1、单元 2 电源系统,2.1 蓄电池,2.2 交流发电机,知识目标：1.正确描述蓄电池的基本结构和型号；2.了解蓄电池的工作原理；3.正确描述硅整流交流发电机的基本结构及主要部件的功能；4.了解电压调节器的作用。能力目标：1.能够检查、维护和更换蓄电池；2.能够对蓄电池进行补充充电；3.能够完成发电机的检查与更换；4.能够分解及组合发电机并完成重要部件的检查。建议学时：14 学时,2.1 蓄电池,2.1.1 蓄电池的结构与工作原理,2.1.2 蓄电池的工作原理与充放电,2.1.3 蓄电池的容量与型号,2.1.4 蓄电池的检查与更换,2.1.5 蓄电池充电,2.1.1 蓄电池的结构与工作原理,一、
2、概述二、汽车蓄电池的作用三、蓄电池的结构,一、概述汽车蓄电池（俗称电瓶）是一种储能装置，是低压直流电源。当发动机运转时，使用小部分动力驱动发电机以产生电能，再充入蓄电池，把电能变成化学能储存。汽车在正常行驶时，汽车的全部电器用电均由发电机供给。,二、汽车蓄电池的作用,（1）起动发动机时供给起动机摇转发动机所需的大量电流。（2）当发电机发出的电压低于蓄电池电压时或发电机不工作时，供给全车电器所需的电流。（3）当汽车上电器的用电量超过发电机的输出量时，帮助发电机提供电器所需的电流。（4）平衡汽车电系的电压，不使电压过高或过低。,三、蓄电池的结构1.壳体2.极板组3.电解液4.盖板5.蓄电池观察窗6
3、.极桩7.联条,1.壳体蓄电池壳体以硬橡胶或塑胶模制成，有的采用黑色，也有使用透明塑胶制成，可以观察蓄电池内部情形后再定。壳体为整体式结构，壳体内部由六个互不相通的单体组成，底部有突起的肋条以安置极板组。蓄电池的结构图,蓄电池的结构图,2.极板组（1）栅架：极板的骨架称为栅架；（2）正极板：（3）负极板：（4）极化处理：（5）隔板：极板的构造极板组的构造,极板的构造,极板组的构造,3.电解液蓄电池中的电解液，俗称电水，是稀硫酸，密度为1.2601.280 g/cm3；电解液必须保持高出极板1012mm，高度不足时，添加蒸馏水至外壳标示的最高线；配制电解液必须穿戴防护器具，将稀硫酸慢慢倒入水中，
4、且均匀搅拌。绝不可将水倒入硫酸中，否则硫酸会飞溅伤人。,4.盖板（1）供添加蒸馏水或供检验电解液用。（2）在充电时，使产生的氢及氧能逸出，以防聚积过多气体而发生爆炸。整体式盖板的构造加水通气盖的构造,整体式盖板的构造,加水通气盖的构造,5.蓄电池观察窗免维护蓄电池在盖板上均设有密度与液面观察窗，俗称电眼，以显示蓄电池的充电情况及电解液液面是否过低。观察窗只能显示电解液密度是1.150 g/cm3或更高，要实际获得正确的读数，必须使用密度计测量。观察窗的作用,观察窗的作用,6.极桩蓄电池顶部有两个桩头露出，系将各分电池的极板串联后，成为输出或输入的总接头。为了便于识别，极桩的上方或旁边刻有“+”
5、、“-”标记，也有的在正极桩上涂有红色油漆。,7.联条联条的作用是将单体电磁串联起来，提高整个极板电磁的端电压。普通电池联条的串联方式一般是外露式，而新型蓄电池联条的串联方式是封闭式。单体电池的串联方式,单体电池的串联方式,2.1.2 蓄电池的工作原理与充放电,一、蓄电池的工作原理二、蓄电池充放电,一、蓄电池的工作原理将两种不同的金属板放入电解液中，因化学作用产生电离子，聚集电子的板产生较高的负电位，称为负极板，失去电子的板产生正电位，称为正极板，在两块板之间会产生电动势。蓄电池的工作原理图,蓄电池的工作原理图,二、蓄电池充放电1.概述2.充放电的电化作用3.充放电后电解液密度的变化4.自放电
6、,1.概述蓄电池只能储存电的化学能而不能制造电，因此蓄电池使用后必须补充失去的能量。蓄电池放电后若经长时间不充电，则极板的活性物质会因硫化而失去活性，无法再充电使用。汽车上的蓄电池在发动机运转时随时均在充电，因此只要充电系统正常，蓄电池是不需要拆下充电的。,2.充放电的电化作用（1）当放电时，放电化学反应式如下：正极板 电解液 负极板 正极板 电解液 负极板PbO2+2H2SO4+Pb PbSO4+2H2O+PbSO4（2）当充电时，充电化学反应式如下：正极板 电解液 负极板 正极板 电解液 负极板PbSO4+H2O+PbSO4 PbO2+H2SO4+Pb蓄电池放电过程的化学变化蓄电池充电过程
7、的化学变化,蓄电池放电过程的化学变化,正极板（过氧化铅）变成硫酸铅,蓄电池充电过程的化学变化,负极板（硫酸铅）变成海绵状铅,3.充放电后电解液密度的变化当蓄电池放电后，电解液中的硫酸分子也减少，水分子增加，故密度降低；充电后，因硫酸分子增加，水分子减少，故密度增加。测定蓄电池电解液的密度可了解蓄电池充电或放电的程度。当蓄电池放电量越多时，电解液的密度越低。开路电压即蓄电池电流不输出时的电压。当蓄电池充电量越高时，电解液密度越高，蓄电池开路电压也越高。,4.自放电（1）负极板上的活性物质海绵状铅与电解液产生化学作用而慢慢变成硫酸铅。（2）蓄电池的极板上附着金属杂质，如铁、锰等，金属杂质与极板构成
8、一局部电池而产生自放电现象。（3）蓄电池表面有电解液附着而造成漏电。（4）脱落的活性物质堆满沉淀室后形成短路而放电。自放电的大小与下列因素有关：（1）温度越高时，自放电量越多。（2）电解液密度越高时，自放电量也越多,2.1.3 蓄电池的容量与型号,比较蓄电池的大小，除电压高低外，就是它能供应电量的多少。蓄电池电压的大小与其串联的分电池数有关，与能供应电量的多少是无关的。现在通常使用“安培小时电容量”作为核定蓄电池电容量的标准，又称为20h放电率电容量。知识拓展,知识拓展所谓免维护蓄电池是在蓄电池使用期间不需要添加蒸馏水，当充电指示器显示电解液面高度不足时，蓄电池即应换新。免维护蓄电池的特点：（
9、1）电解液液面的降低极慢。传统蓄电池的栅架是以锑为主要成分，而免维护蓄电池是以钙合金代替锑合金，钙铅合金极板的充电电流比锑合金小，可减少蓄电池内部的发热量，故可降低电解液中水分的减少速度。,（2）外壳底部的肋条高度降低，增加电解液容量。水分减少的速度慢，加上电解液容量较大，故MF蓄电池有足够的电解液使用很长的时间。当充电指示器显示电解液面过低时，通常蓄电池已使用相当时间，达到需要换新的时候了,（3）自放电率降低。栅架使用锑为自放电的原因之一，MF蓄电池使用低锑或钙铅合金栅架，可使自放电率明显降低。（4）蓄电池盖板上装有充电指示器。充电指示器可显示蓄电池的充电程度及电解液面是否过低。（5）蓄电池
10、桩头、固定架等的腐蚀情形大为降低。因MF蓄电池的排出气体很少，故对蓄电池顶部及附近零件的腐蚀现象大为降低。（6）MF蓄电池的钙铅合金栅架，其导电性良好，比传统相同大小的蓄电池，其冷车起动能力约高出20。,2.1.4 蓄电池的检查与更换,一、技术要求与标准二、实训器材三、作业准备四、操作步骤,一、技术要求与标准（1）能在20min内独立完成作业项目。（2）使用高频放电计测量蓄电池端电压时，若负载电流为110A，则最小电压不得低于9.6V。（3）蓄电池电缆的拆装顺序为：先拆下蓄电池的负极接线，再拆正极接线；安装时，先装正极接线，后装负极接线。,（4）蓄电池应固定牢固，否则剧烈震动将影响其使用寿命。
11、（5）蓄电池电解液具有强腐蚀性，避免接触皮肤或溅落到眼睛内。（6）蓄电池附近禁止明火。（7）MF蓄电池通过电眼检查电解液液面高度和工作状态。,二、实训器材高率放电计、万用表、套筒、连杆、棘轮扳手、翼子板护裙等。如图2-12常用工具,如图2-12常用工具,三、作业准备（1）汽车进入工位前，将工位清理干净，准备好相关的器材。（2）拉紧驻车制动器操纵杆，并将变速杆置于空挡或驻车挡位置。（3）套上转向盘护套、变速杆手柄套和座位套，铺设脚垫。,（4）在车内拉动发动机舱盖手柄，在车外打开并支撑发动机舱盖。（5）粘贴翼子板和前脸磁力护裙。图2-13换入空挡或P挡图2-14 支撑发动机舱盖,图2-13换入空挡
12、或P挡,图2-14 支撑发动机舱盖,四、操作步骤（1）确认点火开关、灯光、空调、音响等开关处于关闭状态。（2）找到蓄电池。（3）检查蓄电池接线柱。（4）检查蓄电池固定情况。（5）蓄电池外壳的检查。（6）检查电解液高度。,（7）检查电解液密度。（8）蓄电池起动性能的检查。可用万用表检查蓄电池的开路电压，如图2-22所示。可用高率放电计来测量蓄电池电压如图2-23所示。（9）拆卸蓄电池。（10）安装蓄电池。（11）完成。,图2-15 汽车蓄电池的位置,图2-16检查桩头及接头上的腐锈物图2-17蓄电池正极的橡皮保护套,图2-18蓄电池固定架图2-19蓄电池外壳龟裂,图2-20电解液高度图2-21
13、测量电解液密度和温度,表2-1 蓄电池电解液密度,图2-22 测量蓄电池开路电压,图2-23 测量蓄电池电压的高率放电计图2-24 拆卸蓄电池,图2-25 安装蓄电池,2.1.5 蓄电池充电,一、技术要求与标准二、实训器材三、作业准备四、操作步骤,一、技术要求与标准（1）能在20min内独立完成作业项目。（2）充电区必须保持通风良好。,二、实训器材（1）车载蓄电池。（2）充电机。（3）磁力护裙、转向盘护套、变速杆手柄套、脚垫和座位套等。,三、作业准备（1）与“蓄电池检查与更换”作业准备相同;（2）蓄电池桩头必须先清洁干净;（3）观察蓄电池侧面的液面指示线，检查液量。如果减少到达(LOWER)位
14、置，如图2-26，进行下一步。（4）打开蓄电池的加水通气盖。如图2-27图2-26液面检查图2-27电解液的高度,图2-26液面检查,图2-27电解液的高度,（5）高度不足时补充蒸馏水。补液时应使6个单格分电池的液面均匀等高，到上限位置。如图2-28（6）如果蓄电池装有指示器，可对其进行确认从而检查充电状态，中心部位呈蓝色时即为正常。如图2-29所示。图2-28 补充电解液图2-29 指示器检查蓄电池,图2-28 补充电解液,图2-29 指示器检查蓄电池,四、操作步骤1.一般充电2.快速充电,1.一般充电（1）将充电机电源插头插在500W以上的专用线束插座。（2）红色夹夹在蓄电池正(+)极，黑
15、色夹夹在蓄电池负(-)极。（3）切换开关扳在正确电压侧，如12V或24V等。（4）转动调节器至规定的充电电流。,（5）充电时间大约如表2-2所示。（6）先关闭充电机开关，再拆开蓄电池的连接线，并收放整齐。（7）装回加水通气盖，并将蓄电池表面的电解液擦拭干净。将蓄电池摆放整齐。表2-2 剩余电量状况与充电时间的关系表,剩余电量状况与充电时间的关系表,2.快速充电（1）车上蓄电池充电前，必须先拆开蓄电池的搭铁线。（2）将快速充电机插头插在500W以上的线束插座。（3）红色夹夹在蓄电池正(+)极，黑色夹夹在蓄电池负(-)极。（4）切换开关扳在正确电压侧，如单一蓄电池在12V侧。,（5）旋转电流调节器
16、至充电电流为蓄电池电容量安培数的1/2，例如100Ah时，充电电流为50A。（6）利用定时器，设定充电时间，例如30min。（7）测量电解液温度，超过45时，降低充电电流或停止充电。（8）先关闭充电机开关，再拆开蓄电池的连接线，并收放整齐。（9）装回加水通气盖，并将蓄电池表面的电解液擦拭干净。将蓄电池摆放整齐。,2.2 交流发电机,2.2.2 交流发电机的结构,2.2.1 发电机的工作原理,2.2.3 交流发电机的检查与更换,2.2.4 发电机的分解、检查及装配,2.2.1 发电机的工作原理,导体在磁场内运动切割磁力线，在导体中会产生感应电压。如果将导体连成一个完整电路，则电路中会有电流，如图
17、2-30所示。在导线中放置磁铁，并使磁铁旋转，则旋转的磁力线切割导线，在导线中会产生电流，如图2-31所示。无论导体或是磁铁运动时，电流表指针都会摆动。磁力线切割线圈，能在线圈中产生感应电压(电动势)，这种现象称为电磁感应。,图2-30导体在磁场内运动图2-31磁铁在导线中旋转,2.2.2 交流发电机的结构,一、概述二、交流发电机的结构三、交流发电机的工作原理,一、概述起动发动机时需利用蓄电池供应电动机及点火系统等各种电器所需的电流；充电系统就是将发动机一部分机械能转变为电能的装置。充电系统最重要的器件为产生电能的发电机，其次为控制发电机最高输出电压的调节器。,交流发电机有如下的功能：（1）在
18、车辆行驶时，供应点火系统、空调、音响及其他电器用电。（2）补充蓄电池在起动时损耗的电能。,图2-32充电系统的组成,二、交流发电机的结构 1.定子 2.转子 3.整流器 4.前后盖板 5.皮带轮及风扇 6.电压调节器,图2-33交流发电机的构造,1.定子定子是由定子线圈及薄铁片叠成的铁芯组成，两端为铝制的端盖所支撑，为外壳的部分，其结构如图2-34所示。铁芯由许多涂有绝缘漆的铁片叠成，内有直槽，以容放定子线圈，槽数为转子磁极数的3倍。定子线圈由漆包线绕成，共有三组线圈，每组由与转子磁极数相等数量的线圈串联而成。图2-34定子的构造,图2-34定子的构造,2.转子转子由磁极、磁场线圈、滑环及轴等
19、所组成，结构如图2-35所示，分成两片爪形铁，交叉组合在一起，一边全为N极，另一边全为S极，N、S极相间排列，一般为816极。转子线圈电流的流动回路如下：由调节器来的电流电刷滑环磁场线圈滑环电刷搭铁。图2-35爪型转子的构造,图2-35爪型转子的构造,3.整流器整流器的构造如图2-36所示，3个正极整流二极管装在一块金属板上成为正极整流板，3个负极整流二极管装在另一块金属板上成为负极整流板。两块整流板装在铝制的端盖上整流器必须散热良好，因此安装在端壳的通风口上，利用风扇强制通风冷却。整流二极管温度如超过150即失去整流作用。图2-36整流器的构造图2-37整流二极管的构造,图2-36整流器的构
20、造,图2-37整流二极管的构造,4.前后盖板发电机之前、后端盖板，如图2-38与图2-39所示，使用不导磁的铝合金制成，用以支撑转子与定子，并有固定架安装于发动机上。上有通风孔，以让冷却空气通过。后盖板上安装有整流器、电刷架、输出接头及轴承等。图2-38前盖板的构造图2-39后盖板的构造,图2-38前盖板的构造图2-39后盖板的构造,5.皮带轮及风扇皮带轮装在转子轴的前端，由发动机皮带驱动。风扇装在转子轴的前端或发电机的内部，如图2-40所示，用以冷却转子线圈及整流管等。图2-40有方向性的抽风式风扇,图2-40有方向性的抽风式风扇,6.电压调节器交流发电机在低速时就要能发出足够的电压供汽车电
21、器及充电时使用，因此在低速时需以较大的电流供应磁场线圈以产生强力磁场，使发电机能产生足够的电压。别克凯越轿车交流发电机配用的调节器为集成式电压调节器（称为IC调节器），具有结构紧凑，工作可靠、体积小、质量轻等优点。图2-41IC调节器与电刷组件图2-42IC整体式交流发电机电路,图2-41IC调节器与电刷组件,图2-42IC整体式交流发电机电路,三、交流发电机的工作原磁铁在线圈中旋转时，转速越快，切割磁力线的速度也越快，产生的感应电压也越大，换句话说，电压会随磁铁转速快慢而变化。1.三相交流电的产生方法2.整流原理,1.三相交流电的产生方法若在定子中仅装一组线圈，则磁铁每旋转一圈，线圈中产生一
22、次电压的变化，称为单相交流电，如图2-43a)所示。若在定子中装置二组线圈，则磁铁每旋转一圈，线圈各产生一次电压的变化，称为双相交流电，如图2-43b)所示，相较落后90，交流电波的变化不稳定，故不被采用。,若在定子装置三组线圈，则磁铁每旋转一圈，线圈各产生一次电压的变化，称为三相交流电，如图2-43c)所示。每一相位相差120，波形变化平均且密集，输出平稳，故交流发电机都采用三相方式。图2-43三相交流电的产生方法,图2-43三相交流电的产生方法,2.整流原理整流方式有全波整流及半波整流两种。交流发电机若使用不当很容易损坏，因此使用时必须注意下列事项：（1）蓄电池的正负极不可接错，否则大量电
23、流流入发电机，使整流管烧坏。,（2）不可串联两个蓄电池来起动发动机，否则会使整流管烧坏。（3）使用快速充电机在车上充电时，应拆开蓄电池搭铁线，以免整流管受过高电压而损坏。（4）勿让发电机在无负荷下高速运转，否则发电机会因电压过高而损坏。图2-44整流回路,图2-44整流回路a）半波整流b）全波整流,2.2.3 交流发电机的检查与更换,一、技术标准与要求二、实训工具三、实训准备四、实操步骤,一、技术标准与要求（1）能在50min内独立完成作业项目。（2）不允许使用试火方式检查发电机是否发电。（3）在发动机停机状态下，不允许点火开关长时间保持“ON”挡位。（4）发电机与蓄电池之间的电缆要可靠连接。
24、正负一致，搭铁可靠。,（5）发电机楔形皮带的挠度和性能正常。新皮带挠度为2mm；旧皮带挠度为5 mm。如传动异响，应更换传动带。（6）发电机皮带张紧器固定螺栓力矩为25Nm，发电机紧固螺栓力矩为25Nm。,二、实训工具万用表、电流表、套筒、内六角接头、连杆、棘轮扳手、开口扳手、翼子板护裙及驾驶室保护罩等。,三、实训准备与“蓄电池检查与更换”的作业准备相同。,四、实操步骤（1）检查楔形皮带挠度。（2）检查充电指示灯状况。（3）检查发电机输出电压。（4）检查电压调节器。（5）检查发电机输出电流。（6）拆卸发电机。（7）安装发电机。（8）皮带紧度调整。（9）发电机运行检查。（10）完成。,（6）拆卸
25、发电机。拆下蓄电池负极搭铁。移开橡皮保护套，如图2-45所示。拆开发电机接头。拆开调整螺栓及固定螺栓，如图2-46所示。取下皮带及发电机。图2-45拆开发电机的接头图2-46 拆开发电机调整螺栓及固定螺栓,图2-45拆开发电机的接头,图2-46 拆开发电机调整螺栓及固定螺栓,（7）安装发电机。依拆卸的相反顺序装回。发电机的固定螺栓及调整螺栓先暂时装上，不要锁紧。发电机驱动皮带正确与错误的安装方法如图2-47所示。图2-47b)所示为皮带盘多一个V形槽时，皮带必须靠发动机侧安装。图2-47驱动皮带的安装方法,图2-47驱动皮带的安装方法,（8）皮带紧度调整。将发电机朝发动机的相反侧推移，锁紧固定
26、螺栓及调整螺栓。检查皮带紧度，如图2-48所示，以10kgf的力量向下压，检查皮带的变形量。新皮带的变形量46.5mm；旧皮带的变形量710mm。注意：各车型及不同形式皮带的规格稍有差异，请查阅修护手册。皮带紧度调整完成后，发动发动机，检查发电机运转是否正常和充电指示灯是否熄灭。,图2-48检查皮带紧度 图2-49皮带张力器的形式,2.2.4 发电机的分解、检查及装配,一、技术标准与要求二、实训工具三、实训准备四、实操步骤,一、技术标准与要求（1）能在50min内独立完成作业项目。（2）保证分解后，各个部件的完整良好。（3）准确良好的完成定子、转子、整流器、电刷等的检查（具体技术参数见操作步骤
27、）。（4）各部件检查完成后，准确地恢复装配。,二、实训工具万用表、游标卡尺、弹簧秤、汽车用交流发电机、电烙铁、维修工具等。,三、实训准备（1）发电机外表清洁干净。（2）准备零件盒，以放置零件。,四、实操步骤（1）拆开固定螺栓，使前盖总成与后盖总成分离，如图2-50所示。,（2）拆开转子轴上的固定螺母，使皮带盘、前盖、转子等分离，如图2-51所示。,（3）必要时，使用轴承拉出器拆下轴承，如图2-52所示。,（4）拆开固定螺母及绝缘衬套。（5）拆开整流器固定螺栓及电刷架固定螺栓。,（6）将后盖与定子分离，如图2-53所示。（7）拆下IC调节器，如图2-54所示。,（8）以电烙铁将整流器上的定子线圈
28、焊点熔开，如图2-55所示，取下整流器。注意：电烙铁停留在焊点上的时间不要超过5s，并使用尖嘴钳以帮助散热。,（9）发电机分解后，如图2-56所示。,（10）转子检查。滑环检查。滑环表面应平滑，无刮痕或粗糙现象。使用游标卡尺测量滑环外径。滑环标准外径为32.332.5mm；滑环最小外径为32.1mm。磁场线圈电阻检查。使用欧姆表在冷态时检查，如图2-57所示。若不导通时，更换转子。非IC调节器的磁场线圈电阻为3.94.1；IC调节器的磁场线圈电阻为2.83.0。搭铁检查。使用欧姆表检查，滑环与磁极或滑环与转子轴间应不导通，如图2-58所示。若导通，应更换转子。,图2-57磁场线圈电阻检查 图2
29、-58搭铁检查,（11）定子检查。使用欧姆表检查，各组定子线圈之间应导通，如图2-59所示。使用欧姆表检查，定子线圈与铁芯间应不导通，如图2-60所示。,图2-59定子线圈检查 图2-60定子线圈搭铁检查,（12）整流器检查。检查整流器的外观及线路，如图2-61与图2-62所示。,图2-62 整流器的线路,（13）电刷及电刷弹簧检查。电刷检查。电刷弹簧检查。,使用欧姆表，如表2-3所示，检查是否导通。若有故障，更换整流器。,（13）电刷及电刷弹簧检查。电刷检查。图2-63电刷凸出长度检查,图2-64电刷上的磨耗极限指示线图2-65检查电刷弹簧弹力,（14）轴承检查。（15）电压调节器检查。关闭
30、所有电器负荷，如前照灯、空调、刮水器等。接上电压表、电流表，如图2-66所示。,图2-66接上电压电流表,发动发动机，暖车后并以2500r/min运转数分钟（注：发动发动机前，应暂时在蓄电池与电动机间跨接一条蓄电池线，待发动机发动后才取下）。检查电流表，正常情形下，充电电流应在5A以下。发动机转速在怠速与2500r/min间升降，检查电压表读数，若在14.415.1V范围内时，表示电压调节器功能正常。,（16）发电机装配。各零件应清洁干净。定子线圈与整流管焊连时，动作必须迅速。利用电刷止挡杆，如图2-67所示，挡住电刷，以方便发电机的组合，组合后再小心拉出止挡杆。,组合后，转动转子，检查旋转是否正常。（17）完成。整理工具及仪器，清理场地卫生。,Bey bey!,
