汽车电气设备维修：发电机检测与维修

故障现象

一辆2007年产丰田卡罗拉1.8手动GL版轿车，行使50000km，客户来店反映车辆在行驶中仪表内的蓄电池警告灯有时会闪亮或长亮，但在故障出现时把挡位推到空挡后急加速，转速达到4000r/min左右，警告灯又不亮了，恢复了正常工作状态后，继续行驶10～20km故障又会重现，有时可以行驶几天故障才出现，而且故障出现后，在怠速时急加速踩几下加速踏板，又恢复正常了。

维修情景

小李在修理厂有一定的工作经验，对充电系统有一定了解。师傅经过对充电系统进行检查后，怀疑为发电机损坏，遂教小李检测发电机。

工具准备本活动所需工具设备有汽车专用万用表和在用车一辆。

注意事项

1）使用万用表检测电阻和电压时，应当注意挡位的选择。

2）在动态测试过程中，注意人身安全。

3）按照正确的步骤进行检测。

4）相关部件的检查必须符合技术标准。

操作步骤

1.转子的检测

1）检查发电机转子是否断路，如图1-24所示。

测量集电环之间的电阻，其判断标准见表1-11。

表1-11 集电环之间电阻的判断标准

如果结果不符合规定，则更换发电机转子总成。

2）检查发电机转子是否短路，如图1-25所示。

图1-24 检查发电机转子是否断路

图1-25 检查发电机转子是否短路

测量其中一个集电环与转子之间的电阻，判断标准见表1-12。

表1-12 集电环与转子之间电阻的判断标准

如果结果不符合规定，则更换发电机转子总成。

认识转子

转子是交流发电机的磁场部分，它在定子内转动并产生磁场，磁场作用于定子绕组产生电动势。随着流入转子的电流越来越大，磁场强度也变得更大。

转子的两块爪极各具有六个鸟嘴形磁极，压装在转子轴上，在爪极的空腔内装有磁轭，其上绕有磁场绕组。磁场绕组的两引线分别焊接在转子轴绝缘的两个集电环上，集电环与装在后端盖上的两个电刷接触。当两电刷与直流电源接通时，磁场绕组中便有磁场电流通过，产生磁通，使爪极磁化，如图1-26所示。

图1-26 转子

技能反馈

进行转子绕组断路测量，并将测量结果填入表1-13。

表1-13 转子绕组断路测量的结果

进行转子短路测量，并将测量结果填入表1-14。

表1-14 转子短路测量的结果

2.定子的检测

1）检测发电机定子是否断路，如图1-27所示。

两两测量定子绕组三个接线端的电阻，判断标准见表1-15，三次测量值应相等。

表1-15 定子绕组接线端电阻的判断标准

如果结果不符合规定，则更换发电机转子总成。

2）检测发电机定子的绝缘性，如图1-28所示。

图1-27 检测发电机定子是否断路

图1-28 检测发电机定子的绝缘性

测量各接线端与铁心间的电阻，判断标准见表1-16。

表1-16 各接线端与铁心间电阻的判断标准

如果结果不符合规定，则更换发电机转子总成。

认识定子

定子的作用是产生交流感应电动势。由于转子的旋转，作用于定子绕组的磁通量发生变化，使定子产生三相交流电。定子主要由定子铁心和定子绕组组成，如图1-29所示。

图1-29 定子

认识三相交流电的产生原理

当磁体在线圈内旋转时，线圈的两端会产生电压，从而形成交流电流，如图1-30所示。

当磁体的N和S极靠线圈最近时，产生的电流量最大。然而，磁体每转半圈，电流流向反方向。以这种方式形成正弦波的电流被称为单相交流电流。磁体每转360°是一个周期，1s内的转数被称为频率，如图1-31所示。

图1-30 交流电的产生

图1-31 交流电的原理

技能反馈

进行定子绕组断路和短路的测量，将测量结果分别填入表1-17和表1-18中。

表1-17 定子绕组断路的测量结果

表1-18 定子绕组短路的测量结果

3.发电机电刷架总成的检测(www.xing528.com)

检测发电机电刷架总成，如图1-32所示。

图1-32 检测电刷架总成

测量电刷的外露长度，标准值为9.5～11.5mm，最小外露长度为4.5mm。

维修提示：如果外露长度小于最小值，则更换电刷架总成。

认识电刷

电流通过电刷和集电环流入转子绕组产生磁场。电刷安装在转子的后端。通常使用金属石墨电刷以降低电阻和接触阻力，并且有良好的耐磨性。图1-33所示为电刷和集电环的工作原理。

图1-33 电刷和集电环的工作原理

技能反馈

进行电刷的测量，并将测量结果填入表1-19。

表1-19 电刷的测量结果

4.整流器的检测

（1）正极性二极管的检测 图1-34所示为正极性二极管的检测，将万用表调至欧姆挡，用黑表笔接二极管的引线，红表笔接其外壳，此时所测值为反向电阻；用黑表笔接二极管的引线，红表笔接其外壳，此时所测值为正向电阻。测量值的判断标准分别见表1-20和表1-21。

图1-34 正极性二极管的检测

a）反向电阻的测量 b）正向电阻的测量

表1-20 反向电阻的判断标准

表1-21 正向电阻的判断标准

如果结果不符合规定，则更换发电机转子总成。

（2）负极性二极管的检测 图1-35所示为负极性二极管的检测，将万用表调至欧姆挡，用红表笔接二极管的引线，黑表笔接其外壳，此时所测值为正向电阻；用黑表笔接二极管的引线，红表笔接其外壳，此时所测值为反向电阻。测量值的判断标准分别见表1-22和表1-23。

表1-22 正向电阻的判断标准

图1-35 负极性二极管的检测

a）正向电阻的测量 b）负极性二极管的检测

表1-23 反向电阻的判断标准

如果结果不符合规定，则更换发电机转子总成。

认识二极管

二极管是常用的电子器件，有导通和截止两种状态。

如果给二极管正极加的电压高于负极电压，这是给二极管加正向电压。只要正向电压达到一定的值，二极管便导通，导通后的二极管相当于一个导体，其电阻很小，相当于接通。

如果给二极管正极加的电压低于负极电压，这是给二极管加反向电压。只要加反向电压，二极管便截止，截止后的二极管电阻很大，相当于开路。二极管的这种特性常用于整流器中。

认识整流器

整流器用6只二极管（使用带中性点的二极管时为8只）将定子绕组产生的三相交流电全波整流成直流。

整流器由端子（输出端子）、架座板（散热片）和二极管组成，架座板（散热片）的双层结构改善了热辐射并使定子的尺寸减小，如图1-36所示。

图1-36 整流器

技能反馈

分别进行整流器正、负极性二极管的检测，并分别将结果填入表1-24和表1-25中。

表1-24 整流器正极性二极管的检测结果

表1-25 整流器负极性二极管的检测结果

技师总结

该车在故障出现时，把挡位推到空挡后急加速，当转速达到4000r/min左右时，警告灯不亮了，产生此现象的原因是电刷磨损，产生磨屑，由于电刷高度缩短导致电刷与集电环接触不良，在转速较低的情况下不能自行扫除磨屑，但在发电机高速旋转的情况下可把磨屑扫除，使充电系统恢复正常，警告灯熄灭。

恢复了正常工作状态后，行驶10～20km故障又会重现，有时可以开好几天故障才会出现。但故障出现后，在怠速时急加速踩几下加速踏板又恢复正常，也是因为上述原因，故应对发电机进行检测。

发电机故障通常还包括不充电、充电电流过大或过小以及充电电流不稳，下面分别对其故障现象和故障原因作简单介绍。

1.不充电，充电电流过小

（1）故障现象 接通点火开关后，无论发电机正常运转还是停转，充电指示灯均不亮，蓄电池的容量下降很快，发动机在怠速以上运转时，充电指示灯仍然发亮。

（2）故障原因 引起发电机不充电故障的主要原因有以下几个方面。

1）发电机的传动带过松、沾油打滑或断裂，发动机的动力不能经过传动带可靠地传给发电机，使发电机的转速过低或不旋转而造成不发电。

2）蓄电池到点火开关、充电指示灯或发电机接线柱之间的导线断路、短路或搭铁。在发动机起动时，蓄电池不能给充电指示灯和磁场绕组供电（他励），发电机不发电。

3）充电指示灯损坏。在发动机起动时，蓄电池不能经过充电指示灯给磁场绕组供电（他励），发电机不发电。

4）发电机磁场绕组、定子绕组断路、短路或搭铁，电刷与集电环接触不良，整流二极管断路或击穿等，使发电机不发电。磁场绕组出故障时，所建立的磁场微弱或不产生电磁场；定子绕组故障时，不能将绕组切割磁场线而产生的感应电动势向外输出；电刷过度磨损、卡滞、弹簧力过小或发电机集电环有脏物，使电刷与集电环接触不良时，励磁电流减小，磁场变弱；整流二极管发生故障时，发电机输出的电压波形出现异常，整流效果不佳。

5）电压调节器损坏。电压调节器断路或搭铁时，发电机的励磁电路不通，发电机不发电。

2.充电电流过大

（1）故障现象 发动机正常运转时，照明灯特别亮，容易烧坏灯泡和熔丝，蓄电池电解液消耗过快，点火线圈和发电机有过热现象。

（2）故障原因

1）电压调节器的调整电压过高，使发电机的输出电压随之升高。

2）电压调节器失效（短路）而不起调节作用。

3.充电不稳

（1）故障现象 发动机在怠速以上运转时，时而充电，时而不充电，充电指示灯时亮时灭。

（2）故障原因 引起充电不稳的根本原因是发电机的输出电压不稳定或线路接触不良，原因有以下几方面。

1）驱动发电机的传动带过松、打滑或带轮失圆，使发电机的转速不稳定。

2）发电机内部导线的接头松动，随着工作的振动而接触不良。

3）发电机的电刷过度磨损，电刷弹簧的弹力减弱或折断，集电环过度磨损或积污过多，使励磁电路接触不良，磁场强度时常变化，发电机的输出电压不稳定。