第3章　電源系統的檢測

3.1　電源系統的組成和布置形式

3.1.1　汽車電源系統組成

汽車電源系統的功能是向用電設備提供電能。電源系統主要由蓄電池、發電機、調節器及電源系統工作狀況指示裝置等組成。

（1）蓄電池和發電機

在汽車上，蓄電池和發電機并聯工作。發電機是汽車的主要電源，蓄電池是輔助電源。

當發動機未啟動時，蓄電池為輔助電器系統供電；當發動機啟動時，蓄電池為啟動機供電，同時為供油系統（柴油發動機的斷油電磁閥）及相關電器設備供電；當發動機啟動后，發電機開始發電，此時由發電機為整車用電設備供電，同時給蓄電池充電。

（2）調節器

所有發電機配有調節器，其主要作用是在發電機轉速升高到一定程度時，自動調節發電機的電壓并使其保持穩定。

（3）電源系統工作狀況指示裝置

在汽車上蓄電池由發動機進行充電，其充電系統工作狀況的指示方式有電流表指示、充電指示燈指示和電壓表指示3種形式。

3.1.2　電源系統的布置形式

目前，汽車普遍采用交流發電機與電子調節器。不同車型采用交流發電機和電子調節器的結構形式各不相同，因此，電源系統部件的布置形式及其線路的連接關系各有不同。按電子調節器的安裝方式不同，電源系統的布置形式可分為分離式和整體式兩種。

（1）分離式電源系統的布置形式

當電子調節器與交流發電機分離安裝時，電源系統的組成與線路連接關系如圖3-1所示。

這種布置形式的優點是：當電源系統發生故障時，能夠就車診斷出故障發生在交流發電機還是發生在電子調節器，只需更換故障部件即可繼續行駛。調節器分離安裝的特點是：發電機與調節器之間需用導線連接，因此電源系統的故障率較高。

（2）整體式電源系統的布置形式

當電子調節器安裝在交流發電機上組合成整體式交流發電機時，電源系統的組成與線路連接關系如圖3-2所示，調節器一般都采用多功能集成電路調節器，通常簡稱為IC調節器。整體式交流發電機電源系統的顯著特點是：交流發電機與IC調節器之間無需使用導線連接，因此，電源系統線路大大簡化，故障率大大降低。但是，一旦電源系統發生故障時，不能就車診斷出故障發生在交流發電機還是發生在電子調節器，需要更換整體式交流發電機才能繼續行駛。

3.1.3　交流發電機的結構

交流發電機在汽車上使用40多年以來，雖然局部結構有所改進，但是基本結構都是由定子、轉子、整流器和端蓋四部分組成，整體式交流發電機的不同點是在基本結構的基礎上增加了電壓調節器，且都采用集成電路調節器。整體式交流發電機零部件組成如圖3-3所示。

（1）轉子

轉子的作用是產生磁場，它由兩塊爪極、磁場繞組和滑環等組成。兩塊爪極（各具有六個鳥嘴形磁極）壓裝在轉子軸上，在兩塊爪極的空腔內裝有磁軛，磁軛上繞有磁場繞組，如圖3-4所示。

如圖3-5所示，磁場繞組的兩引出線分別焊接在與軸絕緣的兩個滑環上，兩滑環之間彼此絕緣，滑環與壓裝在后端蓋上的兩個電刷相接觸。當兩個電刷與直流電源接通時，磁場繞組中便有電流流過，并產生軸向磁通，使一塊爪極磁化為N極，另一塊爪極磁化為S極，從而形成六對磁極。

（2）定子

定子的作用是產生三相交變電動勢。它由定子鐵芯和定子繞組組成，其結構如圖3-6所示。定子鐵芯由內圓帶有凹槽的硅鋼片疊成。定子繞組為三相對稱繞組，采用高強度漆包線在專用模具上繞制后，再按一定規律嵌入鐵芯線槽內。

如圖3-7、圖3-8所示，嵌裝后的三相繞組的連接方法有星形接法（簡稱Y形接法）和三角形接法（簡稱△接法）。

（3）整流器

整流器的作用是將三相定子繞組產生的三相交流電變換為直流電。整流器一般由六只硅整流二極管和安裝整流管的散熱板組成，其結構如圖3-9所示。

汽車交流發電機用整流二極管有正極管與負極管之分。引出電極為二極管正極的稱為正極管，其上標有紅色標記；引出電極為二極管負極的稱為負極管，其上標有綠色或黑色標記。

如圖3-10所示，安裝整流二極管的鋁質散熱板稱為整流板。安裝三只正極管的整流板稱為正整流板；安裝三只負極管的整流板稱為負整流板。有的交流發電機將三只負極管直接壓裝在發電機的后端蓋上。正整流板與負整流板或后端蓋之間用絕緣材料隔開，并用螺栓通至后端蓋外部，作為發電機的火線接柱“B”（“+”或“電樞”接柱）。

目前整流器總成大多數都裝于交流發電機后端蓋的外側，在整流器總成外面再加裝一個用薄鋁板或薄鐵板沖壓而成的防護蓋。這與整流器總成裝于交流發電機后端蓋內側相比具有兩大優點：一是便于散熱冷卻；二是便于維修。

（4）端蓋與電刷組件

交流發電機的前、后端蓋均用鋁合金壓鑄或用砂模鑄造而成，具有漏磁少、質量輕、散熱性能好等優點。在后端蓋上裝有電刷組件，它由電刷、電刷架及電刷彈簧組成。電刷用銅粉和石墨模壓而成，電刷架用玻璃纖維塑料模壓而成。電刷安裝在電刷架內，借彈簧的壓力與滑環保持接觸。電刷的功用是將電流引入磁場繞組中，如圖3-11所示。

交流發電機前端裝有皮帶盤、風扇葉，工作時使發電機內部強行通風散熱。后端蓋后側裝有薄鋁板沖壓而成（或尼龍塑料制成）的防護罩，以保護整流器不被損壞。

3.1.4　交流發電機的調節器

交流發電機電壓調節器是把交流發電機的輸出電壓控制在規定范圍內的控制裝置，簡稱調節器。汽車采用的調節器有電磁振動式和電子式兩大類，電磁振動式調節器已經淘汰，故下面只介紹電子調節器。

（1）調節器的功用

電壓調節器的功用就是：在發電機轉速變化時，自動調節發電機輸出電壓，使其保持恒定以防止輸出電壓過高而損壞用電設備和避免蓄電池過充電。

（2）電子調節器

電子調節器是利用晶體三極管的開關特性，將晶體三極管串聯在發電機磁場電路中，根據發電機輸出電壓的高低，控制晶體三極管的導通和截止，從而控制發電機的磁場電流，使發電機的輸出電壓穩定在某一規定的范圍之內。

由于汽車交流發電機有內搭鐵與外搭鐵之分，因此，與之匹配使用的電子調節器也有內搭鐵與外搭鐵兩類。圖3-12所示為一外搭鐵電子調節器的基本電路原理圖，由電壓監測電路、信號放大電路及功率放大電路三部分組成。圖3-13所示為內搭鐵電子調節器的基本電路原理圖。