電池因虧電成為發電機的負載，對發電機的保護功能下降，極易造成發電機及車輛其他電器損壞。

q      造成電渦流緩速器工作不正常，產生事故隱患。

q      整車故障率上升，影響車輛正常使用，使客戶的經濟利益受損。

較易忽視的幾個問題

一、發電機B＋輸出導線到空調、蓄電池負載線徑偏細。

二、雙線制發電機的負極導線的線徑偏細。

外接引線配置不合理產生高熱

發電機接線方式不合理 造成正極引線短路

發電機接線正確、牢固，導線應垂直于地面。

發電機拆裝及車輛進行電焊加工時，必須斷開電瓶及發電機連線。同時避免異物進入發電機。

發電機同排氣管之間安裝隔熱板

皮帶長度選用不合理   加劇發電機的振動  無法保證其正常使用

風扇葉片碎裂未及時發現造成發電機內部器件燒毀

發動機艙內含油空氣濃度較高造成發電機卡死

發電機后端面通風孔被異物封堵

滑環室長時間沒有及時清理造成短路

發電機軸承內圈因長期不轉和振動出現磕痕,不使用無電瓶發電機時，應將發電機拆下保存，或使發電機保持運轉。

皮帶輪未打緊使風扇松動磨損

皮帶輪未打緊將轉子損壞

非正常拆卸造成轉子螺紋損壞

水管與發電機風扇距離過近

定期的發電機保養可有效的“降低故障率，降低運營成本”。

q      早發現

q      早報告

q      早隔離

q      早治療

——發電機的保養

發電機為什么需要保養

q      皮帶傳遞的扭矩大，皮帶磨損較快，磨擦產生較大的熱量會直接影響軸承使用壽命。

q      客車上的用電器功率較大，線路中過電流大，導線易老化，接線片易氧化。

q      由于發電機輸出功率大，產生的熱量也大，需要良好的散熱條件，因此需要保證發電機零部件表面清潔。

q      柴油發動機的振動較汽油發動機大，接線柱螺栓及接線較易松動。使用環境比較惡劣，一次使用時間較長，不可預料的不良環境因素較多，需及時發現和處理。

q      出現問題早發現早處理，可以大大降低客戶的使用成本，提高整車的使用安全性。

如何對發電機進行保養

q      發動機怠速時發電機的轉速是否合理。

q      檢查發電機的所有緊固件，復緊。

q      清除發電機內外部件油污和灰塵以利散熱。

q      我公司絕大部分發電機軸承均為重型軸承，免保養、免維護，如果出現枯油磨擦聲則更換軸承。檢查電刷的的磨損量清理碳粉。

q      檢查發電機各端子導線狀況是否正常，清理接線端子及接片氧化表面

保養的分類

q      例行保養：以清潔檢查為主，目的是清理電機的油污灰塵，及時發現安裝及接線等外部隱患，保障電機及用電器的正常運行。——皮帶、風扇、緊固件、外接導線、導風管、真空泵等。

q      拆分保養：

q      部分拆分保養：打開電機后擋蓋或護罩，拆下電刷及整流組件等部件，進行必要的保養。主要是對電機內部清潔檢查、更換易損件，一般是和空調一起保養。將發電機從車上拆下時記住各連接引線的接線位置；發電機的安裝方式、附件的裝配位置；安裝螺栓要成套放好。 

q     , ; 完全拆分保養：將發電機完全解體進行保養。

什么時間進行發電機保養

q      車輛每行駛2個月或2萬Km，應對發電機進行一次例行保養。(簡稱：例行保養二二一)

q      另外，由于大功率發電機的主要工作對象是車用空調等大功耗用電器，受它們的影響最大。因此應在開空調前，(大部分地區為4、5月份)，將發電機從車上卸下進行拆分保養。

q      部分拆分保養：電機每運行10萬Km、惡劣環境下使用1年或一般條件下使用2年進行一次。

q      完全拆分保養：電機每運行20萬Km，惡劣環境下使用2年或一般條件下使用3年進行一次。

發電機維護保養的注意事項

q      電機重新裝配時，螺釘螺母必須擰緊，插接件插實，皮帶輪打緊，導線接實。

q      電瓶的質量：發動機工作后，檢查電瓶與發電機的端電壓差應小于0.5V(考慮線路老化及接點損耗，允許電壓差1V)；充電電流從大(30~50A)到小(10A以內)，電瓶工作良好。

q      發電機外接引線是否嚴重老化(導線絕緣材料脆化脫落)，引線與接片連結處是否氧化，負極引線對地阻值是否為零。

q      發電機的安裝支架及張緊拉板是否有損傷，發電機安裝后是否晃動，皮帶輪槽中心是否對正；皮帶是否使用正確及磨損是否嚴重。

q      發電機安裝完畢后，檢查與周圍是否有干涉，特別注意的是絕對禁止將發動機油氣管與發電機引線固定在一起。

發電機故障的簡單判斷

車輛上發電機故障判斷原則：先外后內、先易后難

       首先檢查發電機外接線——松脫/搭鐵/錯接。

       再而檢查發電機皮帶——打滑/斷裂/焦化。

       測量電瓶電壓——電瓶短路/斷路損壞。

       車輛鑰匙開至儀表監測檔位置，此時用萬用表直流電壓檔檢查發電機輸出端電壓，應為25V左右，及充電指示燈端電壓，應為1～2V。

       起動發動機,關閉車用負載，用一條串有2W—6W指示燈的導線跨接發電機B＋輸出端及充電指示燈端，觀察指示燈亮滅情況，同時用萬用表直流電壓表檔測量輸出電壓，測量結果應為27—28V。

       逐漸增加車輛負載至全負載，電壓應有所下降，合理配置的電壓應在27V以上，個別情況容許下降至26V。在負載增加時,如發電機輸出電壓下降幅度較大時，用萬用表直流電壓檔測量相端電壓，正常值應為發電機額定電壓的50%，否則說明發電機定子線圈短路

發動機怠速時充電指示燈亮，高速時熄滅的故障判斷

第一步：檢查皮帶是否工作正常。

第二步：檢查蓄電池電壓是否正常，滿電時電壓應在25V以上。如電壓較低，充電或更換蓄電池。

第三步：斷開車上的充電指示燈線，用一條串有2W—6W指示燈的導線跨接發電機B＋輸出端及充電指示燈端,起動發動機，此時充電指示燈應熄滅。說明發電機正常，而是車上的充電指示燈功率小或導線過細或過長造成的。

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