汽车电气-电源系统

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图2-1 汽车蓄电池实物图
2. 普通铅蓄电池的构造
汽车上广泛采用的蓄电池,由于其极 板的主要成分是铅和电解液,而电解液主 要是稀硫酸,所以又称铅酸蓄电池。汽车 上的蓄电池主要用于起动发动机,又称起 动型铅酸蓄电池,简称蓄电池,俗称电瓶
普通铅蓄电池由正极板、负极板、 隔板、电解液、外壳、蓄电池盖、正、 极柱、负极柱等组成
发电机前端装有带轮,由发 动机通过轴带动。在带轮后面装 有风扇,靠风扇的离心作用给发 电机强制通风。
图2-25 电刷与电刷架结构图及安装
汽车发电机怎样输送出直流电?
1. 交流发电机的工作原理(*)
(1)交流电动势的产生。交流 发电机电动势产生的过程如图226所示。交流发电机定子的三相 绕组(U、V、W)按一定的规律排 列在发电机的定子槽内,各相相 差120°电角度。当将励磁绕组接 通直流电源时即被激励,转子的 爪极被磁化为数对N极和S极。其 磁力线由N极出发,穿过转子与定 子之间很小的气隙进入定子铁心, 最后又通过气隙回到相邻的S极。
图2-4 免维护蓄电池实物 图
免维护蓄电池的主要性能特点如下:
(1)水分散失少。免维护蓄电池失水量少,一般仅为普通铅蓄电池的1/10左右,使用中一般 不需要添加蒸馏水。这一方面是由于铅钙合金的析氢过电位比铅锑合金高,充电时析氢量少, 从而水分逸出量大大减少;另一方面是由于免维护蓄电池设有集气室,可使收集到的水蒸气冷 却后重新返回电解液内,避免了水分散失。
(3)调压原理。
汽车发电机电压调节器的作用:稳定输出电压。因为汽车在行驶中速度有 快有慢,发电机输出的电压高低不定,所以使用电压调节器保证输出电压恒定 不变。
电压调节原理
根据电磁感应原理,发电机的感应电动势为EΦ=C1nΦ,其中C1为常数, 因此,交流发电机端电压的高低,取决于转子的转速n和磁极磁通Φ。要保持 电压恒定,在转速n升高时,应相应减弱磁通Φ,这可以通过减少励磁电流来实 现;在转速n降低时,应相应增强磁通Φ,这可以通过增大励磁电流来实现。
汽车电气设备的供电是不是全部依靠蓄电池?
蓄电池
起动机
发动机
发电机
蓄电池
灯光
点火
发电机的功用
除蓄电池外,汽车交流发电机也是汽车的主要电源,它与 电压调节器互相配合工作。
它主要任务是对除起动机以外的所有用电设备进行供电, 并向汽车上的蓄电池充电。
交流发电机的类型
汽车用交流发电机按
可分为普通式(发电机
与电压调节器独立)、整体式(电压调节器附在发电机内)、
带真空泵式、无刷式和永磁式等;按
可分
为内搭铁式和外搭铁式;按
可分为6管整流、8管
整流、9管整流和11管整流等。
发电机的结构
汽车用交流发电机多采用 三相同步交流发电机,其结 构按其类型的不同而异,普 通式与整体式的车用交流发 电机在结构上大同小异,而 与无刷式、永磁式在结构上 有较大的差异。
12 V的蓄电池。 如Q为起动型。 个代号并列标示。而干封蓄电池一般略去不写。
表2-1 铅酸蓄电池特征代号
(4)表示20 h放电率额定容量,用阿拉伯数字表示,单位为Ah。 (5)表示特殊性能,用汉语拼音第一个字母表示。例如,G表示薄型 极板,高起动率;S表示塑料外壳;D表示低温起动性能好。
以型号为6-QAW-54a的蓄电池为例,检验是否掌握了此知识 点。
(2)自行放电量小。普通铅蓄电池的栅架一般用铅锑合金制作,且含锑量较高。在充电时,正 极栅架上的锑被逐渐溶解到电解液中,并不断地在负极板表面沉积,与负极板上的活性物质形 成微电池,使其自行放电量增大。免维护蓄电池的栅架采用铅钙合金材料,其特点是晶粒较细, 耐腐蚀,不易形成微电池,自行放电量小。
图2-5 不同的蓄电池对比
(1)6表示蓄电池由6个单格电池组成,每个单格电池电压 为2 V,即额定电压为12 V。
(2)Q表示汽车起动用蓄电池。 (3)A表示干荷型蓄电池。 (4)W表示免维护型蓄电池。 (5)54表示蓄电池的额定容量为54 Ah。 (6)a表示对原产品的第一次改进。
2. 免维护蓄电池
如图2-4所示,免维护蓄电池是指在规定的使用条件下,使用期间不需要进行维护的蓄 电池。对于车用铅蓄电池来讲,也就是使用期间不需要经常添加蒸馏水的蓄电池。
图2-6 金杯车蓄电池
3. 蓄电池的安装
情景导入
一辆轿车停放置停车场半年之后,不能正常启动发动机,将点火开关 旋至ON档,打开前大灯,发现灯光暗淡。,连续按压汽车喇叭开关,发现 喇叭声音比较沙哑,并且启动发动机之后会发现仪表上充电不足指示灯常 亮。
蓄电池亏电
充电或更换
蓄电池检测
技术标准 蓄电池正常静止电压应为12V
模块2— 汽车电源系统构造于维修
案列导入
一辆轿车停放置停车场半年之后,不能正常启动发 动机,将点火开关旋至ON档,打开前大灯,发现灯光暗 淡。,连续按压汽车喇叭开关,发现喇叭声音比较沙哑, 并且启动发动机之后会发现仪表上充电不足指示灯常亮。
试着分析造成这一现象的原因?
认识蓄电池的结构、充电及保养方法; 认识硅整流发电机的原理; 掌握硅整流发电机的结构、拆装与检测内容; 了解电压调节器的类型; 掌握汽车电源系统的组成; 汽车电源系统简单故障检查。
为防止杂质侵入和水分蒸发,免维护蓄电池采用了 仅有极桩外露的全封闭式外壳。为防止蓄电池损坏和爆 炸,在密封式壳体上设有排气孔和安全阀。安全阀中装 有催化剂,可使氢气与氧气合成为水蒸气,冷却后再返 回电解液内。为有效防止外来火花造成危害,在其内部
还装有火花捕捉器。
如前所述,免维护蓄电池与普通铅蓄电池的最大区 别是极板材料不同。由于采用铅钙合金制作栅架,消除 了铅锑合金栅架的一些弱点(如水分蒸发、过量充电、 热破坏和自行放电)。因此,不仅使其使用性能得到改 善,而且还延长了其使用寿命和储存寿命。
图2-26 交流发电机电动势产 生的过程
当转子旋转时,由于定子绕组与磁力线有相对的切割运 动,所以在三相绕组中产生频率相同、幅值相等、相位相 差120°电角度的正弦电动势eA、eB、eC。每相绕组电动势 的有效值与转子的转速及磁极的磁通成正比,即
式中,EФ为相电动势的有效值,V;C 为发电机常数,其 值与发电机结构有关;n为发电机转速,r/min;Ф为磁极 的磁通,Wb。
电压调节器的类型
交流发电机电压调节器 分为触点式和电子式调节器 两大类。电子式又分为晶体 管式和集成电路式,基本原 理都是通过改变励磁电流的 大小来控制电压的。
2. 励磁方式与励磁控制形式
车用交流发电机的励磁方式与一般工业用交流发电机不同, 车用交流发电机要求在低速时能快速发电。为了使交流发电机 在低速运转时的输出电压满足汽车用电的要求,在发电机开始 发电时采用他励方式,即由蓄电池提供励磁电流,增强磁场, 使电压随发电机转速很快上升。当发电机输出电压高于蓄电池 电压时(发电机的转速达到1 000 r/min左右),励磁电流便 由发电机自身供给,这种励磁方式称为自励。由此可见,汽车 交流发电机在输出电压建立前后分别采用他励和自励两种不同 的励磁方式。
图2-3 蓄电池型号编制和含义
(1)表示串联单 (2)表示蓄
(3)表示蓄电池特征。蓄电池的特征为附加说明,在同
格数,用阿拉伯 电池类型,用 类用途的产品中具有某种特征需要在型号中加以区别时采
数字表示。例如, 汉语拼音的第 用,以汉语拼音字母表示。例如,A表示干式负荷电极板。
6表示有6个单格, 一个字母表示, 如果产品同时具有两种特征,原则上按表2-1的顺序将两
三、检测后 分析检测数据,发现蓄电池需要充电或者更换
注:针对免维护蓄电池我们可以通过观察窗检测蓄电池性能
良好 红色 需充电 白色 更换
注:针对非免维护蓄电池若需要充电我们可以通过检查电解液 密度并添加电解质(稀硫酸)再充电
若蓄电池需要更换,则进行更换极柱拆卸:先拆 卸负极柱再拆正极柱
4. 前后端盖 前后端盖的作用是支承转子总成并封闭内部构造,它由铝
合金制成,具有轻便、阻磁(减少漏磁)、散热性能好等优点。
图2-24 前后端盖
5. 电刷与电刷架
电刷是通过集电环给励磁绕组提供电流的元件。电刷装 在电刷架内,通过弹簧与集电环紧密接触。
电刷架根据发电机类型的不 同,其安装位置也有所不同。有 的安装在发电机的后端盖上(外 装式),这种结构便于电刷的维 护与更换;有的与整流器安装在 一起(内装式),维护或更换电 刷时,须将发电机后端盖上的防 护罩拆下。
任务2.1 蓄电池的结构、原理与使用
基础知识
1. 蓄电池的作用
(1)在发动机起动时,向起动机和点火系统供电。 (2)在发动机低速运转时,向用电设备和发电机励磁绕组供电。 (3)在发动机中、高速运转时,将发电机的剩余电能转化为化学能储存 起 来。 (4)在发电机过载时,协助发电机向用电设备供电。 (5)蓄电池相当于一个大电容器,能吸收电路中出现的瞬时过电压,保护电子 元件,保持汽车电气系统电压稳定。
(2)整流原理。交流发电机定子绕组中感应产生的交流电, 是通过6只二极管组成的三相桥式全波整流电路转变为直流电 的。
二极管具有单向导电特性。由于3只正极管的正极分别接 在发电机三相绕组的始端(A、B、C)上,它们的负极又连接 在一起,所以3只正极管的导通原则是在某一瞬间正极电位最 高者导通。而3只负极管的负极分别接在发电机三相绕组的始 端,它们的正极又连接在一起,所以3只负极管的导通原则是 在某一瞬间负极电位最低者导通。
安装后的简单检查。当蓄电池安装完毕后,应检查 蓄电池的连接是否牢靠,以防止行驶过程中松动。
用手摇动电池夹,看是否出现松动。
用万用表电压挡测量有无接触电阻
取出蓄电池并安装新的蓄 电池(注:新蓄电池原则 上因与旧蓄电池规格一致)
先装正极柱后接负极柱
任务2.2 硅整流发电机的结构原理
知识点
认识汽车发电机的结构 了解汽车发电机的发电原理 掌握汽车发电机的工作特性
图2-2 普通铅蓄电池构造图
铅蓄电池由浸泡在电解液中的正极板(二氧化铅,PbO2)和负极板(海绵状纯铅, Pb)组成,电解液是硫酸(H2SO4)的水溶液。铅蓄电池的工作原理就是化学能和电能 的相互转化过程。
任务2.1 蓄电池的结构、原理与使用
1. 蓄电池的型号选择
1)我国的蓄电池型号标准
蓄电池的型号按我国机械标准《铅酸蓄电池名称、型号编制与命名办法》 (JB/T 2599—2012)规定,其型号编制和含义由5个部分组成,如图2-3所示。
为使三相绕组中产生大小相等、相位 差120°(电角度)的对称电动势,三相 绕组及其在定子槽内的嵌镶必须遵循一定 的原则:每相绕组的线圈个数、每个线圈 的匝数和每个线圈的节距都必须完全相等; 三相绕组的起端A、B、C在定子槽内的排 列必须互隔 120°电角度。
2. 转子
转子总成是发电机的励磁部分(产生磁场), 它主要由两块爪极、励磁绕组、磁轭、集电环及转子轴等组成。
图2-21 转子实物图
图2-22 转子结构图
两块爪极被压装在转子轴上,且内腔装有磁轭,并绕有励磁绕组。绕组两端的
引线分别焊在与轴绝缘的两个集电环上。两个电刷装在与端盖绝缘的电刷架内,通
过弹簧力使其与集电环保持接触。
当发电机工作时,两电刷与直流电源连通,可为励磁绕组提供定向电流并产生
轴向磁通。使两块爪极被分别磁化为N 极和S 极,从而形成交错的6对磁极,并沿
它主要由定子、转子、转 子轴、电子调节器、风扇及 皮带轮等组成(调节器组件 装在交流发电机后端的防护 罩内,但不是交流发电机的 组成部分)。
1. 定子
定子总成是产生和输出交流电的部件,又称电枢, 组成由定子铁心和定子绕组组成。
定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状 硅钢片叠成。定子槽内置有三相对称绕组, 三相绕组大多数采用星形联结(Y型), 也有用三角形联结(∆型)的。
检测工具 万用表、蓄电池检测仪
使用 方法?
检测方法
一、检测前
工具准备
车辆停放正确工位
维修记录工单
人员防护:工装、手套等
二、检测中
1、检测静止时蓄电池的 电压(12V)并记录工单
2、启动车辆,检测启动 过程中蓄电池的瞬间电压 (不低于9.5V),并记录 工单
3、启动车辆,踩下加速 踏板,保持转速在 2000r/min,测量蓄电池电 压(不超过15V),并记录 工单
圆周方向均匀分布。
3. 整流器 整流器由正整流板和负整流板组成
整流器的作用是将三相定子绕
组输出的
通过三相桥式整
流变成直流电输出。
交流发电机的整流器大多由6只硅二极管组成,另外还有8 管、9管或11管组成的整流器。
外壳为正极、中心引线为负极的二极管,称为负极管,一般 在管壳底部标有黑色标记;外壳为负极、中心引线为正极的二极 管,称为正极管,一般在管壳底部标有红色标记。
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