汽车发电机的拆装与检测

一、实训目的和要求

(1)掌握发电机的拆装方法。

(2)掌握对发电机进行简单测量的方法。

(3)学习拆解检修及装配发电机作业的基本方法。

二、实训设备、材料和工具

汽车交流发电机，常用工具、专用工具，万用表，维修工具，工作台。

三、实训内容

(1)拆装发电机。

(2)发电机的检测。

(3)发电机常见故障的维修。

四、实训步骤

1.发电机拆解前的检测

使用万用表对发电机外接线柱进行测量，可以初步判定发电机的状态。对于普通发电机拆解前的测量，建议使用指针式万用表，其测量结果依使用万用表型号不同，略有差异。常用发电机各接线柱间电阻值如表5-1所示。

表5-1 常用发电机各接线柱间电阻值

将测量发电机结果填入表5-2中，并据此判断发电机状态。

表5-2 发电机测量结果 (使用万用表型号及挡位: __________)

2.发电机拆解作业

发电机的拆解按照以下操作步骤进行:

(1)拆下电刷及电刷架(外装式)紧固螺钉，取下电刷架总成，见图5-1。

(2)在前后端盖上做记号，拆下连接前后端盖的紧固螺栓(见图5-2)，将其分解为与转子结合的前端盖和与定子连接的后端盖两大部分。

注意: 不能单独将后端盖分离下来，否则会扯断定子绕组与整流器的连接线(即三相定子绕组端头)。

图5-1 电刷架拆解

图5-2 前、后端盖的分解

(3)将转子夹紧在台虎钳上，拆下带轮紧固螺母(见图5-3)后，可依次取下带轮、风扇、半圆键、定位套。

(4)将前端盖与转子分离，若该部分装配过紧，可用拉器拉开(见图5-4)或用木锤轻轻敲打，使之分离。

注意: 铝合金端盖容易变形，因此拆卸时应均匀用力。

(5)拆掉防护罩，拆掉如图5-5所示的后端盖上的3个螺钉(其中③兼作“-”接线柱)，即可将防护罩取下。

图5-3 皮带轮的分解

对于整体式发电机，先拧下“B”端子上的固定螺母并取下绝缘套管; 再拧下后防尘盖上的3个带垫片的固定螺母，取下后防尘盖; 然后拆下电刷组件的两个固定螺钉和调节器的3个固定螺钉，取下电刷组件和IC调节器总成; 最后拧下整流器二极管与定子绕组的引线端子的连接螺钉，取下整体式整流器总成。

图5-4 前端盖的分解

图5-5 后端盖的分解

(6)拆下定子上4个接线端(三相绕组首端及中性点)在散热板上的连接螺母，如图5-6所示，使定子与后端盖分离。

(7)拆下后端盖上紧固整流器总成的螺钉，取下整流器总成(见图5-7)。

注: 若经检验所有二极管均良好，步骤(7)可不进行。

图5-6 定子线圈与整流板的分解

图5-7 整流板的分解

(8)零部件的清洗。

对机械部分可用煤油或清洗液清洗，对电气部分如绕组、散热板及全封闭轴承等宜用干净的棉纱擦拭去表面尘土、脏污。

发电机的拆解要按照工艺要求进行，禁止生敲硬卸而损坏机件。拆解的零件要按照规范清洗并顺序摆放。对有问题的零件和拆解复杂部位的顺序和连接方法，必要时要有详细记录。

3.发电机的检测

发电机拆解后检测转子、定子的电阻值及绝缘电阻，既可以使用指针式万用表，也可以使用数字式万用表。对于线圈电阻的测量，为取得较准确的数值，建议使用数字万用表。

(1)检查转子

①转子绕组(磁场绕组)短路与断路检查: 用万用表R×1Ω挡检测两集电环之间电阻，应符合技术标准。若阻值为“∞”，则说明断路; 若阻值过小，则说明短路。一般12V发电机转子绕组电阻为3.5～6Ω，24Ⅴ的为15～21Ω;

②转子绕组搭铁检查: 即检查转子绕组与铁芯(或转子轴)之间的绝缘情况。用万用表电阻最大挡检测两集电环与铁芯(或转子轴)之间的电阻，若表针有偏转，则说明有搭铁故障。正常应指示“∞”。

③集电环(滑环)检查: 集电环表面应平整光滑，无明显烧损，否则用“00”号纱布打磨。两集电环间隙处应无污垢。集电环圆度误差不超过0.025mm，厚度不小于1.5mm。

④转子轴检查: 转子轴检测方法如图5-8所示。用百分表检查轴的弯曲，弯曲度不超过0.05mm (径向圆跳动公差不超过0.1mm)，否则应予校正。爪形磁极在转子轴上应固定牢靠，间距相等。

(2)检查定子

①定子绕组短路与断路检查:用数字万用表检测定子绕组3个接线端，两两相测。正常时阻值小于1 Ω且相等。指针不动或阻值过大，说明断路; 过小(近似等于0Ω)说明短路。

②定子绕组搭铁检查: 即检查定子绕组与定子铁芯间绝缘情况。用数字万用表电阻最大挡检测定子绕组接线端与定子铁芯间的电阻，若绝缘电阻≤100kΩ，则说明有搭铁故障。正常应指示趋于“∞”。

图5-8 转子轴检测方法

图5-9 万用表结构图

(3)检查整流器二极管

测量二极管，即可以使用指针式万用表，也可以使用数字式万用表。这两种仪表的测量原理见图5-9。需要注意的是: 数字万用表红表笔是内部电池的正极，当使用其二极管挡位测量时，显示的数值表示的是二极管的正向压降值，单位是m V。

①检查单个二极管好坏: 分解发电机后端盖和整流板，将每个二极管的中心引线从接线柱上拆下或焊下，逐一检测。

当使用指针式万用表检测二极管时，二极管的阻值随万用表内部电压高低，挡位不同数值也会不同，通常使用R×1Ω或者R×10Ω挡，测量正向电阻值，一般为几十欧姆; 反向电阻值，一般为几十千欧以上。若正反向电阻值一大一小差异很大，说明二极管良好。若正反向电阻均为∞，说明断路; 若均为0Ω，说明短路。使用数字万用表测量时，质量良好的二极管正向压降一般为500～700m V，反向电阻为几百千欧。

对焊接式整流二极管来说，只要有一只二极管短路或断路，该二极管所在的正或负整流板总成就需要更换新品，如果二极管是压装在整流板或后端盖上，那么在二极管短路或者断路后，只需同型号同规格的二极管更换故障二极管即可。

整流板二极管极性的判定，按照通常检测方法进行。

②整体式整流器的检查: 以图5-10夏利轿车JFZ1542型整体式发电机为例说明。当检测负极管时，先将与万用表(R×1Ω挡)黑表笔接“E”端(图中有3个部位)，红表笔分别接P1、P2、P3、P4点，万用表均应导通，如不通，说明该负极管断路，则应更换整流器总成; 再调换两表笔检测部位进行测量，万用表应不导通，如导通，说明该负极管短路，亦需更换整流器总成。当检测正极管时，先将与万用表红表笔接整流器端子“B”; 另一支表笔分别接P1、P2、P3、P4点，进行检测，万用表均应导通，如不通，说明该正极管断路，则应更换整流器总成; 再调换两表笔检测部位进行检测，此时万用表应不导通，如导通，说明该正极管短路，亦应更换整流器总成。

图5-10 夏利轿车JFZ1542型整体式发电机整流板

(4)检查电刷组件

电刷表面不得有油污，且应在电刷架中活动自如，电刷磨损不得超过原高度的1/2(用游标卡尺或钢板尺检测); 检测电刷弹簧压力时，当电刷从电刷架中露出长度2mm时，电刷弹簧力一般为2～3N; 电刷架应无烧损、破裂或变形。

(5)其他零件检查

检查轴承轴向和径向间隙均不应大于0.20mm，滚珠、滚道无斑点，轴承无转动异响; 检查前后端盖、皮带轮等应无裂损，绝缘垫应完好。

将上述检测结果记录于表5-3。

表5-3 发电机测量记录 (万用表型号: __________)

4.发电机的装配

(1)将整流器装到后端盖上。

参见图5-7，拧上3颗固定螺钉，整流器即被固定在后端盖上。

应注意各绝缘垫片不能漏装。装复后用万用表电阻挡测量“B”接线柱与端盖间电阻应为∞。测量两散热板之间及绝缘散热板与端盖之间电阻，均应为∞。若上述电阻较小或者为零，表明漏装了绝缘垫片或套管，应拆开重装。

(2)将定子总成与后端结合。

装定子绕组上的4个接线端子从后端盖孔中穿出，将接线端分别连接在整流器的接线螺钉上(见图5-6)。

(3)将前端盖装到转子轴上。

先将前端盖上的轴承、轴承盖安装并紧固好，再将该部分套到转子轴上，若过盈量较大，可用木锤轻轻敲入。

(4)将后端盖、定子装到转子轴上。

应注意使前后端盖上发电机安装挂脚位置恰当(符合拆解标记)。上述两大部分结合后，装上前、后端盖紧固螺栓并分几次拧紧。注意各螺栓的拧紧切不可一次完成，而应轮流进行，并且不断转动转子，若转子运转受阻或者内部有摩擦，应调整拧紧力矩。

(5)装配风扇、带轮。

在转子轴上套上定位套、安装半圆键、风扇叶片、带轮、弹簧垫圈，拧紧带轮紧固螺母(见图5-3)。

(6)装复后端盖上的防护罩(见图5-5)。

(7)安装电刷架总成(见图5-1)。

(8)检验装配质量。

使用万用表检测各接线柱与外壳间的电阻值，应该符合参数要求。否则应该拆解重装。

五、相关知识

(一)汽车发电机的日常维护

汽车发电机是汽车电器中的重要部件，它的功用有两大部分: 供给各用电部分的需要;给蓄电池充电。要想在汽车行驶中保持发电机恒稳发电状态，应经常性地做好以下养护工作。其中优点就是，一般在换机油时顺便检查为好。发电机组成如图5-11所示。

(1)要经常清洁各导线，保持其干燥，可防漏电。

(2)汽车行驶一定里程后，适当调整发电机皮带的紧度，根据需要再固定校准螺丝，发电机的脚架螺丝应保持一定的紧度。

(3)注意轴承的磨损程度，如果发现润滑不足，可从油杯口处滴上数滴机油，注意不能渗入整流器，否则影响电能传递效果。

(4)整流器积垢，可用细砂布磨光。

(5)电刷接触面不平，可用细砂布打平。弹簧的弹性不足，电刷磨损过多时，均须更换新件。电刷太短而无破损，可用垫片塞入支架，使其与整流器密合。

(6)电刷支架绝缘体损坏，需要另配新件。

(7)发电机的极柱松动，必须马上紧固，如果是绝缘不良，应拆下进行修整。

图5-11 汽车发电机的组成

(8)发电机上的防尘圈要牢固，不应取掉不用，以防尘埃进入内部，造成机件故障。

(9)发电机在中途发生故障，而距目的地不太远时，可将由磁场线圈通电压调整器的导线拆掉，如系三刷发电机，须将第三刷取下，使发电机不发电。利用蓄电池电源供电，此时应尽可能节省用电。

(10)机组保养。

(二)汽车发电机组保养方法

(1)A级保养

每日:

①检查发电机工作日报。

②检查发电机机油平面，冷却液平面。

③日检发电机有无损坏、掺漏，皮带是否松弛或磨损。

每周:

①重复每日的A级检查。

②检查空气滤清器，清洁或更换空气滤清器芯子。

③放出燃油箱及燃油滤清器中的水或沉积物。

④检查水过滤器。

⑤检查起动蓄电池。

⑥启动发电机并检查有无影响。

⑦用空气枪及清水冼冷却器前后端的散热片。

(2)B级保养

①重复A级每日和每周的检查。

②更换发电机机油(机油更换周期为250h或一个月)。

③更换机油滤清器(机油滤芯更换周期为250h或一个月)。

④更换燃油滤清器滤芯(更换周期为250h或一个月)。

⑤更换冷却液或检查冷却液(水滤芯更换周期为250～300h，在冷却系统中加注补充冷却液DCA)。

⑥清洁或更换空气滤清器(空气滤清器更换周期为500～600h)。

(3)C级保养

①更换柴油滤清器、机油滤清器、水过滤器，更换水箱中的水及机油。

②调整风扇皮带松紧度。

③检查增压器。

④拆、检及清洗PT泵、执行器。

⑤拆开摇臂室盖，检查丁字压板，气门导管及进、排气门。

⑥调整油嘴升程; 调整气门间隙。

⑦检查充电发电机。

⑧检查水箱散热器及清洗水箱外部散热器。

⑨水箱内加水箱宝，清洗水箱内部。

⑩检查柴油机传感器及连接导线。

检查柴油机仪表箱。

(三)汽车发电机常见故障检修

(1)故障现象: 汽车启动后，发电机不发电。

①原因: 励磁线圈碰铁。

现象: 拆取直流电机“磁场”接线柱的接线，触碰两接线柱时出现强火花。

措施: 拆修励磁线圈消除碰铁点。

②原因: 直流发电机电刷卡死。

现象: 用螺丝刀短接“电枢”接线柱与机壳(刮火)无火花，无电刷工作声音。

措施: 检查电刷工作情况，更换刷块。

③原因: 直流发电机绝缘电刷碰铁。

现象: 如上项刮火无火花，拆除“电枢”接线柱上导线，用电瓶线碰触此接线柱出现强火花。

措施: 更换电刷刷架的绝缘垫片。

④原因: 直流发电机励磁线圈断路。

现象: 如上项刮火无火花、拆取“磁场”接线柱上导线在碰触此柱时也无火花。

措施: 拆修励磁线圈及其连接线。

⑤原因: 交流发电机导电二极管击穿。

现象: 行车中电流表总是指向放电，停车后用纸隔开断电器触点后电流表示数在6A以上。

措施: 更换失效的二极管。

(2)故障现象: 发电机异响。

①原因: 整流器噪声。

现象: 在发动机怠速时，站在发电机异侧能听到电刷的“哗哗”异响。

措施: 检查电刷压力和整流子表面。

②原因: 轴承噪声。

现象: 怠速时若能听到连续而均匀的“哇哇”声，加注油后只能短时间内减弱而不能持久有效。

措施: 手持皮带轮试轴承间隙，严重者换用新轴承。

③原因: 电枢扫膛音。

现象: 怠速时能听到“嚓嚓”音，随转速升高节奏变快，突然加速时会加速几下。

措施: 拆修转子，校直电枢轴。

④原因: 皮带噪声。

现象: 在怠速时听到似鸟叫声，提高转速时声音变弱，但连续为“吱吱”音。

措施: 检查皮带张紧度和皮带轮对正否。

(3)故障现象: 汽车发电机不充电。

原因:

①汽车V带过松或有油污引起打滑。

②磁场绕组断路、搭铁或匝间短路。

③定子绕组断路、搭铁或匝间断路。

④电刷与集电环接触不良。

⑤整流二极管、励磁二极管断路或击穿。

⑥充电指示灯损坏。

⑦电压调节器损坏。

汽车发电机不充电的故障的判断与排除: 接通汽车点火开关，检查充电指示灯是否闪亮，如果不亮，则可根据故障产生的原因进行判断与排除。

(4)故障现象: 汽车发电机充电电流过小。

原因:

①发电机V带打滑。

②充电线路接触不良。

③电刷与集电环接触不良。

④电枢绕组局部短路。

⑤个别整流二极管或励磁二极管断路、击穿。

⑥定子绕组断路或局部短路或磁极内部气孔过大。

⑦电压调节器工作不良。

⑧检查风扇皮带是否因黏油或过松而使发电机转速不高。

措施:

①检查发电机V带是否打滑。

②检查充电线路接触状况。

③检查电刷与集电环的接触情况。

④检查电枢绕组。

⑤测量二极管是否正常。

⑥检测定子绕组。

⑦检查调节器活动触点是否烧蚀或有无氧化物，活动触点臂与铁芯间间隙及弹簧拉力是否符合技术要求，调节器接线有无松动现象，发现异常应及时修复。

⑧在上述情况正常时，可在发动机中等转速下检查调节器的限额电压，拆检发电机是否有磨蚀损坏的异常现象。

(5)故障现象: 汽车发电机充电电流不稳。

原因:

①发电机V带打滑。

②充电线路或磁场接柱松动。

③电刷与集电环接触不良。

④发电机内部导线连接松动。

⑤电压调节器内部元件损坏。

⑥检查电刷上部弹簧的压力、电刷架是否松动、电刷与滑环的接触面积或滑环是否过脏等。

措施:

①检查并调整V带的松紧度，若V带磨损严重应更换。

②检查汽车充电线路，励磁线路是否松动或锈蚀，并视具体情况予以紧固和清洁。

③拆下汽车电刷总成，检查电刷的高度是否符合标准，与集电环接触面是否有油污，在电刷架内运动有无卡滞现象，弹簧弹力是否过小等，并视具体情况予以更换或修理。

④拆解发电机，检查电枢绕组，定子绕组连接导线是否松动或脱焊，视具体情况予以重新焊接。

⑤以上检查均正常，则应更换电压调节器或拆检发电机内部的技术状况，并逐项修复。

(三)发电机工作原理

发电机主要由定子、转子、端盖、电刷、机座及轴承等部件构成。发电机原理如图5-12所示。

定子由机座、定子铁芯、线包绕组，以及固定这些部分的其他结构件组成。

转子由转子铁芯、转子磁极(有磁轭、磁极绕组)、滑环(又称铜环、集电环)、风扇及转轴等部件组成。

通过轴承、机座及端盖将发电机的定子、转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，通过滑环通入一定励磁电流，使转子成为一个旋转磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。由于电刷与转子相连处有断路处，使转子按一定方向转动，产生交变电流。

汽轮发电机是与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000 r/min(频率为50 Hz)或3600r/min(频率为60Hz)。核电站中汽轮机转速较低，但也在1500r/min以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风磨耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000r/min以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2m。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时，转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万k W左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸，要再增大电机容量，只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以(5～10)万k W以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。20世纪70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到(130～150)万k W。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。

图5-12 发电机工作原理图

(四)延长发电机寿命的方法

1.启动前的准备工作

(1)机房操作人员应遵守安全操作规程，穿工作服和绝缘鞋，机组人员应分工明确。

(2)检查飞轮及发电机部分防栏杆罩是否完好。

(3)检查各变速箱、离合器、调速器、油位、各紧固件等，确认完好，油水温度不低于20℃时，方可启动。

(4)将各系统管路闸门设置在“工作”位置。

(5)检查传动机构的链接螺栓，并紧固好。

(6)检查离合器手柄压力是否正常，超速保险装置是否定位。

(7)检查贮气瓶压力是否正常，超速保险装置是否定位。

(8)打开打气泵的排污阀。

(9)检查循环水泵、机油泵、燃油泵是否正常。

(10)将励磁电阻置于最大的电阻位置，并将送电开关断开。

2.启动和运行操作

(1)对于停机超过24h的机组，须先打开试动阀，并启动机油泵。对于停机超过7d的机组，应测量励磁机及操作电路的绝缘电阻，必须符合要求。

(2)启动燃油泵，放出管路中的空气，观察电压是否在规定的范围内。若正常，方可进行正式启动。

(3)察看启动电源的电压是否符合要求。若电压正常，按下启动按钮等柴油发动机正常运行后即松开。

(4)当发动机运转后，观察机油压力表的指示值，当升到规定值以上时，停止机油泵，并关闭扫气泵排污阀，穿好前离合器螺钉。

(5)当发电机启动后，即认为发电机及全部电气设备均已带电，人体不得接触带电部位。

(6)发电机启动后，应逐渐提高柴油发动机的转速，并进行送电前的检查。

(7)逐渐调整柴油发动机的转速，但在调整时应注意观察发电机运转是否正常。正常时，集电环及换向器上的电刷应无跳动、无冒火花现象、无异常响声。

(8)调整发电机输出的电压和频率，其电压值应稳定并达到(380±10)V，频率应达到50 Hz左右。

(五)发电机测试的方法

第一步: 检查发电机各外导线连接部位有无断线、错接、短路现象，并用电压表测量B+点有无电瓶电压。

第二步: 将钥匙门打到“开”位置，但不要启动发动机，此时用电压表测量D+点有无电压，并观察充电指示灯是否明亮。

第三步: 启动发动机，用电压表测量发动机B+点电压，应达到如下数值:

12V系统电压为13V以上，同时加减油门。

24V系统电压为27V以上，有少许变化0.1～0.2V。

第四步: 打开部分负载，如车灯:

12V系统电压为13V以上，同时加减油门。

24V系统电压为27V以上，有中等程度变化0.2～0.4V。

第五步: 打开空调、车灯等主要电器:

12V系统电压为13V以上，同时加减油门。

24V系统电压为27V以上，有较大程度变化0.5～1V。

进行到第三步时，发电机没有电压输出，可采取如下办法检查，对于有产生激磁D+点的发电机如27系列、23系列、29系列、19系列可从电瓶正极引一条直径为2.5mm的导线，起动发动机后，用另一端瞬间点击D+点(时间1s以内)，再用电压表测量B+点有无电压输出，若有，从第三步开始检查至第五步，同时判断出整车充电指示灯线路有断路现象(一般为指示灯损坏，仪表盘杆接件松动，线路断路)，若无电压输出，则发电机存在不发电故障。

六、思考与练习

1.如何根据被测对象合理选用万用表的挡位，才能得到比较准确的测量结果?

2.作为三相全波整流桥的二极管，正反相电阻不一致会产生什么不良后果?

3.三相全波整流桥中的二极管，如果有一只损坏(短路或者断路)，发电机工作时会有什么故障现象。

4.发电机转子轴径向跳动较大，会对发电机运行产生什么危害?