汽车电工与电子基础4

汽车电器元件一、直流串励式电动机二、交流发电机四、电磁阀五、开关六、电路保护装置三、继电器学习目标1.了解直流串励式电动机的结构;了解旋转磁场的产生与转子转动的原理；了解各类新型起动机的结构和原理；2.了解交流发电机定子及转子的结构；了解发电原理；了解发电机的整流原理和调节器的功用及原理；3.了解继电器的结构及工作原理、分类，掌握继电器的测试；4.了解电磁阀的结构及应用；能对电磁阀进行检测；5.了解开关结构和识别方法、理解它们的特点及用途、会识别它们在电路中的图形符号；6.了解熔断器、断路器、易熔线的作用。一、直流串励式电动机1.汽车起动机2.直流串励式电动机3.起动机的传动机构4.电磁开关5.起动机的控制电路6.新型起动机1.汽车起动机1）直流串励式电动机2）传动机构3）电磁开关起动机的构造2.直流串励式电动机1）直流串励式电动机的构造2）直流串励式电动机的工作原理3）直流串励式电动机的工作特性4）影响起动机功率的使用因素1）直流串励式电动机的构造（1）磁极（2）电枢（3）电刷及电刷架（4）机壳（5）端盖直流电动机构造（1）磁极励磁绕组的接法a）串联接法b）并联接法（2）电枢①电枢绕组②换向器③电枢轴换向器（3）电刷及电刷架电刷用铜与石墨压制而成，称红棕色，加入铜可减小电阻并增加其耐磨性。电刷架多制成框式，正极电刷架与端盖绝缘地固装，负极电刷架直接搭铁。（4）机壳机壳的一端有4个检查窗口，中部只有一个电流输入接线柱，并在内部与励磁绕组的一端向连接。（5）端盖有前、后两个端盖，前端盖一般用钢板压制而成，后端盖为灰铸铁浇制成缺口杯状。它的中心压装着青铜石墨轴承或铁基含油轴承，外围有2或4个组装螺孔。2）直流串励式电动机的工作原理直流电动机是将直流电能转化为机械能并产生机械转矩的动力设备。它是根据带电导体在磁场中受到电磁力作用这一理论为基础而制成的。左手定则直流电动机工作原理图a）换向前b）换向后3）直流串励式电动机的工作特性（1）转矩特性（2）转速特性（3）功率特性直流电机的励磁方法a）串励式b）并励式c）复励式起动机特性4）影响起动机功率的使用因素（1）接触电阻（2）蓄电池的容量（3）温度3.起动机的传动机构1）离合器2）拨叉1）离合器（1）滚柱式离合器的构造（2）滚柱式离合器的工作原理（1）滚柱式离合器的构造（2）滚柱式离合器的工作原理a）发动机起动时b）发动机起动后2）拨叉拨叉是使离合器做轴向移动，将驱动齿轮啮入和脱离的飞轮齿环。现代汽车上一般采用电磁式拨叉。电磁式拨叉用外壳封装于起动机壳体上，由可动和静止两部分组成。4.电磁开关1）电磁开关的结构2）起动机的工作过程1）电磁开关的机构电磁开关的结构与工作原理1、3-主接线柱；2-附加电阻短路接线柱；4-点火开关；5-起动接线柱；6-接触盘；7-吸拉线圈；8-保持线圈；9-活动铁芯；10-调节螺钉；11-拔叉；12-单向离合器；13-驱动齿轮；14-飞轮2）起动机的工作过程（1）起动时，将点火开关打到起动（ST）挡，电磁开关通电。（2）发动机起动后，单向离合器打滑。（3）松开点火开关，点火开关从起动（ST）挡回到点火（IG）挡，这时从点火开关到起动接线柱5之间已没有电流，吸拉线圈7与保持线圈8由原来的并联变为串联。5.起动机的控制电路1）带有起动继电器的起动系统控制电路2）解放CA1092汽车起动机控制电路3）防止起动系统的误操作1）带有起动继电器的起动系统控制电路起动系统基本电路1-蓄电池；2-起动机；3-主接线柱；4-起动接线柱；5-起动接线柱；6-点火开关2）解放CA1092汽车起动机控制电路（1）起动时，点火开关打到Ⅱ挡，复合继电器中的起动继电器线圈L1通电。（2）发动机起动后，发电机开始发电。（3）发动机工作时，由于发电机中性点电压的作用而使触电K2常开，这时，即使将点火开关误打到起动挡，起动机也不会工作，以防止误操作。解放CA1092汽车起动机控制电路1-蓄电池；2-起动组合继电器；3-点火开关；4-点火线圈；5-点火控制器；6-发电机；7-电流表；8-起动机6.新型起动机1）电枢移动式起动机2）减速起动机3）永磁起动机1）电枢移动式起动机电枢移动式起动电机及其控制电路a）结构b）控制电路2）减速起动机（1）行星齿轮式减速起动机（2）平行轴式减速起动机（1）行星齿轮式减速起动机①电动机②传动机构③减速齿轮装置行星齿轮式减速起动机结构图行星齿轮减速装置结构图内齿圈结构图（2）平行轴式减速起动机①电动机②传动机构及减速装置③控制装置及其工作过程平行轴式减速起动机的构造减速齿轮啮合关系和单向离合器平行轴式减速起动机构及电路图3）永磁起动机近年来出现了一种以永磁材料作为磁极的起动机，称为永磁起动机，它省去了传统起动机中的励磁绕组。因此，起动机的结构得到了简化，体积和质量也相应地减小。永磁减速式起动机12VDW1.4型永磁减速式起动机原理图行星齿轮减速装置的啮合关系二、交流发电机1.交流发电机的分类与型号2.交流发电机的构造3.交流发电机的工作原理4.交流发电机的特性5.交流发电机调节器发电机是汽车电系的主要电源，由汽车发动机驱动，其电路如下图所示。1.交流发电机的分类与型号1）交流发电机的分类2）交流发电机的型号1）交流发电机的分类（1）按总体结构分（2）按磁场绕组搭铁方式分（3）按整流器结构分（1）按总体结构分①普通交流发电机②整体式交流发电机③带泵交流发电机④永磁交流发电机⑤无刷交流发电机交流发动机结构外型a）JF1522A型普通交流发电机b）捷达JFZ1813型整体式交流发电机c）JFB1712型带泵交流发电机（2）按磁场绕组搭铁方式分①内搭铁式。即磁场绕组的一端与发电机壳相连接②外搭铁式。即磁场绕组的一端经调节器后搭铁（3）按整流器结构分①六管交流发电机②八管交流发电机③九管交流发电机④十一管交流发电机2）交流发电机的型号汽车交流发电机型号组成：①产品代号②电压等级代号2.交流发电机的构造1）三相同步交流发电机2）整流器JF132型交流发电机解体图交流发电机结构图点击看动画1）三相同步交流发电机（1）转子（2）定子（3）端盖与电刷组件（4）带轮及风扇（1）转子转子是交流发电机的旋转磁场部分，主要由转子轴、磁轭、励磁绕组、两块爪形磁极、滑环等组成。转子磁场的磁力线分布图（2）定子定子的功用是产生交流电。定子由定子铁芯与定子绕组组成。定子绕组为三相绕组，并按一定规律对称安放在定子铁芯槽内。三相绕组的连接方法a）星形连接b）三角形连接交流发电机转子的磁极对数（P）决定了三相定子绕组线圈的个数和定子铁芯的槽数（Z）。JF11型交流发电机定子绕组展开图（3）端盖与电刷组件交流发电机的前、后端盖均用铝合金压铸或用砂模铸造而成，起支撑转子、定子、整流器和电刷组件的作用，采用铝合金材料的主要目的是为了减少漏磁。电刷用铜粉和石墨粉模压而成，电刷架用酚醛玻璃纤维塑料模压而成。电刷组件（4）带轮及风扇交流发电机的前端装有带轮和风扇，有些发电机风扇是装在端盖里面的，由发动机通过传动带驱动发动机的转子轴和风扇一起旋转，风扇用铝合金板或钢板冲压而成。2）整流器交流发电机整流器的作用是将三相定子绕组产生的交流电转变为直流电。整流器一般由6只硅整流二极管和安装整流管的散热板组成。汽车二极管的结构a型b型c型d型安装整流二极管的铝质散热板称为整流板或元件板。二极管安装示意图a）焊接式b）电路图c）压装式整流器总成的形状各异，有长方形、马蹄形、半圆形和圆形等，图所示为JF1522A型交流发电机的整流器总成。3.交流发电机的工作原理1）交流发电机的发电原理2）整流器的整流原理1）交流发电机的发电原理（1）交流发电机的发电原理（2）交流发电机的励磁（1）交流发电机的发电原理交流发电机就是把通电线圈所产生的磁场在发电机中旋转，使其磁力线切割定子线圈，在线圈内产生交变电动势。实际使用的交流发电机是三相同步交流发电机，即转子的转速与旋转磁场的转速相同（同步转速）的三相交流发电机，其发电原理如图所示。（2）交流发电机的励磁将电流引入到励磁绕组使之产生磁场的现象称为励磁。交流发电机的励磁方式有他励和自励两种。①他励②自励2）整流器的整流原理（1）整流原理（2）中性点电压定子绕组中所感应出的交流电，要靠硅二极管组成的三相桥式整流器转化为直流电。交流发电机整流原理a）整流电路b）电压波形（1）整流原理在t=0时，UW最高，UV最低，则D5、D4导通，R两端电压为UWV。在t1～t2时间内，UU最高，UV最低，则D1、D4导通，R两端电压为UUV。在t2～t3时间内，UU最高，UW最低，则D1、D6导通，R两端电压为UUW。在t3～t4时间内，UV最高，UW最低，则D3、D6导通，R两端电压为UVW。依次下去，周而复始，就在负载两端得到一个比较平稳的脉动直流电压U，一个周期内有6个稳波。得出结论：①二极管的导通原则。当3只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；当3只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。②每个二极管在一个周期内只导通1/3的时间，所以流过每只二极管的平均电流只为负载电流的1/3。③整流过程的分析。同时导通的二极管总是2个，正、负管子各1个。三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通，使得负载R两端得到一个比较平稳的脉动直流电压，整流效率高、质量好。（2）中性点电压在定子绕组为星形连接时，三相绕组的公共结点称为中性点。中性点电压的瞬时值是一个三次谐波电压，平均值为发电机输出电压（平均值）的一半，即具有中性点二极管的整流电路4.交流发电机的特性1）交流发电机的输出特性2）交流发电机的空载特性3）交流发电机的外特性1）交流发电机的输出特性交流发电机的输出特性，可用下图所示的试验电路求得。交流发电机的输出特性曲线由交流发电机的输出特性曲线可知：（1）发电机的转速较低时，其端电压低于额定电压，此时发电机不能向外供电。当转速达到空载转速n1时，电压达到额定值。（2）当转速超过n1时，发电机输出电流I将随着转速n的升高和电阻R的减小而增大。当转速达到n2时，发电机输出额定功率（即额定电流与额定电压之积）。（3）当发电机转速达到一定值时，发电机的输出电流就不再随转速的升高和负载电阻R的减小而增大。2）交流发电机的空载特性空载特性是指发电机空载时，其端电压随转速变化的关系。交流发电机的空载特性曲线3）交流发电机的外特性外特性是指转速一定时，发电机的端电压与输出电流的关系。交流发电机的外特性曲线5.交流发电机调节器1）电压调节器的工作原理2）电压调节器的分类3）晶体管调节器4）集成电路调节器5）集成电路调节器实例1）电压调节器的工作原理交流发电机电压调节器的工作原理是：当交流发电机的转速升高时，电压调节器通过减小发电机的励磁电流来减小磁通Φ，使发电机的输出电压保持不变。2）电压调节器的分类交流发电机电压调节器可分为：触点式电压调节器晶体管调节器集成电路调节器上述调节器都是以转速为基础，通过改变励磁电流使发电机的输出电压保持恒定。3）晶体管调节器（1）晶体管调节器的基本原理（2）JFT106型调节器（1）晶体管调节器的基本原理晶体管调节器的基本电路晶体管调节器的工作原理：①点火开关S闭合后，蓄电池的电压就加到分压器的A、C两端，稳压管VS处于截止状态，VT1的基极电流Ib1等于零，VT1截止。而VT2由于发射结处于较高的正向电压下而导通饱和，产生励磁电流（他励）。②发动机启动后，发电机的输出电压将高于蓄电池的电压，发电机的励磁电流由他励转变为自励。③随着转速的升高，当发电机输出电压稍高于调整值时，UAB电压达到了稳压管VS的反向击穿电压，把VT2的发射结短路，使其由导通状态转化为截止状态，切断发电机饿励磁电路，使发电机的输出电压急剧下降。当发电机的输出电压下降到稍低于调整值时，稳压管VS又由击穿状态恢复到截止状态，VT1也由导通状态转化为截止状态，使VT2导通。如此反复，就使发电机的端电压维持在规定的调整值上。（2）JFT106型调节器JFT106型晶体管调节器的工作原理图JFT106