汽車電器及電子控制技術課件

蓄電池的構造、工作原理及工作特性

如圖

1．極板與極板組

正、負極板,隔板,電解液,外殼,連接條,接線柱等。

殼體：多個單格每個單格：電解液、正負極板組；標稱電壓2V。

蓄電池總成：3個或6個單格電池串聯。（1）極板：蓄電池的核心(正極板、負極板)

由柵架和填充在其上的活性物質組成。

蓄電池的充、放電過程是依靠極板上的活性物質和電解液中硫酸的電化學反應來實現的。

蓄電池的構造1-蓄電池外殼；2-蓋；3-加液孔螺塞；4-連接條；5-極樁；6-極板組

①活性物質正極板:多孔性二氧化鉛(PbO2)—深棕色，厚:2.2mm

負極板:海綿狀純鉛(Pb)—青灰色，厚:1.8mm

工藝過程：正極板—多孔性的二氧化鉛(PbO2)，呈深棕色；負極板—海綿狀純鉛，呈青灰色。為了防止負極板上活性物質的收縮，增加其多孔性，鉛膏里常加入添加劑，如腐植酸、硫酸鋇、木素磺酸鈉、炭黑等。同時,還在活性物質中加入天然纖維和合成纖維，以防止活性物質的脫落和裂紋。

②柵架:由鉛銻合金澆鑄而成。作用：容納活性物質并使極板成形。銻:提高柵架的機械強度、改善澆鑄性能。鉛銻合金：含銻量約為6％~8.5％，缺點：鉛銻合金耐電化學腐蝕性能比純鉛差，在化學反應中銻容易從正極板柵架中析出，而引起蓄電池的自放電和柵架的膨脹、潰爛，縮短蓄電池的使用壽命。

（2）極板組 將正負極板各一片放入電解液中,就可獲得2V電動勢,但為了增大蓄電池的容量,常將極板作成極板組裝入單體電池內。注：負極板的數量總比正極板多一片。原因:正極板的機械強度差,單面工作會使其兩側活性物質受熱不均勻,造成極板供曲而導致活性物質大量脫落。正極板都處于負極板之間,使正極板兩側放電均勻。

作用:使正、負極板盡量靠近,彼此又不能接觸而短路。材料:多孔性,以便電解液滲透,化學性能穩定。

形狀:長方形片狀,面積比極板略大些。厚度:不超過1mm。注:成形隔板的一面有特制縱向溝槽、另一面為平面。安裝：隔板帶溝槽的一面→正極板。原因：正極板在充放電過程中化學反應激烈,溝槽能使電解液較順利地上下流通。2．隔板

作用：形成電離—在充電和放電的電化學反應中起離子間導電作用，并參與化學反應。構成：(GB4554—84)

專用的、密度為1.84的蓄電池用硫酸與蒸餾水按一定比例配制而成。相對密度：1.23~1.30。電解液的配制：密度對蓄電池的工作的影響：密度大,可以減少結冰的危險并提高其容量,但密度過大,由于粘度增加,反而會降低蓄電池的容量,而且會縮短極板的使用壽命。3．電解液

作用：盛放電解液和極板組；外形：長立方體,內部分隔成互不相通的三個或六個單格電池槽;

底部：有凸筋，用以支撐極板組；頂部：單體蓋和整體蓋、通氣小孔。通氣小孔：隨時排出蓄電池內逸出的H2和O2。國內多采用硬橡膠外殼,即硬橡膠模壓后,經硫化而成,俗稱膠殼。工程塑料：聚丙烯——近年來應用較多。4．殼體及其它

蓄電池一般都由3個或6個單體電池串聯而成，額定電壓分別為6V或12V。單格電池的串聯方法：傳統外露式鉛連接條連接、內部穿壁式、跨越式。如圖1-4

所示。傳統外露式連接方式：工藝簡單，但耗鉛量多，連接電阻大，起動時電壓降大、功率損耗也大，且易造成短路。穿壁式和跨越式連接的優點：①連接短、省材料、電阻小、起動性能好，②連接條損耗減少80％，③端電壓提高0.15~0.4V，④節約材料50％以上。單體電池的連接方式：返回1-2a返回1-2b、1-2c圖1-4單體電池的連接方式

①阿拉伯數字：單格、額定電壓；②蓄電池用途：起動型—“Q”，摩托車—“M”；③產品特征代號（字母）：見表1-1

如產品同時具有兩種特征，應按表1-2順序；④20h放電率：額定容量(Ah)，阿拉伯數字表示；⑤產品特殊性能（可省略）

“G”—高起動率蓄電池；

“S”—工程塑料外殼、電池蓋，熱封工藝。

“D”—低溫起動性能好型號舉例：

GB5008.2-91《鉛蓄電池的品種和規格》5.蓄電池的型號表1-1鉛酸蓄電池特征代號特征代號蓄電池特征特征代號蓄電池特征特征代號蓄電池特征A干荷電J膠體電解液D…H濕荷電M密閉式Y…W免維護B半密閉式Q…S少維護F防酸式I…二、蓄電池的工作原理

鉛蓄電池：①極板：浸漬在電解液中

正極板：PbO2

負極板：海綿狀純鉛Pb。②電解液：硫酸（H2SO4)的水溶液。

鉛蓄電池：二次電池,其充、放電過程是一種可逆的電化學反應。在充放電過程中，蓄電池內電流的形成是靠正負離子的反方向運動來實現的。

靜止狀態:既不接負載電路,也不接電源。當極板浸入電解液時：

(1)負極板處：金屬鉛受到兩方面的作用：

①有溶解于電解液的傾向,使極板帶負電；即：Pb→Pb2++2e

②由于正、負電荷的吸引,Pb2+有沉附于極板表面傾向。

兩者達到平衡時,溶解便停止,此時極板具有負電位,約為0.1V。1.電動勢的建立

(2)正極板處：

PbO2+2H2O→Pb(OH)4Pb(OH)4→Pb4++4OH–

由于Pb4+沉附于極板的傾向大于溶解的傾向,使極板呈正電位。當達到平衡時,約為+2.0V。因此,當外電路未接通,反應達到相對平衡狀態時,蓄電池的靜止電動勢Ej約為：

Ej=2.0–（–0.1）=2.1V(3)電解液：H2SO4

→2H++SO2–4

(蓄電池接上負載)：圖1-1

當負載電路接通后,在電動勢Ej的作用下,電子將從負極遷移到正極,即電流If從正極經過負載流往負極,使正極電位降低,負極電位升高,破壞了原有的平衡。

(1)負極板

Pb2+與電解液中的SO2–4結合也生成PbSO4沉附在負極板上:

Pb2++SO2–4→PbSO4

即：Pb+H2SO4→PbSO4+2H++2e2.放電過程

(2)正極板處

Pb4+和電子結合,變成二價鉛離子Pb2+,

即：Pb4++2e→Pb2+Pb2+與電解液中的SO2–4結合生成PbSO4沉附于極板上：

Pb2++SO2–4→PbSO4

即：PbO2+H2SO4+2H++2e→PbSO4+2H2O

如果電路不中斷,反應將不斷進行,使

PbO2→PbSO4,Pb→PbSO4(3)電解液：

H2SO4↓，水↑，→ρ↓

放電過程總化學反應方程式：

PbO2+Pb+2H2SO4→2PbSO4+2H2O

放電過程總化學反應方程式：

PbO2+Pb+2H2SO4→2PbSO4+2H2O

理論上,放電過程應進行到極板上活性物質全部變為硫酸鉛為止;使用中放完電的蓄電池,只有20％~30％的活性物質變成了硫酸鉛,因為電解液不能滲透到活性物質的最內層。

采用薄型極板，增加多孔率，提高極板活性物質的利用率，可明顯提高蓄電池的容量。

（蓄電池與外加電源并聯）圖1-2

(1)負極板有少量的PbSO4進入電解液中,離解為Pb2+

和SO2–4,

即：PbSO4→Pb2++SO2–4

Pb2+在電源的作用下獲得兩個電子變為金屬Pb,沉附在極板上。即:Pb2++2e→Pb

SO2–4則與電解液中的H+結合，生成硫酸。即：SO2–4+2H+→H2SO4

負極板總反應：PbSO4+2e+2H+→Pb+H2SO4

3.充電過程

(2)正極板也有少量PbSO4進入電解液中,離解為Pb2+和SO2–4

,Pb2+在電源作用下失去兩個電子變為Pb4+,即：

PbSO4→Pb2++SO2–4Pb2+–2e→Pb4+(3)電解液：H2O→4H++4OH-

反應過程：SO2–4+4H+→H2SO4Pb4++4OH→Pb(OH)4,Pb(OH)4→PbO2+H2O

正極板上總反應：

PbSO4

–2e+H2O+SO2–4

→PbO2+H2SO4

同樣,在充電過程中,電解液密度：ρ↑整個充電過程的化學反應式：

2PbSO4+2H2O→PbO2+Pb+2H2SO4

圖1-1蓄電池的放電過程圖1-2蓄電池的充電過程三、蓄電池的工作特性１.靜止電動勢２.內阻

3.放電特性

4.充電特性

靜止電動勢：是指蓄電池在靜止狀態下正負極板之間的電位差。

Ej=0.84+r25℃

實測相對密度的換算:r25℃=rt+β(T-25)1.靜止電動勢2.內電阻

--反映蓄電池的帶負載能力蓄電池內阻包括：極板電阻、隔板電阻、電解液電阻和串聯單格電池的連條電阻等。完全充足電的蓄電池在溫度為20℃時，內阻R0可按下述經驗公式計算其近似值：

3.放電特性

蓄電池的放電特性：在恒流放電（20h率）過程中，蓄電池的端電壓Uf和電解液相對密度r等參數隨放電時間If而變化的規律。即：

If=C，Uf=f（t），r=f（t），E0=f（t）

在放電過程中蓄電池的端電壓Uf總是小于蓄電池的電動勢E，即Uf=E-IfR0

鉛蓄電池放電終了的特征：①單格電池電壓下降到放電終止電壓（以20h放電率放電時，終止電壓為1.75V）；②電解液密度下降到最小許可值，約為1.1。

放電電流/A0.05C200.1C200.25C20C203C20連續放電時間/h201030．50．083單格電池終止電壓(V)1.751.701.651.551.5起動型鉛蓄電池的放電率與終止電壓的關系4.蓄電池的充電特性

蓄電池的充電特性：在恒流充電過程中，蓄電池的端電壓Uc

和電解液密度ρ等參數隨充電時間的變化規律，即：

Ic=C，Uc=f（t），ρ=f（t），E0=f（t）蓄電池的端電壓U：是指用直流電壓表測得的正、負極樁之間的電壓值。

充電過程中蓄電池的端電壓Uc總是大于蓄電池的電動勢E，即:Uc=E+IcR0

蓄電池充電終了的特征：①蓄電池內產生大量氣泡,即所謂“沸騰”現象;②蓄電池的端電壓和電解液相對密度均上升至最大值,且2~3h內不再增加。

交流發電機的構造、原理及工作特性一、交流發電機的結構二、交流發電機的原理三、交流發電機的工作特性一、交流發電機的結構如圖

轉子：建立磁場；

定子：產生交變電動勢；

硅二極管整流器：交流電→直流電；其它：等等。JF132型交流發電機的組件1-后端蓋；2-電刷架；3-電刷；4-電刷彈簧壓蓋；5-硅二極管；6-散熱板；

7-轉子；8-定子總成；9-前端蓋；10-風扇；11-皮帶輪JFl32型交流發電機的結構剖視圖1-后端蓋；2-滑環；3-電刷；4-電刷彈簧；5-電刷架；6-磁場繞組；7-定子繞組；8-定子鐵心；9-前端蓋；10-風扇；11-皮帶輪組成：兩塊爪極、磁場繞組、滑環等。爪極：鳥嘴形磁極,可使產生的感應電動勢呈正弦波形。壓裝在轉子軸上,空腔內裝有磁扼,其上繞有磁場繞組。磁場繞組:兩引出線分別焊在與軸絕緣的兩個滑環上,滑環與裝在后端蓋上的兩個電刷相接觸。滑環:銅,兩滑環之間及與軸之間用云母絕緣。磁場的產生:兩電刷與直流電源相接,磁場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,另一塊爪極為S極,從而形成了六對相互交錯的磁極。

1.轉子轉子的組成1-滑環；2-轉子軸；3-爪級；4-磁軛；5-磁場繞組

—電樞:產生三相交流電。

組成：鐵芯、三相繞組。鐵芯：相互絕緣、內圓帶槽、環狀硅鋼片。硅鋼片厚度：0.5~1mm。

定子槽內對稱安放著三相繞組。

繞組：高強度漆包線,星形連接。每相繞組的末端聯在一起,首端分別與散熱板或端蓋上的硅二極管相連。

當轉子旋轉時產生旋轉磁場,使定子三相繞組切割磁力線,由此產生三相交變感應電動勢。2．定子

為保證三相繞組可產生頻率和幅值相同、相位相差120°電角度的對稱電動勢,定子繞組的的繞制應遵循的原則:(1)每項繞組匝數完全相等;(2)每個線圈的節距必須相同;(3)三相繞組的起端在定子槽內排列必須相隔120°電角度。

三相定子繞組的參數：定子鐵心的槽數,線圈節距,電角度等。

組成:六只硅整流二極管;

負極管子:壓裝在發電機后端蓋上,引線為負極,外殼為正極,俗稱“反燒管”,管殼底部用黑字標記正極管子:壓裝在散熱板上,引線為正極,外殼為負極(“正燒管”),管底用紅字標記。散熱板：鋁合金,它與后端蓋用尼龍或其它絕緣材料制成的墊片隔開,并用螺栓通至后端蓋外部作為發電機的火線接柱“B”(“+”、或“電樞”)接線柱。3．整流器圖1-21硅二極管連接示意圖交流發電機整流器

a)整流二極管安裝圖b)整流二極管電路圖1-絕緣散熱板;2-正極管;3-負極管;4-后端蓋(或接地散熱板);B-電摳接柱

前后端蓋：

材料:鋁合金壓鑄或用砂模鑄造原因:鋁合金為非導磁性材料,可減少漏磁,輕便、散熱性能良好。電刷總成：如圖2-4

4．端蓋及電刷組件

組成:電刷、電刷彈簧、電刷架。電刷架:酚醛玻璃纖維塑料模壓而成。兩只電刷裝在電刷架的孔內,借電刷彈簧的壓力與滑環保持接觸,用于給發電機轉子繞組提供磁場電流。

交流發電機的通風:如圖交流發電機通風方式a)葉片外裝式b)葉片內裝式接線柱:交流發電機有內搭鐵和外搭鐵之分,兩只電刷引線的接法也不同。

內搭鐵：磁場繞組直接在發電機內部搭鐵,兩只電刷引線中一根與后端蓋上的磁場接線柱“F”(或“磁場”)相連接,另一根則直接與發電機外殼上的搭鐵接線柱“一”(或“搭鐵”)連接。

外搭鐵:磁場繞組通過所配調節器搭鐵,兩只電刷接線柱與發電機外殼絕緣,分別用F+和F-表示。

（1）產品代號：

JF、JFZ、JFB和JFW：分別代表交流發電機、整體式交流發電機、帶泵交流發電機和無刷交流發電機。（2）電壓等級代號和電流等級代號：見表2-1、表2-2所示。

（3）設計序號：按產品設計先后順序,1~2位阿拉伯數字。（4）變形代號：

例：JFZl913Z型―桑塔納、奧迪l00型電壓：12V、電流：≥90A、第13次設計，調整臂在左邊的整體式交流發電機。5．交流發電機的型號

QC／T73—93二、交流發電機工作原理

發電機的定子:電樞發電機的轉子:磁極,磁極電流通過……

三相繞組在定子槽中對稱繞制,產生三相電動勢：大小(幅值、頻率)相等,相位差120°電角度。交流發電機的轉子為一旋轉磁場,當轉子由發動機皮帶輪帶動旋轉時,磁力線和定子繞組之間作相對切割磁力線的運動,在三相繞組中即產生交流電動勢,

磁場分布:近似于正弦規律。

頻率:1.電動勢的產生

如圖交流電動勢瞬時值：

eA=sinωteB=sin(ωt–120°)eC=sin(ωt–240°)

:每相繞組中所產生電動勢的有效值:

ω:電角速度:

交流發電機線電壓UL、線電流IL與相電壓UΦ、相電流IΦ的關系：如圖

Y形接法:

UL=

UΦ,IL=IΦ

△形接法:

UL=UΦ,IL=

IΦ

①交流發電機轉速相同、相電壓相同時,Y形接法比△形接法具有較高的輸出電壓；②輸出線電壓相同時,△形接法輸出電流則較大。因此,采用Y形接法的交流發電機在發動機轉速較低時便可向蓄電池充電,而采用△形接法的交流發電機則需較高的發動機轉速才能向蓄電池充電。三相繞組不同接法時的電壓、電流關系圖a)Y形接法b)△形接法

(1)二極管導通情況

硅二極管的單向導電性：當二極管處于正向電壓(即二極管正極電位高于負極電位)時,管子呈低電阻,處于“導通”狀態;

加反向電壓(正極電位低于負極電位)時,管子呈高電阻,處于截止狀態。交流發電機三相橋式整流電路如圖a）。2.整流原理

整流原理：

3只正極管子(D1、D3、D5)：某一瞬間,哪相電壓最高,哪相獲得正向電壓而導通。

3只負極管子(D2、D4、D6)：在某一瞬間,哪相的電壓最低,哪相的負極管子導通。三相橋式整流器整流過程：······

如圖。

以此類推，周而復始。三相全波橋式整流電路及電壓波形

(2)發電機的端電壓

負載上的直流脈動電壓：波形如圖c）。發電機輸出的直流電壓的平均值：

U＝1.35UAB＝2.34UΦ(星形連接)

如考慮硅二極管正向導通時的電壓降Ud,則應減去Ud值,Ud約為0.2~0.6V。每只二極管的平均電流ID：ID=

每只二極管承受的最高反向電壓UDRM：

UDRM＝UAB＝UΦ＝2.54UΦ=1.05U

(3)發電機的中點電壓中心抽頭：如圖,

接線柱：“N”。

中性點電壓UN：通過三個負極管D2、D4、D6半波整流后得:

自激發電過程（剩磁、轉速足夠）：剩磁使定子的三相繞組中產生感應電動勢,加到磁場繞組,磁場因而加強,使定子繞組交變電動勢進一步提高。······如此相互促進,使發電機電動勢很快升高。但當加在硅二極管的正向電壓小于其死區電壓(約0.6V)時,由于二極管呈現較大電阻不能導通,再加之它的剩磁又較弱,所以發電機在低速運轉時不能建立電壓。3.勵磁方法

結論：

利用剩磁交流發電機低速運轉時不能建立電壓,只有在較高轉速時,發電機的電壓才能很快上升。這不能滿足汽車發動機的要求。交流發電機激磁：如圖

①發電機電壓＜蓄電池電壓

—他激:使電壓很快上升;②發電機的轉速較低(大約在1000r／min)時,

—自激,并向蓄電池充電。交流發電機的激磁電路1-電壓調節器；2-激磁繞組三、交流發電機的工作特性

—輸出電流、端電壓與轉速之間的變化關系

汽車用交流發電機特點：轉速變化范圍大。交流發電機實驗電路圖

發電機空載時,發電機端電壓與轉速之間的關系,

即：I＝0時,U＝f（n）的函數關系。①隨著轉速的升高,端電壓不斷升高:交流發電機必須設置電壓調節器。②空載特性曲線可說明交流發電機的充電性,是判定交流發電機充電性能的重要依據。1．空載特性如圖:2．外特性

如圖

發電機轉速一定時,端電壓與輸出電流的關系,

即：n=常數時,U＝f（I）的曲線。

①隨著輸出電流(即負載)的增加,發電機的端電壓下降較快,且轉速越高,下降的斜率越大;②交流發電機必須設置電壓調節器–—發電機高速運轉時,如突然失去負載,端電壓將急劇升高,發電機、調節器中電子元件將有被擊穿的危險;③曲線上的轉折點:當輸出電流增大到一定值時,如負載再增加其輸出電流不僅不會增加，反而會同端電壓一起下降。–—交流發電機具有自身限制電流的功能。一般交流發電機工作在轉折點以前。圖1-25交流發電機的外特性

發電機在某一穩定的轉速下的RZ為一定值,如果E是穩定的,則發電機的端電壓U將隨輸出電流增大而呈直線下降。但實際上發電機的端電壓隨輸出電流的增大下降得更多,這是因為E也隨I的增大而下降了,原因有二：

(1)發電機的電樞反應增強電樞反應是指電樞電流產生的磁場對磁極磁場的影響。當發電機有輸出電流時,電樞電流產生的磁場會造成磁極磁場的削弱和扭斜,從而引起電樞繞組電動勢下降。隨著發電機的輸出電流的增大,電樞反應的影響也隨之增大,發電機電動勢下降也越多。

(2)勵磁電流減小發電機端電壓下降后,發電機的勵磁電流減小,磁場減弱,這又使發電機的電動勢進一步下降。從交流發電機的外特性可知,隨著發電機輸出電流的增加,其端電壓下降較快。因此,在發電機高速運轉時,如果突然失去負載,則會使發電機的電壓突然升高而對汽車上的電子元器件造成損害。3．輸出特性

U＝常數，I=f（n）時的曲線如圖

n1空載轉速:發電機空載時,電壓達到額定電壓值時的轉速n1

。

n2—滿載轉速:發電機達到額定功率時的轉速空載轉速和滿載轉速是交流發電機的兩個主要指標，產品說明書中均有規定。交流發電機的輸出特性①發電機轉速低時,端電壓低于額定電壓,此時發電機不向外供電;發電機轉速高于n1時才可能向外供電。

②當轉速達到一定值以后發電機輸出電流就不再隨轉速的升高和負載電阻的減小而增大，這時的電流值稱為發電機的最大輸出電流或限流值。

原因:定子繞組的感抗作用;

電樞反應。交流發電機最大輸出電流約為額定電流的1.5倍。

汽車用交流發電機不設限流器。

四、交流發電機調節器的作用與原理

1.調節器的作用

由于交流發電機由發動機按固定傳動比驅動旋轉,其轉速隨著發動機的停運、起動、怠速、常用轉速、最高轉速等不同工況而大幅度變化,而用電設備通常要求供給恒定電壓,根據空載特性及外特性曲線,交流發電機必須設置電壓調節器,以:

使其輸出的直流電壓保持恒定,防止發電機輸出電壓過高而燒壞用電設備或電子元件,以及對蓄電池造成過充電等等。2.電壓調節原理

交流發電機每相繞組產生的電動勢：

EΦ=4.44KNΦ,

而對于既定發電機,其K、P、N均為常數,U≈E=CeΦn

每級磁通Φ的多少取決于發電機磁場電流的大小,即:Ф=CIL

結論:發電機轉速變化時,只要自動調節發電機的磁場電流便可使發電機輸出電壓保持恒定。圖1－27發電機電壓調節器基本原理a)．發電機電壓調節器原理圖b)發電機電壓調節器工作時的電壓波形

圖l－28不同轉速下發電機電壓升降曲線圖1－29發電機電壓調節器的工作特性ｎl－調節器工作的起始轉速，nmax-調節器開始失效的發電機轉速五、觸點式調節器

1．觸點式調節器的基本工作原理圖1—30

根據力矩平衡原理可以得到調節器調節電壓Ue的關系式：2.普通單觸點式調節器的問題

(1)調節器工作范圍與觸點火花問題

從上式可看出,觸點式調節器的調節范圍與調節電阻Rtj直接相關。增大Rtj,Imin減小,就可使nmax增大,即調節器調節范圍增大。討論:

為使調節器的調節范圍能適應交流發電機轉速變化的需要,就應增大Rtj,但增大Rtj后會使觸點火花增大而迅速燒蝕,因為觸點斷開時產生的火花取決于觸點斷開功率Pk,而:Pk＝UkIk＝IK2RtjIk、Rtj越大,觸點火花也越大。但通過減小Ik或Rtj來減小觸點火花又不現實:

減小Rtj會使調節器的調節范圍達不到要求,

減小Ik又必須以增加發電機的磁極尺寸及重量為代價。圖1—30單觸點電壓調節器原理1-蓄電池,2-發電機,3-發電機磁極繞組,4-調節器電磁線圈,5-觸點彈簧(2)觸點振動頻率過低問題

觸點的滯后性:機械慣性、電磁線圈磁滯性,使觸點的振動頻率過低,導致電壓脈動頻率過低而影響用電設備的正常使用。觸決觸點振動頻率過低問題：①減小機械慣性,即采用薄而輕的銜鐵,并將其一端做成三角形或半圓形,以使重心靠近支點而減小轉動慣量。②減小電磁線圈的磁滯性,在電路中增設加速電阻Rjs以加速退磁。

加速電阻的作用原理說明如下：圖l—31

增設加速電阻后,加在電磁線圈上的電壓Ux:

Ux＝U-IjsRjs

觸點閉合時,Ijs就是通過電磁線圈的電流Ix,由于電磁線圈的電阻較大,因此Ix很小,因此加速電阻Rjs上的電壓降就很小,電磁線圈上的電壓與發電機端電壓很相近(Ux≈U)。觸點斷開時,磁場繞組的激磁電流If也通過Rjs,由于磁場繞組的自感作用而使If不能突變,觸點斷開瞬間的If比Ix大得多,因而使加速電阻Rjs上的電壓降突然增大,加在電磁線圈上的電壓迅速下降,電磁線圈迅速退磁,使觸點迅速閉合,使觸點振動頻率加快。(3)溫度變化對調節電壓的影響問題

當溫度升高時,電磁線圈的電阻會隨之增大,在相同的電壓下其磁化電流減小,磁力減弱,因此需要比溫度低時要高的電壓才能吸動觸點。即調節電壓Ue將會隨溫度的上升而升高。用如下方法解決溫度變化時對Ue的影響:①采用溫度補償電阻串接于電磁線圈電路中;②利用磁分路,當溫度上升時,由于磁分路片磁阻增大,經磁分路的磁通量相對減弱,而使通過氣隙δ的磁通量相對加強,彌補了電磁線圈電流減小所帶來的影響。圖1-32觸點式電壓調節器的溫度補償1-固定支架2-銜鐵3-鐵心4-磁分路片5-觸點彈簧6-磁扼7-電磁線圈3.雙級觸點式調節器

如圖1-33

(1)工作原理：①發電機轉速低于n1時:②發電機轉速在n1~n2范圍內時:③發電機轉速在n2~n3范圍內時:④發電機轉速在n3~n4范圍內時:⑤假如發電機轉速高于n4,K2將失效,調節器失去調節作用。圖1-33雙觸點式電壓調節器

基本原理與工作特性Kl-低速觸點,K2-高速觸點n1-Kl打開的發電機起始轉速n2-Kl開始失效的發電機轉速n3-K2閉合的發電機起始轉速n4-K2開始失效的發電機轉速a)基本電路原理b)工作特性(2)特點:

①低速調節范圍無需很大,其調節電阻Rtj小,因此低速觸點工作時觸點火花很小;高速觸點閉合時磁場繞組被短路,觸點打開時基本無火花產生。②高速觸點工作時,相當于串入了一個無窮大的電阻,因此其nmax很高,即工作范圍很大。③由于低速觸點和高速觸點是在不同的電壓限定范圍內工作,因此其調節電壓值略有不同,即其調節電壓有電壓級差。(3)實際雙觸點式調節器的結構與電路

國產FT61型雙觸點式調節器如圖1-35。

結構：R1為加速電阻,R2為調節電阻,R3為溫度補償電阻。R3由鎳鉻絲制成,其電阻溫度系數很小,當它串入磁化線圈電路中,可使整個磁化線圈電路中的電阻值隨溫度的變化相應減小,能使調節電壓值不隨溫度的變化而變化。

工作原理：閉合點火開關SW，······

如此重復,觸點K2不斷振動使發電機電壓保持穩定。

實際雙觸點調節器的結構有多種:如圖1-34圖l-35FT61型雙觸點式電壓調節器電路1-固定觸點支架,2-銜鐵,3-電磁線圈,4-觸點彈簧,5-磁扼,6-電刷,7-滑環,8-磁場繞組,9-電樞繞組10-點火開關Rl-加速電阻,R2-調節電阻,R3-溫度補償電阻,Kl-低速觸點,K2-高速觸點4．加滅弧電路的單觸點式調節器

雙觸點式電壓調節器為減小其調節電壓級差,就需要盡量減小高速觸點的間隙(0.2-O.4mm),但過小的間隙使得其調整比較困難;此外,高速觸點接觸不良還會造成發電機的電壓失控。在普通的單觸點式調節器上增設滅弧電路圖1-36,使其能適用于交流發電機，又避免了雙觸點式調節器的缺點。單觸點式調節器滅弧電路的工作原理:滅弧電容的作用:

電容C通過扼流線圈L與觸點并聯,利用電容兩端電壓不能突變的特點吸收磁場繞組的自感電動勢,進一步減小觸點斷開時的火花。圖1—36加滅弧電路的單觸點式電壓調節器六、電子調節器

觸點式調節器的缺點:

觸點火花不能完全消除,觸點容易燒蝕;

故障率高、使用壽命短;

觸點振動時的火花造成對無線電的干擾;

結構復雜,觸點的振動頻率低。1.電子調節器的基本原理

電路特點:

晶體管作為開關串聯在發電機磁場電路中,由發電機輸出電壓控制其導通與截止,進而控制磁場電流,使發電機電壓穩定在規定范圍內。R1兩端的電壓為：

當UAB

≥

UVD+Ubc1

時：V1導通

當UAB

＜

UVD+Ubc1

時：V1截止當發電機端電壓UAC達到規定的調整電壓時,UAB正好等于穩壓管的反向擊穿電壓。當發電機未轉動時，接通點火開關SW??????

激磁電流回路：??????(1)電壓調節原理:如圖1-37圖1-37電子式電壓調節器的基本電路(內搭鐵式)BAC圖1-38

電子式電壓調節器的基本電路(外搭鐵式)(2)基本電路的不足及改善措施圖1-39

①三極管開關頻率過高,集電極耗散功率(Pe＝IeUe)大

電容Cl與R2并聯:

電容電壓變化需要一定的充、放電時間,這使穩壓管VDl的導通和截止變得遲緩,降低了三極管的開關頻率；

R4、C2為正反饋電路:

加速三極管導通和截止的變化過程(圖1-40c)；電容Cl和正反饋電路R4C2

減小了三極管的功率消耗,使三極管不易過熱燒壞。圖1-39滿足實際使用要求的電子式電壓調節器C1注意:此處應改為Ｃ1

②大功率管截止時,磁場繞組產生很高的自感電動勢續流二極管VD4:大功率管截止時,磁場繞組產生的自感電動勢經VD4

形成通路,保護了調節器中的電子元件。③汽車電源的反向瞬變電壓,造成電子元件損壞

VD3：反向瞬變電壓通過形成通路④穩壓管導通電壓隨溫度上升而上升:調節電壓增大

VD2:負溫度系數,溫度補償作用⑤Vl飽和導通時,實際導通電壓不為0:V2不能可靠截止

VD5:其分壓作用,使Vl飽和導通時V2可靠截止。

⑥V2:用于電流放大,使V3可通過的電流增大,提高發電機輸出功率。2．晶體管電壓調節器

由分立電子元件焊接于印制電路板而制成的電子調節器,印制電路板被固定在沖壓的鐵盒或鋁盒內,有的在盒內還加注硅橡膠等,以利于元件的固定和晶體管的散熱。

(1)JFTl26、JFT246型晶體管調節器電路板固定在鋼板沖壓的盒內,內部充滿107硅橡膠。電路如圖1-41所示。

(2)JFTl06型晶體管調節器電路板封裝于鋁合金殼體內,適用于外搭鐵型交流發電機,電路如圖1-42所示。圖1-41JFTl26、JFT246型晶體管調節器圖1-42JFTl06型晶體管調節器3．集成電路電壓調節器（1）結構及特點用若干電子元件集成在基片上,具有發電機電壓調節全部或部分功能的芯片所構成的電子調節器,與分立元件的晶體管調節器相比,集成電路調節器具有其結構緊湊、體積小、電壓調節精度高、故障率低等特點。

在微小基片上,組裝許多半導體元件和其它電路元件。它將無源元件電阻、電容及導線和有源元件晶體三極管、二極管及穩壓管等分立元件同時制在一塊基片上,從而構成集成電子電路。

優點：①體積、重量小。②電壓調節精度高,工作電壓穩定,性能可靠。③用塑料或樹脂封裝：能承受潮濕、泥土、油污、低溫等惡劣環境的影響,耐高溫130℃。④耐振動和沖擊,使用壽命長,達16萬公里以上。⑤具有自檢、保護等功能。

集成電路電壓調節器多裝于發電機的內部,這種發電機也被稱之為整體式發電機。(2)集成電路調節器的電壓檢測法

集成電路調節器根據電壓信號輸入方式(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。

發電機電壓檢測法

基本線路:如圖1-43b

加在分壓器Rl和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P的電壓為：

蓄電池電壓檢測法

基本線路:如圖1-43a

加到分壓器Rl、R2上的電壓為蓄電池電壓UBE。

由于通過檢測點P加到穩壓管上的反向電壓與蓄電池端電壓成正比,所以該線路稱為蓄電池電壓檢測法。

檢測點P的電壓為：

圖1-43b發電機電壓檢測法圖1-43a蓄電池電壓檢測法

發電機電壓檢測法:當發電機與蓄電池之間的連接線路因接觸不良而有較大電壓降時,就會造成加在蓄電池端的電壓偏低而充電不足。蓄電池電壓檢測法:避免了發電機電壓檢測方式的缺點,但需要多一根連接導線,而且當此導線連接不良或斷路時,會造成發電機電壓過高或失控。實際使用中的彌補:七、發電機充電指示燈控制電路

1.充電指示燈作用

(1)充電系統工作指示作用接通點火開關時,充電指示燈亮,發動機發動后正常運轉時,充電指示燈熄滅。

(2)關斷點火開關提示作用點火開關接通而發動機未工作時,充電指示亮,發電機磁場繞組處于通電狀態,提示及時斷開點火開關,以防磁場繞組長時間通電而消耗蓄電池電能并會燒壞磁場繞組。

充電指示燈亮：起動時、發電機電壓＜蓄電池電壓時；

充電指示燈熄滅：

發電機電壓≥蓄電池電壓時。利用中性點電壓通過繼電器控制形式：九管交流發電機采用隔離二極管進行控制作用：監測、顯示充電系統工作狀況。2.發電機充電指示燈的控制方式

根據發電機及所配調節器結構形式的不同,充電指示燈的控制電路有多種形式。

(1)利用發電機中性點電壓充電指示燈繼電器有單觸點和雙觸點兩種形式。1)雙觸點充電指示燈繼電器圖1-45:豐田汽車使用的充電指示燈控制電路。2)單觸點式充電指示燈繼電器圖1-46：東風EQl090、解放CAl091汽車用的充電指示燈控制電路。圖1-45豐田汽車雙聯調節器線路圖圖1-46EQl090及CAl091汽車

充電指示燈控制電路1-蓄電池2-電流表3-點火開關4-充電指示燈5-組合繼電器

Kl-起動繼電器觸點

K2-充電指示燈繼電器觸點

Ll-起動繼電器線圈

L2-充電指示燈繼電器線圈(2)利用發電機端電壓的繼電器控制方式

如圖1-47:發電機為九管整流型,充電指示燈繼電器為常開觸點,繼電器線圈受發電機端電壓控制。工作原理：接通點火開關而未起動時……圖l-47充電指示燈繼電器受發電機端電壓控制電路原理1-調節器;2-發電機磁場繞組;3-充電指示燈電路;4-充電指示燈;5-點火開關

汽油機—開關K就是點火開關；柴油機—K是電源開關:

對于柴油機,司機在停車后很容易忘記關斷電源開關。如果停車后,開關K保持閉合,則蓄電池就會通過調節器長時間向激磁繞組供電。

交流發電機增加三只激磁二極管,專供激磁電流

工作原理：如圖1-48

當開關K閉合時,···充電指示燈亮；當發動機起動后,···充電指示燈熄滅。

(3)發電機端電壓直接控制方式圖1-46:EQl090、CAl091汽車充電指示燈控制電路。

1)九管整流控制方式如圖1-48所示。2)六管整流控制方式

充電指示燈控制電路中增設了二極管VD,圖1-49圖1-48

九管交流發電機充電系統圖圖1-48a圖1-48b

八、交流發電機的故障檢查與測試

1.發電機的檢修

發電機每運轉750h(相當于汽車行駛30000km):應拆檢,

主要檢查:電刷、軸承的磨損情況。電刷磨損量超過限位（7-8mm）或軸承明顯松曠:應予更換。

交流發電機的主要故障有:①整流二極管燒壞:

發電機電壓過低，造成充電電流過小或不充電。②磁場繞組或電樞繞組短路、斷路或搭鐵:

發電機發電電壓過低或不發電。②電刷與滑環接觸不良:

磁場繞組電流過小或電流,使發電機電壓過低或不發電。

1)用萬用表測量各接線柱之間的電阻值各接線柱之間電阻的正常值見表2-3。表筆接法：“F”與“–”

：

“+”與“–”

：

“+”與“F”

：

“F”與“–”間電阻值大:炭刷與滑環接觸不良,或激磁繞組斷路。

“+”與“–”、“+”與“F”間正向電阻小于表中值:二極管短路接近表中值,但負載測試時輸出電流很小:二極管斷路。(1)解體前的檢查

2)用示波器檢測發電機輸出電壓波形各種故障輸出電壓波形：如圖1-50

3)整機測試在專用試驗臺上測出發電機的空載轉速和滿載轉速,用以判斷發電機性能的好壞。

試驗電路：如圖1-51

空載實驗——···電壓升至額定值時發電機的轉速為空載轉速。負載實驗——測得空載轉速后,接通K2,在逐漸增大負載的同時,提高發電機的轉速,以保持電壓穩定在額定值。當電流達到額定值時,發電機的轉速即為滿載轉速。

圖1-50各種故障輸出電壓波形圖1-51交流發電機試驗電路a)內搭鐵型b)外搭鐵型

二極管測量：正向阻值:8~10Ω范圍內;

反向阻值:1000Ω以上。若正、反向測試時,電阻值均為零,則二極管短路;若電阻值均為無限大,則二極管斷路。

(2)解體后的檢修

1)硅二極管的檢查

用萬用表檢查磁場繞組電阻值,如圖

電阻小于規定值:磁場繞組有短路；

電阻無限大:磁場繞組已經斷路。然后按圖所示的方法,檢查磁場繞組絕緣情況。

燈亮:磁場繞組或滑環搭鐵。磁場繞組若有斷路、短路和搭鐵故障—更換整個轉子或重繞磁場繞組。2)磁場繞組的檢查3)定子繞組的檢查圖

阻值無窮大:電樞繞組斷路;

阻值不為無窮大:電樞繞組絕緣不良或搭鐵。2.調節器的檢修

(1)觸點式調節器①觸點、電阻和線圈狀況的檢查②各部間隙的檢驗與調整電磁振動式調節器調整數據見表1-9。銜鐵與鐵心間的間隙1.05~1.15mm,如不合規定,可將靜觸點K1支架1上的螺絲松開,然后按需要將支架1向上或向下移動即可。高速觸點間隙:0.2mm~0.3mm,可移動觸點K2的支架進行調整。

③調節電壓的檢查與調整

低載和半載時的電壓調節值:如圖1-52

電壓調節器的常見故障及影響如表1-8：

待低載調節電壓調好后增大負載,使發電機處于半載狀態(1/2Ie),并記錄調節電壓值。如半載調節電壓與低載調節電壓的差值超過限定值,則應通過改變銜鐵與鐵心之間的氣隙進行調整(表1-9)

。若差值超過+0.5V,適當減小銜鐵與鐵心之間的氣隙;

若差值超過-0.5V,適當增大銜鐵與鐵心之間的氣隙。

待發電機自激發電時斷開sl,接通s2,將發電機轉速提高至3000r/min,調整負載電阻,使發電機處于低載狀態(4A),記錄其調節電壓值。若調節電壓不符合規定值(表1-9),應通過改變彈簧拉力予以調整。(2)電子調節器的檢修

檢查工具：圖1-53①可調直流電源:輸出電壓0~30V,電流3A；②車用小燈泡:12V或24V、20W—磁場繞組

接通開關s,逐漸提高直流電源電壓。如果測試燈亮,并隨電源電壓升高亮度增強,而當電壓上升至調節器的調節電壓值(14V調節器為13.5—14.5V，28V調節器為27—29V)或略高于調節電壓值時,測試燈熄滅,則說明調節器能正常起調節作用；如果測試燈不熄滅,或一直不亮,均說明調節器有故障,應予以更換。a)內搭鐵型b)外搭鐵型圖1—53電子式調節器檢測電路內搭鐵和外搭鐵調節器的判斷，如圖：圖2-34晶體管調節器搭鐵形式判斷a）內搭鐵調節器b）外搭鐵調節器3.發電機的裝復

加注潤滑脂:填滿軸承空腔的1/2~3/4,不能注滿。軸承內蓋與端蓋之間加牛皮紙,以防潤滑脂向發電機內溢出。電機裝復后,需進行空載和滿載試驗,性能應符合規定。裝復后試驗:

將蓄電池搭鐵線暫時拆下,把一塊0~40A的電流表串接到發電機電路中,再把一塊0~50V的電壓表接到發電機B與E之間,恢復蓄電池的搭鐵線,以保證操作安全。起動機拖動發動機,并提高轉速,當發電機轉速為2500r時,電壓應在14V或28V以上,電流應為10A左右。此時打開前照燈、雨刮器等負荷,電流應為20A左右,表明發電機工作正常,可以投入使用。交流發電機的端子含義：

“IG”

：經點火開關接至蓄電池，檢測蓄電池和發電機電壓，控制大功率三極管的導通與截止；

“L”

：充電指示燈連接端子，通過線束接儀表板上的充電指示燈或充電指示繼電器；

S(或R)：調節器電壓檢測端子，通過一根稍粗的導線線束直接連接蓄電池的正極。

B

：發電機輸出端子，一根粗導線連至蓄電池正極或起動機上；

E

：發電機和調節器的搭鐵端子；

F

：磁場端子；

P

：檢測交流發電機的輸出電壓。交流發電機的外形：夏利車集成電路調節器

豐田車單片式集成電路調節器外形交流發電機調節器的代換：

(1)標稱電壓應相同；

(2)所配發電機功率應與原發電機功率相同或相近；

(3)搭鐵形式應相同；

(4)代用調節器結構形式應盡量相同或相近；

(5)安裝代用調節器時，應盡量裝在原位或離發電機較近處。九、其他類型的發電機1．無刷交流發電機目前無刷交流發電機有爪極式、勵磁機式、感應子式、永磁式等不同的類型。(1)爪極式無刷交流發電機圖1-54

結構特點:……

轉子轉動,一個爪極就帶動另一爪極起轉動。當固定不動的磁場繞組通入直流電后,產生的磁場使爪極磁化,一邊爪極為N極,另一邊為S極,并經氣隙和定子鐵心形成的閉合滋路(圖l-54)。轉子轉動時,定子內形成交變磁場,三相電樞繞組便產生三相交流電動勢,再經三相整流電路整流后輸出直流電主要缺點:由于有附加間隙,漏磁較多,因此在輸出功率相同的情況下,必須增大磁場繞組的勵磁能力。圖1-54爪極式無刷交流發電機1-轉子軸,2-磁扼托架,3-端蓋,4-爪極5-定子鐵心,6-定子繞組,7-非導磁連接環8-磁場繞組,9-轉子磁軛(2)勵磁機式無刷交流發電機

圖1-55:德國博世公司生產的T4型勵磁機式無刷交流發電機,由無刷的普通交流發電機加一個專為其勵磁用的發電機所組成。勵磁發電機簡稱勵磁機,其磁極為定子,電樞為轉子。當發電機轉動時,勵磁機電樞轉動,其三相繞組產生電動勢,通過內部整流電路整流后直接供給發電機轉子14內的磁場繞組15勵磁發電。由于無附加氣隙,勵磁機式無刷交流發電機的輸出功率較大,缺點是結構較為復雜。圖l-55勵磁發電機式無刷交流發電機1-接線柱,2-抑制電容,3-電子調節器,4-勵磁發電機轉子,5-勵磁發電機定子,6-勵磁發電機磁場繞組,7-發電機定子鐵心,8-發電機電樞繞組,9-驅動端蓋,10-油封,ll-風扇,12-油道,13-油環,14-發電機轉子,15-磁場繞組,16-二極管,17-散熱板,18-進風口(3)感應子式無刷交流發電機

圖1-56:感應子式無刷交流發電機的原理圖。

特點:轉子由齒輪狀鋼片疊成,磁場繞組和電樞繞組均安放在定子槽內。當定子槽內的磁場繞組通入直流電后,在定子鐵心中產生固定磁場。由于轉子有凸齒和凹槽,當轉子轉動時,轉子與定子凸齒之間的氣隙就會不斷變化。轉子凸齒正對定子凸齒時氣隙最小而磁通量最大;轉子凹槽對著定子凸齒時氣隙大而磁通量減小。因此,隨著轉子的轉動,定子內的磁場呈脈動變化,電樞繞組便產生交變的感應電動勢。感應子式無刷交流發電機的缺點是比功率較低。圖1-56感應子式無刷交流發電機1-磁場繞組，2-電摳繞組，3-轉子,4-定子(4)永磁式無刷交流發電機圖1-57

永久磁鐵為轉子磁極而產生旋轉磁場。永磁材料：鐵氧體、鉻鎳鈷、稀土鈷、釹鐵硼等。具有較高剩磁力和矯頑力的釹鐵硼永磁體采用瓦片式結構,并用環氧樹脂粘在導磁扼上。永磁式交流發電機的磁場強度:固定不變圖1-58:永磁式交流發電機電壓調節電路原理圖。電壓調節原理如下:

……

永磁式無刷交流發電機具有體積小、重量輕、維護方便、比功率大、低速充電性能好等優點,若永磁材料的性能有更進一步的提高,永磁式無刷交流發電機將會有快速的發展。圖1-57釹鐵硼永磁轉子結構圖1-58永磁發電機電壓控制原理1-導磁軛2-轉軸3-通風口4-永磁體5-環氧樹脂膠2.高效型交流發電機

在交流發電機的中點與發電機的輸出端及搭鐵端連接兩只二極管,利用中性點諧波電壓可提高發電機輸出功率。試驗表明,加裝中性點二極管后,發電機在高速(＞2000r)時發電機的輸出功率可提高10~15％。

發電機中點電壓:包含直流分量與交流分量。交流分量以平均電壓為中心交變振蕩,其振幅隨發電機轉速的上升而增大(圖1-59)。發電機轉速高于2000r/min時,中點的瞬時峰值電壓就可能高于發電機的輸出電壓。當連接中性點二極管后的工作原理:圖1-60

中性點二極管利用了中性點的瞬時峰值電壓向外輸出電流,從而提高了發電機的輸出功率。圖1-59中性點電壓波形圖1—60中性點二極管工作原理a)b)有、無中性點時發電機輸出電流對比圖起動機的構造及工作原理一、直流電動機二、起動機的傳動機構三、電磁開關四、起動機的工作特性

發動機的起動（外力拖動）：發動機靠自身運轉的慣性,而進入連續不斷的進氣、壓縮、燃燒、排氣循環時——完全起動。

起動機的作用:

將蓄電池的電能轉變成機械運動,驅動發動機,使發動機起動工作。

起動機與發動機之間的位置如圖。起動機由三部分組成:

(1)直流串激式電動機:產生轉矩將蓄電池輸入的電能轉換為機械運動。

(2)傳動機構:

起動時,將起動機轉矩傳給發動機曲軸；起動后,使驅動齒輪打滑,自動脫開,斷開發動機向起動機的逆向動力傳遞。

(3)電磁開關(控制裝置)：控制起動機驅動齒輪與發動機飛輪的嚙合與分離以及電動機電路的通斷。

起動機的組成:起動機與發動機之間的位置圖起動系基本電路1-蓄電池2-起動機3-起動繼電器4-點火開關5-電流表1-后端蓋；2-撥叉；3-保持線圈；4-吸引線圈；5-電磁開關；6-觸點；7-接線柱；8-接觸盤；9-前端蓋；10-電刷彈簧；11-換向器；12-電刷；13-機殼；4-磁極；15-電摳；16-磁場繞組；17-移動襯套；18-單向離合器；19-電摳軸；20-驅動齒輪典型起動機基本結構一、直流電動機1.直流電動機的工作原理

(1)電磁轉矩的產生作用在電樞上每根導線的電磁力:電動機的轉矩：M=CmΦIS而:(2)直流電動機工作過程分析電樞回路的電壓平衡方程式(電機運轉的必要條件):

直流電動機通電后,電樞在電磁轉矩的作用下旋轉,而電樞繞組因切割磁力線而產生電動勢,此電動勢與電樞電流方向相反故稱為反電動勢Ef:直流電動機的工作原理a）線匝中電流方向為a→d；b）線匝中電流方向為d→a

分析：

當電動機的負載增加,電樞軸上阻力矩增大,電樞轉速降低,而使反電動勢隨之減小,電樞電流則增大,因此,電動機轉矩將隨之增大,并且直到電動機的轉矩增大到與阻力矩相等時為止,這時電動機將在新的負載下以新的較低的轉速平穩運轉。反之：……

轉矩自動調節原理:

當負載發生變化時,電動機的轉速、電流和轉矩將會自動地作相應的變化,以滿足負載的要求。(3)轉矩自動調節原理：２.直流電動機的構造

組成:機殼、磁極、電樞、換向器、電刷等。

(1)電樞總成:產生轉矩的核心部件

組成:①鐵芯：外圓帶槽的硅鋼片疊成。

②電摳繞組：矩形裸銅線。

連接：與激磁繞組串聯。

③換向器:截面呈燕尾形的銅片圍合而成,銅片之間、銅片與軸套、壓環之間用云母絕緣。銅片一端有焊接電樞繞組線頭的突緣。

作用:連接磁場繞組、電樞繞組和電源,保證電樞產生的電磁力矩方向不變,使電機軸能輸出固定方向的轉矩。1-磁場繞組；2-磁極鐵芯；3-起動機外殼；4-磁極固定螺釘；5-換向器；6-轉子鐵芯；7-電樞繞組；8-電樞鈾直流電動機的組成部件1-銅片；2-軸套；3-壓環；4-云母電樞總成換向器剖面圖1-換向器銅片,2-云母片,3-電樞鐵心,4-電樞繞組,5-電樞軸,6-電摳繞組接線端1-換向器銅片,2-云母片,3-電樞鐵心,4-電樞繞組,5-電樞軸,6-電摳繞組接線端(2)磁極

作用:建立電動機的電磁場

組成:鐵心、磁場繞組,通過螺釘固定在機殼上。

數量:一般裝有4個(2對)磁極,在大功率起動機中,為增大起動機的電磁力矩有的裝6個(3對)磁極。

磁場繞組:較粗的矩形裸銅線繞制連接方法：與電樞繞組串聯。

①四個繞組相互串聯②四個繞組兩串兩并a）四個繞組相互串聯b）四個繞組兩串兩并1-絕緣接線柱；2-磁場繞組；3-絕緣電刷；4-搭鐵電刷；5-換向器磁場繞組的接法

作用:將電流引入電動機。

結構:由4個電刷架固定在前端蓋上。

材料:銅與石墨粉壓制而成,

加入銅:減少電阻并增加耐磨性。

兩個電刷架與端蓋絕緣,稱為絕緣電刷架;

兩個電刷架與端蓋直接鉚合而搭鐵,稱為搭鐵電刷架(5)機殼：材料：鋼管,一端開有窗口(3)電刷

(4)軸承:兩端蓋內均裝有青銅石墨軸承套或鐵基含油軸承套,以支承電樞軸。(6)端蓋前端蓋:鋼板壓制而成,裝有4個電刷架；后端蓋:灰鑄鐵澆鑄而成。裝在機殼兩端,靠兩個長螺栓與起動機機殼緊固在一起電刷與刷架1-盤形彈簧,2-柜式電刷架,3-換向器,4-起動機前端蓋,5-電刷二、起動機的傳動機構

組成：單向離合器、撥叉、移動套筒等。

作用：單方向傳遞轉矩

—即起動時將起動機的轉矩傳給發動機曲軸;發動機起動后,能自動打滑,不使飛輪齒環帶動起動機電樞旋轉,造成“飛散”事故,以防損壞起動機。

類型:滾柱式,摩擦片式、彈簧式、棘輪式等。(1)滾柱式離合器

結構：如圖工作原理：如圖離合器的外殼與十字塊之間的間隙為寬窄不同的楔形槽。這種離合器就是通過改變滾柱在楔形槽中的位置來實現離合的。發動機起動時：如圖a·····

發動機起動后：如圖b·····

特點：結構簡單,堅固耐用、工作可靠,但傳遞較大轉矩時容易卡住,不適于大功率起動機,中、小功率起動機中廣泛的應用。1-起動機驅動齒輪；2-外殼；3-十字塊；4-滾柱；5-壓帽與彈簧；6-墊圈；7-護蓋；8-傳動套筒；9-彈簧座；10-緩沖彈簧；11-移動襯套；12-卡簧滾柱式單向離合器a）發動機起動時b）發動機起動后1-驅動齒輪,2-外殼,3-十字塊,4-滾柱,5-壓帽與彈簧,6-飛輪齒環滾柱式離合器的工作原理(2)摩擦片式單向離合器

結構：如圖內接合鼓—具有螺線孔并旋在起動機驅動齒輪柄9的三線螺紋上。工作原理：當起動機帶動曲軸旋轉時,內接合鼓沿螺旋線向右移動——壓緊,圖b；發動機起動后,轉速超過電樞轉速時,內接合鼓則沿著螺旋線向左退出—松開,圖c。這時驅動齒輪雖高速旋轉,但不驅動電樞,從而避免了電樞超速飛散的危險。調整：壓環與摩擦片之間加薄墊片。摩擦片式單向離合器結構1-限位套,2-襯套,3-驅動齒輪,4-限位螺母,5-彈性墊圈,6-壓環,7-調整墊圈,8-從動摩擦片,9、15-卡環,10-主動摩擦片,11-內接合鼓,12-緩沖彈簧,13-傳動套簡,14-移動襯套,16-外接合鼓結構；b）壓緊；c)放松1-外接合鼓；2-彈性圈；3-壓環；4-主動片；5-被動片；6-內接合鼓；7-小彈簧；8-減震彈簧；9-齒輪柄；10-驅動齒輪；11-飛輪摩擦片式單向離合器原理圖(3)扭簧式單向離合器結構：如圖月牙形圈的作用：使驅動齒輪與聯接套筒之間不能作軸向移動,但可相對轉動。工作原理：······特點：結構簡單、工藝簡化、壽命長、成本低等優點。但軸向尺寸較長,故只適用于大功率柴油機的起動,而不適宜在小型起動機上裝用。彈簧式單向離合器1-小齒輪；2-擋圈；3-月形圈；4-扭力彈簧；5-護圈；6-套筒；7-墊圈；8-緩沖彈簧；9-移動襯套；10-卡簧三、控制裝置（電磁開關）

作用:控制起動機驅動齒輪與飛輪的嚙合與分離,以及電動機電路的通斷。組成:

吸引線圈、保持線圈、活動鐵心、接觸盤、觸點等。

對于汽油發動機用起動機