情境二 發電機的結構與檢修

交流發電機是汽車的主要電源，由汽車發動機驅動。其作用是：在發動機正常工作時，向除起動機以外的所有用電設備供電；當蓄電池存量不足時，向蓄電池及時充電。

一、交流發電機的分類

1．按結構不同分類

1）外裝電壓調節器式交流發電機：此類發電機在載貨汽車和大型客車上應用較多，如解放CA1091型載貨汽車上使用的JF1522A型交流發電機。

2）整體式交流發電機（內裝電壓調節器式）：多用于轎車上，如圖2.25（a）所示。

3）帶泵交流發電機：多用于柴油車，在發電機后端帶有真空助力泵，如JFB1712型交流發電機，如圖2.25（b）所示。

4）無刷交流發電機：無電刷、集電環結構的交流發電機，如JFW1913型交流發電機。

5）磁交流發電機：轉子磁極采用永磁材料的交流發電機。

2．按勵磁繞組搭鐵方式不同分類

1）內搭鐵式交流發電機：勵磁繞組的一端引出來形成勵磁接線柱，而另一端與發電機殼連接（“F”“E”），如EQ1090型車用的JF132型交流發電機。

2）外搭鐵式交流發電機：勵磁繞組的兩個端子都和發電機殼絕緣，引出來形成兩個勵磁接線柱（“F1”“F2”），勵磁接線柱是通過調節器搭鐵的，如CA1091型車用的JF152D型交流發電機。

3．按安裝用的二極管數量不同分類

1）6管交流發電機：交流發電機的整流器是由6只硅二極管組成的。這種形式的應用較廣泛，如EQ1090型車用的JF132型交流發電機等。

2）8管交流發電機：具有兩個中性點二極管的交流發電機。其整流器總成共有8只二極管，如天津夏利TJ7100微型轎車使用的JFZ1542型交流發電機。

3）9管交流發電機：具有三個勵磁二極管的交流發電機。其整流器總成共有9只二極管，如北京BJ1022型輕型貨車使用的JFZ141型交流發電機。

4）11管交流發電機：具有中性點二極管和勵磁二極管的交流發電機。其整流器總成共有11只二極管，如桑塔納轎車使用的JFZ913Z型交流發電機。

二、交流發電機的型號

根據中華人民共和國汽車行業標準QC/T 73—1993《汽車電氣設備產品型號編制方法》的規定，國產汽車交流發電機的型號主要由以下五大部分組成，如圖2.26所示。

第一部分為產品名稱代號：交流發電機的產品名稱代號為JF，整體式交流發電機的產品名稱代號為JFZ；帶泵交流發電機的產品名稱代號為JFB；無刷交流發電機的產品名稱代號為JFW。

第二部分為電壓等級代號：用一位阿拉伯數字表示，如1為12V，2為24V，6為6V。

第三部分為電流等級代號：用一位阿拉伯數字表示，如表2.2所示。

第四部分為設計序號：按產品設計的先后順序，用阿拉伯數字表示。

第五部分為變形代號：交流發電機以調整臂的位置作為變形代號。從驅動端看，Y表示右邊，Z表示左邊。

例如，桑塔納、奧迪100型轎車所使用的JFZ1913Z型交流發電機，其含義是電壓等級為12V，輸出電流大于90A，為第13次設計，調整臂位于左邊的整體式交流發電機。

三、汽車發電機的結構

交流發電機從整體上看，是由一臺三相同步交流發電機和硅二極管整流器組成的。下面主要以整體式交流發電機來介紹發電機的結構。

整體式交流發電機的結構如圖2.27所示。它主要由轉子，定子，電刷與電刷架，皮帶輪與風扇，前、后端蓋，整流器等組成。

1．轉子

轉子的作用是產生磁場。轉子主要由兩塊爪極、磁場繞組、轉子軸和集電環（也稱滑環）等組成，如圖2.28所示。

轉子軸上壓有兩塊爪極，每塊爪極上有6個鳥嘴形磁極；在兩塊爪極的空腔內裝有導磁的鐵芯（稱為磁軛），鐵芯上繞有勵磁繞組（又稱磁場繞組或轉子線圈）。勵磁繞組的兩條引線分別焊接在與軸絕緣的兩個集電環上，集電環與裝在后端蓋上的兩個電刷接觸。當兩電刷與直流電源接通時，勵磁繞組中便有磁場電流通過，產生軸向磁通，使得一塊爪極被磁化為N極，另一塊為S極，從而形成了相互交錯的磁極。轉子實物如圖2.29所示。

2．定子

定子又稱電樞，其作用是產生交流電動勢。定子由定子鐵芯和定子繞組組成，如圖2.30所示。定子鐵芯由相互絕緣的內圓帶嵌線槽的圓環狀硅鋼片疊成。三相定子繞組被對稱地安放在定子鐵芯槽內。定子繞組的接線法有星形（形）和三角形兩種接法，如圖2.31所示。汽車交流發電機大多采用星形連接。

3．電刷與電刷架

在發電機的后端裝有電刷和電刷架，如圖2.32所示。兩個電刷分別裝在電刷架的孔內。電刷被彈簧推向集電環并與集電環接觸，將直流電引入勵磁繞組。電刷架的結構有內裝式和外裝式兩種，分別如圖2.32和圖2.33所示。

4．前、后端蓋

前、后端蓋（如圖2.34所示）均由非導磁材料的鋁合金制成，漏磁少，并具有輕便、散熱性能好等優點。汽車發電機的前、后端蓋上一般設有通風口，以便發電機內部散熱。另外，后端蓋內裝有電刷與電刷架。

5．皮帶輪與風扇

皮帶輪（如圖2.35所示）通常用鑄鐵或鋁合金制成，安裝在交流發電機的前端。發動機通過皮帶輪驅動發電機旋轉。

風扇（如圖2.35所示）一般由鋼板沖制或用鋁合金壓鑄而成。其作用是在發電機工作時，強制通風，以對發電機進行冷卻。風扇有內裝式和外裝式兩種。

6．整流器

整流器的作用是將發電機定子繞組產生的三相交流電變換成直流電。一般由6只硅整流二極管接成三相橋式全波整流電路。整流器與其安裝位置如圖2.36所示。

交流發電機整流二極管有正極管和負極管之分。外殼為負極、中心引線為正極的二極管，稱為正極管，管底殼體上有紅色標記。3只正極管的外殼被壓裝或焊接在元件板上，由一個與后端蓋絕緣的元件板固定螺栓通至機殼外，成為發電機的電樞接線柱“B”或“+”極。

外殼為正極、中心引線為負極的二極管，稱為負極管，負極管管底殼體上注有黑色標記。3只負極管的外殼被壓裝或焊接在另一元件板上（有些壓裝在后端蓋的3個孔內），和發電機外殼一起成為發電機的負極。二極管的安裝如圖2.37所示。

四、交流發電機的工作原理

1．交流發電機的發電原理

交流發電機產生交流電的基本原理是電磁感應原理。交流發電機的三相定子繞組是對稱的，即每相繞組的個數及每個線圈的匝數都相等，繞組的繞法也相同，且按相同的規律分布在定子鐵芯的槽中，它們之間差120°的電角度。交流發電機的工作原理如圖2.38所示。

當勵磁繞組有電流通過（通過電刷）時，轉子的兩塊爪極被磁化，形成了N、S極相互交錯的6對磁極，如圖2.39所示。發電機工作時，轉子的旋轉使磁場同時旋轉，于是，定子三相繞組與磁場發生相對運動，定子繞組切割磁極磁感線，在定子繞組內便產生感應電動勢。三相定子繞組所產生的感應電動勢是頻率相同、最大值相同、相位差120°的三相對稱正弦交流電動勢。感應電動勢的大小與每相繞組串聯的匝數及轉子的轉速有關，即匝數越多，轉速越高，感應電動勢越大。

2．交流發電機的整流原理

整流器是利用二極管的單向導電性，將交流電轉換為直流電。

（1）二極管的導通原則

1）正極管導通原則：瞬間正極電位最高者導通。

2）負極管導通原則：瞬間負極電位最低者導通。

（2）整流過程

以6個二極管構成的三相橋式整流電路為例，如圖2.40所示。3個正二極管VD1、VD3、VD5的負極并聯在正整流板上，3個負二極管VD2、VD4、VD6的正極并聯在負整流板上。每個時刻有兩個二極管（正、負二極管各一個）同時導通，同時導通的兩個二極管總是將發電機的電壓加在負載兩端。

當t=0時，C相電位最高，而B相電位最低，所對應的二極管VD5、VD4均處于正向導通。在0～t1時間內的電流流向，如圖1.41（a）所示。

在t1～t2時間內，A相電位最高，而B相電位最低，所對應的二極管VD1、VD4均處于正向導通。在t1～t2時間內的電流流向，如圖2.41（b）所示。

在t2～t3時間內，A相電位最高，而C相電位最低，所對應的二極管VD1、VD6均處于正向導通。在t2～t3時間內的電流流向，如圖2.41（c）所示。

以此類推，周而復始，在負載上便可獲得一個比較平穩的直流脈動電壓。各時間內的電流流向見圖2.41。

3．交流發電機的勵磁方式

交流發電機的勵磁方式是：先他勵，后自勵。

交流發電機開始發電時，由于轉子上磁極的剩磁很弱，在低轉速下僅靠剩磁產生的電動勢不能使二極管導通，發電機不能自勵發電，此時必須由蓄電池提供勵磁電流，增強磁場，使發電機在低速轉動時電壓能夠迅速上升。

當發電機轉速達到一定值時，發電機發電產生的電壓達到或超過蓄電池電壓時，發電機自己供給勵磁電流。此時，發電機就由他勵轉變為自勵發電。

五、電壓調節器

1．電壓調節器的作用

電壓調節器的作用是在交流發電機轉速變化時，自動控制發電機電壓，使其保持恒定，防止發電機電壓過高而燒壞用電設備和導致蓄電池過量充電，同時也防止發電機電壓過低而導致用電設備工作失常或蓄電池充電不足。電壓調節器及其安裝位置如圖2.42所示。

2．電壓調節器的分類

（1）按工作原理不同分類

1）觸點式電壓調節器：有單級觸點式和雙級觸點式兩種，但目前已被淘汰。

2）晶體管電壓調節器：其優點是晶體管的開關頻率高，且不產生電火花；調節精度高；輕巧，壽命長，可靠性高，無線電干擾小；等等。現廣泛應用于多種中、低檔車型。

3）集成電路電壓調節器：除具有晶體管調節器的優點外，還具有體積小、可安裝于發電機內部（又稱內裝式調節器）、減少外接線的優點。現廣泛應用于桑塔納、奧迪等多種轎車上。

4）計算機控制電壓調節器：計算機控制調節器是現代轎車采用的一種新型調節器。由電負載檢測儀測量系統負載后，向發動機控制單元發送信號；然后由發動機控制單元控制發電機電壓調節器，適時接通和斷開勵磁電路。既能可靠地保證電氣系統正常工作，使蓄電池充電充足，又能減輕發動機負荷，提高燃料經濟性。別克、本田等轎車上使用了這種調節器。

（2）按搭鐵形式不同分類

按搭鐵形式不同，可將電壓調節器分為內部搭鐵式（與內搭鐵式交流發電機配套使用）和外部搭鐵式（與外搭鐵式交流發電機配套使用）兩種。

3．電壓調節器的型號

按QC/T 73—1993《汽車電氣設備產品型號編制方法》的規定，汽車交流發電機電壓調節器產品型號的編制規則如圖2.43所示。

（1）產品名稱代號

交流發電機電壓調節器的產品名稱代號有FT和FTD兩種，分別表示發電機電壓調節器和電子式發電機電壓調節器（字母F、T、D分別為發、調、電的漢語拼音首字母）。

（2）電壓等級代號

該代號與交流發電機相同，電壓等級代號用一位阿拉伯數字表示，即1表示12V系統，2表示24V系統，6表示6V系統。

（3）結構形式代號

結構形式代號用一位阿拉伯數字表示，如表2.3所示。

（4）設計序號

按產品設計先后次序，用1～2位阿拉伯數字表示。

（5）變形代號

用英文大寫字母A、B、C…順序表示（不能用0和1）。

例如，FT126C表示12V的雙聯機械電磁振動式調節器，第6次設計，第3次變形。

4．電壓調節器的工作原理

當交流發電機的轉速改變時，調節器通過調節發電機的勵磁電流來改變磁極的磁通量（簡稱“磁通”），從而控制發電機的輸出電壓，使之保持恒定。

由交流發電機的工作原理可知，交流發電機三相繞組產生的相電動勢的有效值E與發電機的輸出電壓U、發電機的轉子轉速n、轉子磁極的磁通φ、發電機的結構參數Ce之間的關系如下：

U=E=Ceφn

上式說明：硅整流交流發電機輸出的直流電壓U正比于交流發電機的感應電動勢E，而感應電動勢必與轉子的轉速和磁極的磁通成正比。所以，交流發電機調節器的工作原理是：當交流發電機的轉速升高時，調節器通過減小發電機的勵磁電流I來減小磁通，使發電機的輸出電壓U保持不變。

觸點式電壓調節器通過觸點的開、閉接通和斷開勵磁電路，來改變勵磁電流I的大小；晶體管電壓調節器則利用大功率晶體管的導通和截止接通和斷開勵磁電路，來改變勵磁電流I的大小。

觸點式電壓調節器由于結構復雜、可靠性差，目前已被淘汰。下面分別對晶體管電壓調節器和集成電路電壓調節器的工作原理進行介紹。

（1）晶體管電壓調節器的工作原理

晶體管電壓調節器是利用三極管的開關特性制成的，即將三極管作為一只開關串聯在發電機勵磁電路中，根據發電機輸出電壓的高低控制三極管的導通和截止，從而調節發電機的磁場電流，使發電機的輸出電壓穩定在某一規定范圍內。

晶體管電壓調節器有內搭鐵式和外搭鐵式之分，分別與內搭鐵式和外搭鐵式發電機配套使用。

1）內搭鐵式晶體管電壓調節器：內搭鐵式晶體管電壓調節器與內搭鐵式發電機配套使用。圖2.44所示為內搭鐵式電子晶體管電壓調節器的工作原理，通常由功率開關三極管、信號放大和控制電路以及電壓信號的檢測電路等三部分電路組成。

電路工作原理：

①當合上點火開關SW后，蓄電池電壓便加在分壓器R1、R2兩端，R1上的分電壓UAB通過三極管VT1的發射極加到穩壓管VD上。由于蓄電池電壓低于發電機規定電壓值，故此時加在穩壓管VD上的電壓值UAB小于其反向擊穿電壓UVD，穩壓管VD截止，三極管VT1截止。由于R3的分壓作用，使VT2處于導通狀態，此時蓄電池便經VT2給發電機勵磁線圈提供勵磁電流，電路為：蓄電池正極→點火開關SW→調節器A+接線柱→三極管VT2→調節器F+接線柱→發電機F+接線柱→勵磁繞組→搭鐵→蓄電池負極。

隨著發動機的起動，發電機轉速升高，發電機電壓上升；當發電機電壓高于蓄電池電壓時，發電機開始自勵發電。

②當發電機電壓超過規定值時，調節器對電壓的調節開始，此時電阻R1、R2上的分壓UAB達到VD擊穿電壓。于是VD導通，VT1導通，使VT2的發射極短路；因此VT2截止，從而切斷了勵磁電路，磁通下降，發電機的輸出電壓迅速下降。

③當發電機電壓下降到低于規定值時，電阻R1、R2分壓減小，UAB下降到VD截止電壓。于是VD截止，VT1截止，VT2又導通，磁場電路重新接通供電，發電機電壓又上升。

重復②、③步，如此反復，使發電機電壓始終保持在規定范圍內。

2）外搭鐵式晶體管電壓調節器：外搭鐵式晶體管電壓調節器與外搭鐵式發電機配套使用。調節器內的功率三極管串聯在發電機勵磁繞組與搭鐵之間，發電機勵磁繞組無搭鐵端，由調節器控制勵磁繞組搭鐵，如圖2.45所示。

外搭鐵式晶體管電壓調節器電路的工作原理與內搭鐵式晶體管電壓調節器的類似，在此不再詳述。

（2）集成電路電壓調節器的工作原理

集成電路電壓調節器也稱IC調節器，其工作原理與晶體管電壓調節器相同。由于集成電路電壓調節器具有體積小、質量小、性能可靠、使用壽命長等優點，因此現代汽車大量采用集成電路電壓調節器。

集成電路電壓調節器被安裝在發電機上對集成電路電壓的檢測方法，可根據電壓檢測點的不同分為發電機電壓檢測法和蓄電池電壓檢測法兩種。

1）發電機電壓檢測法：其特點是直接在發電機上檢測發電機的輸出電壓，如圖2.46所示。

加在分壓器R1、R2上的電壓是磁場二極管輸出端L的電壓UL，UL和發電機B端的電壓UB相等，檢測點K的電壓為UK。由于檢測點K加在穩壓管VD1兩端的反向電壓與發電機的端電壓UB成正比，所以稱為發電機電壓檢測法。

發電機電壓檢測法的優點是發電機的引出線可以少一根；缺點是在“B”到蓄電池接線柱之間的導線的電壓降幅較大（因發電機輸出電流大）時，蓄電池的充電電壓將會偏低，使蓄電池充電不足。因此，一般大功率發電機宜采用蓄電池電壓檢測法。

2）蓄電池電壓檢測法：其特點是通過連接導線檢測蓄電池端電壓的變化來調節發電機的輸出電壓，如圖2.47所示。加到分壓器R1、R2上的電壓為蓄電池電壓，由于檢測點K加在穩壓管VD1上的反向電壓與蓄電池的端電壓成正比，所以稱為蓄電池電壓檢測法。

采用蓄電池電壓檢測法時，如“B”到蓄電池接線柱之間，或“S”到蓄電池接線柱之間斷線時，由于不能檢測出發電機的端電壓，發電機的輸出電壓將會失控。為了克服這一缺點，電路上應采取一定的措施。

集成電路電壓調節器實例：天津夏利轎車發電機內裝集成電路式電壓調節器充電系統的電路如圖2.48所示。該發電機電壓調節器是由一塊單片集成電路和晶體管等元件組成的混合集成電路電壓調節器，安裝于發電機內部，構成整體式交流發電機，電壓調節器為內裝式外搭鐵型。

該電壓調節器有6個接線端子，其中F、P、E三個端子用螺釘直接和發電機連接；B端用螺母固定在發電機的輸出端子“B”上；IG、L兩個端子用金屬線引到調節器的外部接線插座上。

1）磁電流控制：VT1是大功率晶體管，與勵磁電路串聯，由集成電路（單片IC）控制VT1的導通和截止，進而控制勵磁電路的通斷，使發電機電壓得到控制。

2）充電指示燈：充電指示燈串接在VT2集成電路的電極上，VT2導通，充電指示燈亮；VT2截止，充電指示燈熄滅。在集成電路（IC）中有控制VT2導通和截止的電路，控制信號由P點提供，P點提供的是發電機單相電壓的交流信號，其信號幅值大小可反映發電機輸出電壓的高低。

當發電機的輸出電壓低于蓄電池的電壓時，集成電路（IC）控制電路使VT2導通，充電指示燈亮；當發電機的輸出電壓高于蓄電池電壓時，集成電路（IC）控制電路使VT2截止，充電指示燈熄滅。

六、交流發電機及電壓調節器的正確使用

1）蓄電池的搭鐵極性必須與交流發電機的搭鐵極性相同。

2）發電機運轉時，不能使用短接“試火”的方法檢驗發電機是否發電；否則容易損壞二極管及調節器電子元件。

3）交流發電機不發電或充電電流較小時，應及時找出故障并排除；若長期帶故障運行，發電機可能會出現嚴重故障或損壞，蓄電池也可能造成硫化故障。

4）絕對禁止用220V以上的交流電壓或絕緣電阻表檢驗發電機的絕緣性能；否則可能損壞二極管或電子元件。

5）發電機與蓄電池之間的導線一定要連接可靠。

6）發動機熄火后，應及時斷開點火開關，否則蓄電池會通過勵磁繞組放電。

7）交流發電機與電壓調節器的搭鐵形式必須一致。

8）交流發電機與電壓調節器的電壓等級必須一致。

9）電壓調節器與發電機的連接線必須正確，否則會燒壞發電機或調節器。

10）電壓調節器的調節功率必須滿足要求，否則會燒壞調節器或造成浪費。

七、交流發電機的拆裝

1．交流發電機總成的更換

1）擰下發電機輸出接線柱的緊固螺栓，取出接線。

2）松開發電機的緊固螺栓，以及張緊輪的緊固螺栓，取下多楔帶。

3）將發電機搖松，取下發電機。

4）按相反的順序安裝發電機總成。

5）檢查傳動帶是否偏斜，并檢查皮帶的松緊度。

2．交流發電機的分解與裝配

1）用扭力扳手擰出發電機皮帶輪的緊固螺母（如圖2.49所示），取出螺母墊片和半圓鍵。

2）用拉馬拉出發電機皮帶輪，如圖2.50所示。

3）擰下發電機后端蓋的整流器罩蓋螺栓，如圖2.51所示；取下后端蓋。

4）擰下發電機前、后端殼體各個緊固螺栓，用橡膠錘敲擊轉子軸，如圖2.52所示。

5）取出前端蓋，如圖2.53所示。

6）取出止推墊圈、風扇葉輪（如圖2.54所示）及半圓鍵。

7）取出轉子繞組總成，如圖2.55所示。

8）按拆解的相反順序裝復。裝復后，轉動發電機皮帶輪。此時轉子轉動應平順，無摩擦及碰擊聲。

八、交流發電機的檢測與維修

1．交流發電機的整機檢測

（1）充電指示燈的檢查

打開點火開關，不起動發電機時充電指示燈應亮，如圖2.56所示。然后起動發動機，當發動機運轉正常時充電指示燈應熄滅；否則應檢查發電機。

（2）發電機的檢查

在發動機運轉狀態下用一梅花起子檢查發電機轉子軸有無勵磁，如有，說明發電機勵磁電路良好；如沒有，應檢查發電機勵磁電路有無輸入電壓，當無電壓時，檢查電壓調節器及勵磁繞組有無損壞。然后檢查發電機的輸出電壓，在發動機轉速為2500r/min時，發電機的輸出電壓應為12.5～14.8V，如圖2.57所示；否則應檢查硅整流器及定子繞組有無損壞。

2．交流發電機零部件的檢測與維修

（1）轉子的檢修

1）勵磁繞組短路和斷路的檢查：將數字萬用表的兩支表筆分別放在兩集電環上，如圖2.58所示。電阻正常為2.5～6.0Ω，如果電阻比標準值小，則說明勵磁繞組有短路故障；如果電阻值“無窮”大，則說明勵磁繞組有斷路故障。

2）勵磁繞組絕緣性的檢查：檢查轉子繞組與鐵芯（或轉子軸）之間的絕緣情況。用數字萬用表“蜂鳴”擋檢測兩集電環與鐵芯（或轉子軸）之間的導通情況。正常應為“”，若萬用表發出“蜂鳴”響聲，說明搭鐵故障，如圖2.59所示。

3）集電環的檢修：集電環應光滑平整，若有劃傷或溝槽可用細砂布磨光，如圖2.60所示。用游標卡尺測量集電環的外徑，其值應不小于標準直徑的0.5mm，集電環厚度應≥1.50mm。

（2）定子的檢修

1）定子繞組短路與斷路的檢查：將數字萬用表置于“Ω”擋，檢測定子每兩個繞組端頭之間的電阻。正常時阻值應小于1Ω且相等。若阻值為“”，則說明斷路；若阻值為0，則說明短路，如圖2.61所示。

（3）整流器的檢查

1）正極管的檢測：將數字萬用表調至“蜂鳴”擋，將黑表筆接元件板，紅表筆分別接整流器各接線柱，數字萬用表均應導通；否則說明該二極管斷路。調換兩表筆進行測試，此時數字萬用表均不導通；否則說明二極管短路，如圖2.62所示。

2）負極管的檢測：將數字萬用表調至“蜂鳴”擋，將紅表筆接發電機后端蓋，黑表筆分別接整流器各接線柱，數字萬用表均應導通；否則說明該二極管斷路。調換兩表筆進行測試，此時數字萬用表均不導通；否則說明二極管短路，如圖2.63所示。

（4）電刷組件的檢測

電刷表面不得有油污，且應在電刷架中活動自如，電刷外露長度一般不小于7mm，電刷架應無裂紋，彈簧應無腐蝕或折斷的現象；否則更換電刷或電刷彈簧。電刷外露長度的檢測，如圖2.64所示。

（5）晶體管電壓調節器的檢修

晶體管電壓調節器由于使用不當或質量不佳，會出現發電機不發電，發電機電壓過高，充電電流過大，蓄電池電解液沸騰、消耗過快等故障。

晶體管電壓調節器有兩種，一種接在發電機外，另一種接在發電機內部。晶體管電壓調節器不能修理，只能更換。因此判斷調節器的好壞就成為關鍵，而各種維修技術資料的方法步驟很多，工具、條件要求也多，很不適用，在此不再細述。下面結合筆者多年維修的經驗，總結出幾點實用的方法供讀者分享。

1）外接電壓調節器的檢修：外接電壓調節器有兩種，一種是三接線柱形式，另一種是五接線柱形式。

①三接線柱電壓調節器，如圖2.65所示。當“B（或‘+'）”接線柱有電，且“-”接線柱良好時，則“F”接線柱應有電輸出；否則為調節器損壞。

a．晶體管電壓調節器類型的判別及檢測：由于晶體管電壓調節器分為內搭鐵式和外搭鐵式兩類，且兩類線路連接方法不同，為此在檢測前必須明確其類型。國產的兩類晶體管電壓調節器從外觀上無法區分，一般均有“+”“F”和“-”，或“B”“F”和“E”三個接線柱。其判別方法是模擬調節器的工作電路，用試燈進行判別。

將晶體管電壓調節器的“+”“-”端分別接蓄電池分壓器或直流穩壓電源的“正”“負”極，將電壓調至12V，如圖2.66所示。

用一試燈代替發電機磁場繞組，一端接調節器的“F”接線柱，另一端先后觸試調節器的“+”和“-”接線柱：當試燈接“+”接線柱時試燈亮，而接“-”接線柱時試燈不亮，則調節器為外搭鐵式；當試燈接“-”接線柱時試燈亮，而接“+”接線柱時試燈不亮，則調節器為內搭鐵式。

b．晶體管電壓調節器的性能及故障檢測：在判定調節器的類別后，應進一步檢測電壓調節器的好壞及調節電壓。

具體檢測步驟如下：

內搭鐵式電壓調節器按圖2.67（a）所示連接線路，試燈接“-”接線柱和“F”接線柱；外搭鐵式電壓調節器按圖2.67（b）所示連接線路，試燈接“+”接線柱和“F”接線柱。

接通開關，然后由0V逐漸調高直流電源電壓U，觀察小燈泡的工作情況：

若小燈泡L的亮度隨電壓的升高而增強，且當電壓U調到調節電壓值（14V調節器為13.5～14.5V）或略高于調節電壓值時，小燈泡熄滅，則說明調節器工作正常；若小燈泡L始終發亮，則說明調節器已損壞；若小燈泡L始終不亮（燈泡未壞），也說明調節器已損壞。

②五接線柱電壓調節器如圖2.68所示。紅色線接“+”端，黑色線接“-”端，白色（或黃色）線接充電指示燈“L”端，藍色線接勵磁“F”端，綠色線接中性線“N”端。發動機運轉時，如果調節器的“+”接線柱有電，“-”接線柱良好，其他接線也良好，而此時發電機不發電，可以短接發電機上的“B”“F”接線柱；如果這時發電機發電了，則是發電機電壓調節器損壞。

2）內接電壓調節器的檢修：內接電壓調節器安裝在發電機內部。由于各種發電機的電壓調節器結構不一致，因此，給檢修帶來了麻煩，都需分解發電機才能取出電壓調節器。筆者常用排除法來判斷這類調節器的好壞。方法如下：

當發電機不發電時，檢查以下三項。若各處均正常，不發電則是因調節器有故障。

①發電機的“B”“F”接線柱在點火鑰匙位于“ON”擋時有電（注意：“F”接線柱有部分車型只有瞬間低電壓）。

②定子、轉子、電刷、整流二極管的常規檢查均正常。

③接線柱連接良好。

另外，若發電機發電電壓過高，發動機在2000r/min以上，充電電壓超過15.0V，則一般都是電壓調節器的故障，更換調節器即可。

3．9管交流發電機典型電源電路分析

汽車電源系統電路包括點火開關（或點火鑰匙）、蓄電池、電壓調節器、交流發電機及儀表放電警告燈等。如圖2.69所示的電源電路分析同上，9管交流發電機控制儀表放電警告燈電路工作情況如下：接通點火開關，電流從蓄電池“+”極→點火開關“S”→放電警告燈“HL”→調節器“+”接線柱→磁場“F”接線柱→發電機勵磁繞組→搭鐵→蓄電池“-”極，構成回路。當放電警告燈亮，表示發電機不發電。

當發動機起動后，儀表放電警告燈受蓄電池電壓和磁場二極管輸出端電壓的差值所控制。隨發電機轉速的升高，“D+”處電壓升高，儀表放電警告燈兩端的電勢差減小，燈就會熄滅；此后，“B+”與“D+”等電勢的放電警告燈一直熄滅，發電機對蓄電池充電。

九、汽車電源系統常見故障的檢修

1．電源系統不充電故障的診斷與排除

（1）故障現象

起動發動機并以中速以上速度運轉時，充電指示燈仍亮，或者電流表始終指示不充電，則說明電源系統存在故障，發電機不能正常地給蓄電池充電。

（2）故障原因

1）發電機故障。

①整流二極管燒壞。

②滑環臟污，電刷架變形使電刷卡住，電刷磨損過甚，等等。

③轉子繞組或定子繞組有斷路、短路或搭鐵現象。

2）調節器故障。

①調節器的調節電壓過低。

②調節器損壞。

3）其他故障。

①發電機連線斷路。

②發電機驅動皮帶打滑。

③充電指示燈損壞。

（3）故障診斷與排除

電源系統不充電故障的診斷流程如圖2.70所示。

2．充電電流過小故障的診斷與排除

（1）故障現象

1）若將發動機轉速由低速逐漸升高至1500r/min，打開大燈時其燈光暗淡，按喇叭時其聲量小，且充電指示燈亮，則說明充電電流過小。

2）在發動機中速時，測量充電電流的大小。如果電流表指示的充電電流為8～12A，則正常；如果電流表指示的充電電流小于5A（在蓄電池電量不足的情況下），則說明電源系統存在充電電流過小的故障。

（2）故障原因

1）發電機故障。

①個別整流二極管損壞。

②定子三相繞組局部短路或有一相接頭斷開。

2）調節器故障。

調節器電壓過低。

3）其他故障。

①發電機皮帶過松、打滑。

②線路接觸不良，接觸電阻過大。

（3）故障診斷與排除

充電電流過小故障的診斷流程如圖2.71所示。

3．充電電流過大故障的診斷與排除

（1）故障現象

電源系統在發動機正常運轉時，蓄電池電壓達到額定充電電壓，但充電電流仍然在10A以上，蓄電池電解液損耗過快。

（2）故障原因

1）發電機電刷與元件板短路，造成調節器不起作用。

2）調節器失調。

（3）故障診斷與排除

1）將發電機上“F”端接線取下，提高發動機轉速，觀察是否仍有充電電流。若有，則說明發電機內部電刷與元件板短路，應更換發電機；若沒有，則說明調節器有故障。

2）更換調節器。

3）對晶體管電壓調節器的充電系統應檢查發電機與調壓器是否匹配。

4．充電指示燈故障的診斷與排除

（1）故障現象

以圖2.69所示的9個二極管控制的充電電路為例。將點火開關打到“ON”，充電指示燈“不亮”，或者起動發動機運轉到600～800r/min，充電指示燈仍“亮”。

（2）故障原因

1）將點火開關打到“ON”，若充電指示燈“不亮”，則表明充電指示燈回路斷路。

2）當發動機運轉到600～800r/min，若充電指示燈仍“亮”，則說明“B+”和“D+”間存在電壓降。

（3）故障診斷與排除

1）檢測充電指示燈燈泡是否良好。若充電，則說明指示燈燈泡正常，再繼續檢測充電指示燈電路：檢查調節器是否斷路，檢查點火開關是否損壞，檢查磁場繞組是否斷路，檢查連接線路有無斷路，等等。

2）檢查發電機定子是否單相搭鐵，整流正二極管是否有一只短路或勵磁二極管是否有短路、斷路的情況。

典型故障案例

掌握了發電機的維修知識后，現在解決前面遇到的捷達轎車充電指示燈不亮的故障問題。

故障排除：

1）根據上述現象和電路原理（見圖2.72），檢查S16熔絲，結果正常。

2）檢查發動機與車身、蓄電池與車身以及發電機線路的連接情況，均正常。

3）關閉點火開關，用萬用表檢測繼電器盒U4/1端子、U2/12端子、A2/1端子的對地電壓，結果均在正常范圍。

4）檢查發電機電壓調節器。捷達轎車的發電機電壓調節器采用的是內裝混合式晶體管電壓調節器，可在不拆卸發電機的情況下單獨拆下進行檢查。檢查結果表明，它與發電機的連接情況良好，搭鐵可靠。

用通電法檢查發電機電壓調節器的工作情況：將蓄電池與發電機電壓調節器、試燈接成回路，當接上12V直流電源時，試燈亮；當接上16～18V的直流電源時，試燈熄滅。檢查結果表明，發電機電壓調節器工作正常。

5）檢查電刷長度。經檢查電刷長度在正常值，電刷彈簧壓力也正常。

6）檢查勵磁繞組。用萬用表的表筆分別接觸轉子兩滑環，檢查勵磁繞組的電阻為2.8～3.0Ω，也在規定的范圍內；然后用一支表筆接觸滑環，而另一支表筆接觸發電機外殼，電阻為“”大，說明勵磁繞組無搭鐵故障。

7）上述檢查均正常，于是懷疑充電指示燈電路有故障。斷開發動機艙內的接頭，將接線的一端接到充電指示燈的藍色導線上，另一端接地；打開點火鑰匙，充電指示燈亮，說明指示燈電路無故障。

拆掉發電機“D+”端子的導線，檢測“D+”與負極電壓為11V左右，且勵磁繞組有磁力，那么可以肯定正整流二極管中至少有一個二極管損壞。經過檢查，確實有一個二極管被擊穿短路。當更換了整套整流器，接好所拆電路，打開點火鑰匙，充電指示燈點亮，起動發動機充電正常，故障排除。

故障分析：

整流正二極管中有一個二極管被擊穿短路，蓄電池電壓經過該二極管后，又通過小功率二極管到達發電機“D+”，使發電機充電指示燈兩端的電壓相等，所以點火鑰匙接通時，充電指示燈不亮。

捷達轎車采用的是內調節器式11管整流發電機，主要由三相交流發電機、與碳刷支架連成一體的集成電路、發電機調節器和硅二極管整流器等組成。為提高發電機的輸出功率，在發電機星形連接的三相定子繞組的中性點上加裝了2個整流二極管。

圖2.72中所示，蓄電池與發電機“B+”處并聯提供全車用電，點火開關在“ON”擋時，勵磁電流從蓄電池“+”→中央繼電器30#線→H1/2→點火開關→H1/4→中央繼電器15#線→S16→充電指示燈（并聯2個電阻，防止燈泡斷路后無勵磁電流進入發電機）→U1/4→中央繼電器→A2/1→“D+”→勵磁繞組、電壓調節器→負極搭鐵，形成回路。當發動機不運轉時，“B+”處電壓高于“D+”處電壓，充電指示燈點亮；當發動機運轉、發電機發電時，“B+”與“D+”兩端的電壓相等，充電指示燈熄滅。

該車充電系統電路的特點是：硅整流發電機除用8只硅整流二極管輸出整流外，還增加了3只小功率硅（磁場）二極管，專門用來供給勵磁電流，這樣可以提高發電機的電壓調節精度。由于采用磁場二極管，充電指示燈直接串入點火開關和勵磁繞組的輸入端，僅用簡單的充電指示燈即可指示發電機的發電情況，省裝了一只充電指示燈繼電器。該指示燈不僅能反映發電機的工作情況，還能在停車時提醒駕駛員勿忘斷開點火開關。

知識拓展

混合勵磁永磁同步發電機

相對于電勵磁同步發電機來說，永磁同步發電機取消了電刷裝置，結構簡單，運行可靠，由于沒有勵磁損耗，效率也得以提高。但另一方面，電勵磁發電機的磁場控制可以方便地通過勵磁電流的調節來實現。而永磁同步發電機制成以后，無法調節氣隙磁場，且永磁材料的溫度系數較大，在負載發生變動或者環境溫度發生變化時容易引起發電機輸出電壓的波動，影響負載的正常工作。新型發電機采用的混合勵磁結構，綜合了電勵磁發電機和永磁發電機的優點，可以很好地解決永磁發電機的磁場調節問題。

1．混合勵磁永磁同步發電機的結構

混合勵磁永磁同步發電機除了以轉子上的永磁體提供勵磁磁通外，其定子上還有一套直流勵磁繞組產生磁通；兩者在氣隙中合成。當調節直流勵磁的大小或方向時，合成氣隙的磁密（磁感應強度）也會相應地增大或減小。它綜合永磁發電機和普通電勵磁發電機的優點，在結構上，發電機仍然是無刷的，可靠性高，易于維護。氣隙磁場可由直流勵磁調節，使磁場控制很容易實現。混合勵磁永磁同步發電機的結構如圖2.73所示。

2．混合勵磁永磁同步發電機的工作原理

由于混合勵磁永磁同步發電機的結構特殊，其工作原理與一般發電機有所區別。這種發電機有兩個磁動勢源：一個是永磁體；另一個是直流勵磁繞組。兩者的磁路是相對獨立的，通過并聯提供工作磁通；若無直流勵磁電流時，則氣隙磁場只由永磁體產生。

在混合勵磁永磁同步發電機中，定子直流勵磁繞組起電壓調節作用。混合勵磁永磁同步發電機的主要優勢在于輸出電壓可控，通過控制部分可以檢測輸出電壓的變化，同電壓設定值進行比較；再通過直流勵磁電流的調節可以達到維持輸出電壓恒定的目的，如圖2.74所示。

當發電機轉速較低或者負載增大時，輸出電壓達不到標準電壓14V，為了滿足車輛用電設施及蓄電池的用電要求，此時，若電勵磁電流產生的磁極和與之對應的永磁體磁極同向，則能達到增大發電電壓的目的。

混合勵磁永磁同步發電機是一種新型的發電機，為了減小體積，提高性能，近年來永磁發電機往往采用磁性能高的稀土永磁材料，如釹鐵硼或稀土鈷等材料。永磁體可以提供發電機工作時的大部分磁通，且直流勵磁繞組能起電壓調節的作用。但永磁材料的價格昂貴，因此，其用量既決定著發電機的性能，又是決定發電機價格的主要因素。