第3章　電源系統(tǒng)的檢測(cè)

3.1　電源系統(tǒng)的組成和布置形式

3.1.1　汽車電源系統(tǒng)組成

汽車電源系統(tǒng)的功能是向用電設(shè)備提供電能。電源系統(tǒng)主要由蓄電池、發(fā)電機(jī)、調(diào)節(jié)器及電源系統(tǒng)工作狀況指示裝置等組成。

（1）蓄電池和發(fā)電機(jī)

在汽車上，蓄電池和發(fā)電機(jī)并聯(lián)工作。發(fā)電機(jī)是汽車的主要電源，蓄電池是輔助電源。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)未啟動(dòng)時(shí)，蓄電池為輔助電器系統(tǒng)供電；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，蓄電池為啟動(dòng)機(jī)供電，同時(shí)為供油系統(tǒng)（柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的斷油電磁閥）及相關(guān)電器設(shè)備供電；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，發(fā)電機(jī)開始發(fā)電，此時(shí)由發(fā)電機(jī)為整車用電設(shè)備供電，同時(shí)給蓄電池充電。

（2）調(diào)節(jié)器

所有發(fā)電機(jī)配有調(diào)節(jié)器，其主要作用是在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高到一定程度時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓并使其保持穩(wěn)定。

（3）電源系統(tǒng)工作狀況指示裝置

在汽車上蓄電池由發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行充電，其充電系統(tǒng)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(tǒng)的布置形式

目前，汽車普遍采用交流發(fā)電機(jī)與電子調(diào)節(jié)器。不同車型采用交流發(fā)電機(jī)和電子調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式各不相同，因此，電源系統(tǒng)部件的布置形式及其線路的連接關(guān)系各有不同。按電子調(diào)節(jié)器的安裝方式不同，電源系統(tǒng)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(tǒng)的布置形式

當(dāng)電子調(diào)節(jié)器與交流發(fā)電機(jī)分離安裝時(shí)，電源系統(tǒng)的組成與線路連接關(guān)系如圖3-1所示。

這種布置形式的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)電源系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能夠就車診斷出故障發(fā)生在交流發(fā)電機(jī)還是發(fā)生在電子調(diào)節(jié)器，只需更換故障部件即可繼續(xù)行駛。調(diào)節(jié)器分離安裝的特點(diǎn)是：發(fā)電機(jī)與調(diào)節(jié)器之間需用導(dǎo)線連接，因此電源系統(tǒng)的故障率較高。

（2）整體式電源系統(tǒng)的布置形式

當(dāng)電子調(diào)節(jié)器安裝在交流發(fā)電機(jī)上組合成整體式交流發(fā)電機(jī)時(shí)，電源系統(tǒng)的組成與線路連接關(guān)系如圖3-2所示，調(diào)節(jié)器一般都采用多功能集成電路調(diào)節(jié)器，通常簡(jiǎn)稱為IC調(diào)節(jié)器。整體式交流發(fā)電機(jī)電源系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是：交流發(fā)電機(jī)與IC調(diào)節(jié)器之間無(wú)需使用導(dǎo)線連接，因此，電源系統(tǒng)線路大大簡(jiǎn)化，故障率大大降低。但是，一旦電源系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，不能就車診斷出故障發(fā)生在交流發(fā)電機(jī)還是發(fā)生在電子調(diào)節(jié)器，需要更換整體式交流發(fā)電機(jī)才能繼續(xù)行駛。

3.1.3　交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)

交流發(fā)電機(jī)在汽車上使用40多年以來(lái)，雖然局部結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)，但是基本結(jié)構(gòu)都是由定子、轉(zhuǎn)子、整流器和端蓋四部分組成，整體式交流發(fā)電機(jī)的不同點(diǎn)是在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了電壓調(diào)節(jié)器，且都采用集成電路調(diào)節(jié)器。整體式交流發(fā)電機(jī)零部件組成如圖3-3所示。

（1）轉(zhuǎn)子

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

如圖3-5所示，磁場(chǎng)繞組的兩引出線分別焊接在與軸絕緣的兩個(gè)滑環(huán)上，兩滑環(huán)之間彼此絕緣，滑環(huán)與壓裝在后端蓋上的兩個(gè)電刷相接觸。當(dāng)兩個(gè)電刷與直流電源接通時(shí)，磁場(chǎng)繞組中便有電流流過(guò)，并產(chǎn)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(duì)磁極。

（2）定子

定子的作用是產(chǎn)生三相交變電動(dòng)勢(shì)。它由定子鐵芯和定子繞組組成，其結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。定子鐵芯由內(nèi)圓帶有凹槽的硅鋼片疊成。定子繞組為三相對(duì)稱繞組，采用高強(qiáng)度漆包線在專用模具上繞制后，再按一定規(guī)律嵌入鐵芯線槽內(nèi)。

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(jiǎn)稱Y形接法）和三角形接法（簡(jiǎn)稱△接法）。

（3）整流器

整流器的作用是將三相定子繞組產(chǎn)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(jié)構(gòu)如圖3-9所示。

汽車交流發(fā)電機(jī)用整流二極管有正極管與負(fù)極管之分。引出電極為二極管正極的稱為正極管，其上標(biāo)有紅色標(biāo)記；引出電極為二極管負(fù)極的稱為負(fù)極管，其上標(biāo)有綠色或黑色標(biāo)記。

如圖3-10所示，安裝整流二極管的鋁質(zhì)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(fù)極管的整流板稱為負(fù)整流板。有的交流發(fā)電機(jī)將三只負(fù)極管直接壓裝在發(fā)電機(jī)的后端蓋上。正整流板與負(fù)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(fā)電機(jī)的火線接柱“B”（“+”或“電樞”接柱）。

目前整流器總成大多數(shù)都裝于交流發(fā)電機(jī)后端蓋的外側(cè)，在整流器總成外面再加裝一個(gè)用薄鋁板或薄鐵板沖壓而成的防護(hù)蓋。這與整流器總成裝于交流發(fā)電機(jī)后端蓋內(nèi)側(cè)相比具有兩大優(yōu)點(diǎn)：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(fā)電機(jī)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(zhì)量輕、散熱性能好等優(yōu)點(diǎn)。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(nèi)，借彈簧的壓力與滑環(huán)保持接觸。電刷的功用是將電流引入磁場(chǎng)繞組中，如圖3-11所示。

交流發(fā)電機(jī)前端裝有皮帶盤、風(fēng)扇葉，工作時(shí)使發(fā)電機(jī)內(nèi)部強(qiáng)行通風(fēng)散熱。后端蓋后側(cè)裝有薄鋁板沖壓而成（或尼龍塑料制成）的防護(hù)罩，以保護(hù)整流器不被損壞。

3.1.4　交流發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)器

交流發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器是把交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓控制在規(guī)定范圍內(nèi)的控制裝置，簡(jiǎn)稱調(diào)節(jié)器。汽車采用的調(diào)節(jié)器有電磁振動(dòng)式和電子式兩大類，電磁振動(dòng)式調(diào)節(jié)器已經(jīng)淘汰，故下面只介紹電子調(diào)節(jié)器。

（1）調(diào)節(jié)器的功用

電壓調(diào)節(jié)器的功用就是：在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓，使其保持恒定以防止輸出電壓過(guò)高而損壞用電設(shè)備和避免蓄電池過(guò)充電。

（2）電子調(diào)節(jié)器

電子調(diào)節(jié)器是利用晶體三極管的開關(guān)特性，將晶體三極管串聯(lián)在發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電路中，根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出電壓的高低，控制晶體三極管的導(dǎo)通和截止，從而控制發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)電流，使發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定在某一規(guī)定的范圍之內(nèi)。

由于汽車交流發(fā)電機(jī)有內(nèi)搭鐵與外搭鐵之分，因此，與之匹配使用的電子調(diào)節(jié)器也有內(nèi)搭鐵與外搭鐵兩類。圖3-12所示為一外搭鐵電子調(diào)節(jié)器的基本電路原理圖，由電壓監(jiān)測(cè)電路、信號(hào)放大電路及功率放大電路三部分組成。圖3-13所示為內(nèi)搭鐵電子調(diào)節(jié)器的基本電路原理圖。