汽车电器设备构造与维修教案(上册)
课件目录
绪论
思考题
第一章 铅蓄电池
第一节 铅蓄电池的构造
第二节 铅蓄电池的工作原理与特性 第三节 铅蓄电池的容量及其影响因素 第四节 铅蓄电池的使用与维护 第五节 铅蓄电池的常见故障及排除方法 思考题
第二章 硅整流发电机及其调节器
第一节 硅整流发电机的构造
第二节 硅整流发电机的工作原理与特性 第三节 硅整流发电机的使用与维护 第四节 硅整流发电机调节器 第五节 继电器控制及保护电路 第六节 充电系统的故障诊断与排除 思考题
第三章 启动系
第一节 启动系概述 第二节 起动机用直流电动机 第三节 起动机的传动机构 第四节 起动机的操纵机构
第五节 典型起动机及其控制电路实例 第六节 启动系的使用与维护 第七节 启动系的故障诊断与排除 思考题
第四章 汽车点火系
第一节 汽车点火系的作用及其分类 第二节 传统点火系的组成结构及其工作原理 第三节 传统点火系的维护与检修 第四节 电子点火系 第五节 电子点火系的检修 思考题
第五章 照明与信号系
第一节 汽车灯具的种类及其用途 第二节 汽车前照灯及其控制电路 第三节 转向灯、危险报警灯及其线路 第四节 倒车信号装置 第五节 电喇叭
第六节 照明与信号系统的常见故障诊断与维修 思考题
第六章 仪表、报警灯、及其显示装置
第一节 汽车仪表 第二节 汽车报警灯 第三节 汽车电子显示装置 思考题
第七章 汽车辅助装置
第一节 电动刮水器及其风窗洗涤器 第二节 电动辅助设备 第三节 汽车空调系统 思考题
第八章 汽车电器总线路
第一节 汽车电器总线路的组成 第二节 汽车电路分析与识图 思考题
汽车电器设备构造与维修教案（上册） 汽车电器设备及其维修课时计划
绪论
第一课时
教学目的：掌握汽车电气设备与维修课的学习方法
掌握汽车电器设备与维修课的学习任务和学习目标 教学内容：绪论
教学重点：掌握汽车电气设备维修课的学习方法 掌握汽车电器设备与维修的学习目标 教学难点：掌握各个电气设备在汽车上的共性和分类 了解汽车电气设备在汽车应用中的重要性 教学课时：两课时 教学方法及用具：讲授法 教学过程： 一、导引
汽车电器设备构造与维修课是一门介绍汽车电器设备构造、解释汽车电器设备作用原理、分析汽车电器设备工作特性、传授汽车电气设备的使用和维修技能的专业课
汽车电器设备构造与维修课在汽车维修中的重要性：汽车电气设备是汽车的重要组成部分，随着电子技术在汽车工业中的不断应用而变得越来越广泛，特别是近年来的微型计算机在汽车上的应用，
（1）使得汽车工业朝着一个电子化的方向发展； （2）使得原有的传统控制发生了很大的变化； （3）使得汽车能源、安全、污染等问题得到不断解决； （4）使得汽车售后服务朝着一个多元化的方向发展。
汽车电器设备构造与维修课的主要任务：使学生具有高素质劳动者和中初级专门人才所必需的汽车电器设备维修的基本技能；
汽车电器设备构造与维修课的主要学习目标：通过理论教学和实践技能训练，使学生系统的掌握汽车电器设备构造的基本工作原理、使用与维修，检测与调试、故障诊断与排除等基本知识的基本技能。
汽车电器设备构造与维修课的主要学习方法：
抓住结构（构造）——功能（作用）——工作原理与特性——使用与维护——故障诊断
与排除这一条主线。 二、汽车电器设备的特点 （1）数量多，控制单元多； （2）各个系统之间联系紧密；
（3）集成度高，维修需要专门的诊断仪器。 三、汽车电器设备的共性
1、两个电源：发电机为运行电源，主要在汽车运行时为各用电设备提供电能和给蓄电和充电，蓄电池为启动电源主要供起动机用电。
2、低压直流：汽车电压的标称电压有三种：6V\12V\24V，相配套的发电机调节器的额定电压有7V\14V\28V.汽油机汽车和轻型柴油机采用的电压是12V，其他才有机车和工程车辆采用的是24V，
问题一、为什么汽车电源系统要采用低压直流？ 3、并联单线：
问题一、为什么在汽车上要采用并联单线？
答案：因为汽车上的电气设备比较多，（1）采用并联电路可以保证各个用电设备相互独立的控制，（2）采用并联单线使得汽车上的线路布局清晰、安装方便，节约导线，维修简便；（3）采用单线连接方式可以把汽车的车架、发动机等金属壳体沟通并且作为汽车电气设备的公共连接端子。
注意：安装在钣金件上、挂车上或非金属零件上的电器设备则一般采用双线制。 4、负极搭铁：因为汽车电器设备采用的是单线制，所以必须有一个统一的电源负极作为搭铁端，目的是为了方便汽车电器设备的生产，使用和维修，而且统一了标准提高了零件的互换性、减少了导线端子在车架上、车身处的化学腐蚀。 四、汽车电气设备按其功能可以分为以下几类：
1、电源系统：又称：充电系，
组成：蓄电池、发电机、调节器及充电指示装置组成； 作用：向全车用电设备提供低压直流电能
2、启动系： 组成：起动机、启动控制装置等组成； 作用：启动发动机
3、点火系统：组成：点火线圈、火花塞等组成
作用：在汽缸中适时可靠的产生电火花，以便点燃汽缸中的可燃混合气。 4、照明系统：组成：车内外各种照明灯及其控制装置
作用：在转向，倒车或者夜间行车等等的时候照明 5、信号系统：组成：声响信号和灯光信号
作用：告示行人、车辆引起注意、指示行驶趋向，指示操纵件状态，报
警运行性机械故障，以便提高行车和停车的安全性、可靠性。
6、仪表系统：组成：常见的有电流表、电压表、机油压力表、水温表、燃油压力表气
压表、车速表、发动机转速表
作用：显示汽车运行参数及相关信息
7、辅助电气设备：组成：常见的有空调器、音响设备、风窗刮水设备、电动车窗、电
动座椅等
作用：为驾驶员和乘员提供良好的工作条件和舒适的工作环境而设置。 8、微电子控制系统：组成：主要有驱动系统、安全系统、通信系统和舒适系统 作用：为提高汽车的动力性、经济性、改善安全性、减少环境污染。 五、作业：
1、现代汽车电气设备按照功能可以分为那几个系统？ 2、汽车电器设备有那些共同的特点？ 3、为什么汽车上喜爱用负极搭铁？ 4、画出汽车电气线路控制框图？
5、各种汽车采用的标称电压有什么不同？
第一章 蓄电池
本章要点：
1、汽车用铅蓄电池的功用 2、 3、 4、 5、 6、
学习目标
1、 2、
3、 4、 5、 6、 7、
第二课时
教学内容：铅蓄电池
教学目的：掌握铅蓄电池的功用 掌握铅蓄电池的构造 教学重点： 教学难点： 教学课时：两课时 教学方法及用具：讲授法 教学过程： 导引：
1）汽车电器设备有哪些共同的特点？ 2）汽车电气设备按照其功能可以分为哪几类？
3）我们常见导的电池有哪些？他们是怎么工作的，在使用中需要注意些什么问题？你是怎么处理你自己用过的电池的？ 一、铅蓄电池的构造
问题一：什么是汽车电源？
（1）汽车发动机启动时，向发动机或者点火系供电； (2)、当发电机不发电或者电压较低时向用电设备供电； (3)、发电机过载时，协助发电机向用电设备供电 (4)、发电机正常运转时，发电机向蓄电池充电
(5)、蓄电池还有稳定电压的作用，蓄电池相当于一个比较大的电容器，可以吸收电路中的瞬时高电压，从而保护电子元件不被击穿。
汽车用的启动型蓄电池，满足启动发动机的需要，5-10s内项启动机提供强大的电流，
一般汽油机为200-600A，有些柴油机高达1000A。 2、铅蓄电池的优点： (1)、铅蓄电池的结构；； (2)、蓄电池的内阻小 (3)、起动性能好 (4)、电压稳定；
(5)、成本低廉，元材料丰富。 3、铅蓄电池的缺点：
(1)、蓄电池的比能低
(2)、蓄电池的使用寿命比较短。 4、注意的问题：
(1)、蓄电池和发电机并联，为整个汽车用电设备提供电流； (2)、铅蓄电池的一端接在汽车的发电机上，一端搭铁； 二、铅蓄电池的型号
按照机械行业的标准规定：铅蓄电池由五部分组成:
1、串联单格电池数：是指该铅蓄电池总成所包含的单个电池数目，用阿拉伯数字表示； 2、电池类型：根据其主要的用途划分，启动型铅蓄电池用字母“Q”表示； 3、电池特征：附加部分，表示区别于同类产品的某种特征，普通型不标， 当产品具有两种特征时应该按照表1-1所示的顺序将两个代号并列标记。
表1-1常见电池产品特征代号
4、额定容量：是指20小时放电率时的额定容量，常用阿拉伯数字表示，单位为A.h，在型号中可以省略不写
5、特殊性能：额定容量后面用一个数字表示起特殊性能，G表示高启动率；S表示塑料外壳；D表示低温启动型好。
举例说明：6-Q-105:表示6各单个电池，额定电压为12V，额定容量为105 A.h，的普通起动型铅蓄电池 注意的问题：
（1）、
（2）、
（3）、
三、作业：
1、
2、
3、
第三课时
教学目的：
教学内容：
教学重点：
教学难点：
教学课时：两课时
教学方法及用具：讲授法
教学过程：
导引
问题一、铅蓄电池的功用由那些？举例说明？
问题二、铅蓄电池型号由那几部分组成？举例说明？
问题三、铅蓄电池于汽车用电设备是如何并联的，用电路图说明？
一、铅蓄电池的构造
1、普通铅蓄电池的组成：
注意的问题：（1）、铅蓄电池的每只单格电池的电压为2V
（2）、蓄电池上为什么要留有通气孔？
（3）、单格电池主要有哪几部分组成？
2、铅蓄电池的结构图
(1)、极板：极板是蓄电池的基本组成部分，由他接受输入的电能和向外释放电能，基板上的活性物质与电解液反应，完成铅蓄电池的充、放电化学反应，
铅蓄电池的极板分为正极板和负极板，他们都是由栅架和涂在栅架上的活性物质组成，正负极板的外形不同。
极板栅架由铅锑合金浇铸而成，加锑是为了改善栅架的浇铸性能和提高机械强度，但是锑有加速氢析出的副作用，会加速电解液的消耗，还能引起自放电现象和栅架腐蚀，缩短铅蓄电池的使用寿命，所以一些新型的铅蓄电池采用低锑合金或者无锑合金，一般锑含量为2-3.5%，而采用放射性的删架，能降低铅蓄电池的内阻，改善铅蓄电池的启动性能。
正极板上的活性物质是棕红色的二氧化铅（暗棕色），负极板上的活性物质是青灰色的海绵状纯铅（深灰色），为了使得电解液顺利的渗入极板内部，极板上的好哦性物质必须具有多孔性，
目前国产极板的厚度为1.8-2.4mm，国外大都采用1.1-1.5mm厚的薄形极板（正极板比负极板厚）采用薄形极板可以提高铅蓄电池的比能量和启动性能。
将一片正极板和一片负极板侵入电解液中，就可以获得2.1V的电动势，为增加铅蓄电池的容量，可以将多片正负极板相间排列，然后分别用连接板焊接，连接板上焊有极柱，各片间留有间隙，并在相邻正负极板间插入隔板。
在每格单个电池中负极板总比正极板多一片，因为正极板上的活性物质比较疏松，而正极板处的化学反应比较剧烈，反应前后活性物质的体积变化比较大，所以将正极板加在负极板之间，可以使两侧放电均匀，从而减轻正极板的翘曲和活性物质的脱落。
注意的问题：
问题1、栅架中为什么要加入铅锑合金？
问题2、正负极板上的活性物质是什么？
问题3、蓄电池电动势是怎么获得的？
问题4、为什么说采用薄型极板可以提高铅蓄电池的比容量和启动性能？
问题5、为什么在每个单格电池中负极板总比正极板多一个？
(2)、隔板
隔板安装在政府及板之间，作用是使正负极板尽量靠近，而又不至于接触短路。以缩小蓄电池的体积，防止基板变形和活性物质脱落。隔板的面积比极板稍大。
隔板必须具有多孔性、耐酸、抗氧化性能要好，并且要有一定的机械强度隔板一般采用微孔橡胶和微孔塑料等材料制成，微孔塑料各班因其孔径小、孔率高、薄而柔、成本低廉而被广泛采用，单面隔板一面带有沟槽，在安装时带沟槽的一面应该朝向正极板，并与外壳底
部垂直，同时沟槽能使电解液上下疏通，使得气泡能够演沟槽上升，微孔塑料可以做成袋装隔板，将它套在正极板上可以防止活性物质脱落。～
(3)、电解液
电解液是用化学纯硫酸和蒸馏水按照一定的比例配置而成的溶液，俗称电瓶水。
电解液的相对密度对铅蓄电池的寿命和性能有很大的影响，为了提高铅蓄电池的容量和激昂地电解液的冰点希望电解液的密度稍大一些，但是相对密度过大又会使电解液的流动性变差，降低铅蓄电池的容量而且还会加速铅蓄电池的损坏，和极板的硫化，缩短蓄电池的寿命。 蓄电池的电解液的相对密度应根据当地的最低气温或者制造厂的要求选择。
表1-2不同地区使用的电解液的相对密度（15℃）
(4)、外壳
外壳用于安装及极板组和盛放电解液，使铅蓄电池构成一个整体，长用硬橡胶和硬塑料加工成由间壁分成三个或者六个互不相通单格的整体式结构，单个底部制有凸筋用于支撑极板组。凸筋之间的空隙可以积存极板脱落的活性物质，避免正负极板间短路，每各单格的盖中间有加液孔，可以用来检查液面的高度和测量电解液的密度。加液孔平时用加液螺栓拧紧加液螺塞中心的通气孔应该保持畅通，使得蓄电池工作的过程中产生的气体能够随时逸出。
在极板组上装有防护滤网，以防止测量电解液相对密度、液面高度和添加电解液时损坏基板上部，单格小盖与外壳之间的缝隙用密封胶密封，密封胶嫩保证在65摄氏度是部逸出，零下30度是不产生裂纹，塑料外壳的铅蓄电池用整体式盖，盖与壳体之间采用热封合法封合。
(5)、接线柱
普通的铅蓄电池首尾两极板组的横板上焊有接线柱，接线柱侧控型，圆锥形和L形三种，为了便于区别，正接线柱上标有“+”或者“P”记号，有些接线柱上涂有红色油漆，负接线柱上标有“-”或者“N”记号。
（6）、联条
联条的作用是将单格蓄电池串联起来，以便提高中整个蓄电池的端电压，联条一般由铅锑合金铸造而成，硬橡胶外壳蓄电池的联条位于蓄电池的上方；塑料外壳蓄电池则采用穿
壁式联条；
二、作业
1、
2、
3、
4、
三、课后小记
第四课时
教学目的：掌握新型铅蓄电池的结构及特点
教学内容：新型铅蓄电池的类型与结构
教学重点：铅蓄电池的结构
教学难点：新型铅蓄电池的优点
新型铅蓄电池的结构特点
教学课时：两课时
教学方法及用具：讲授法
教学过程：
导引
问题一 铅蓄电池的组成有哪几部分？
问题二 铅蓄电池的电解液是怎么得来的？相对密度的选择依据是什么?
问题三 蓄电池的正负接线柱是怎么来区分的？
问题四 蓄电池极板上的活性物质有什么组成?有什么要求？
一、新型铅蓄电池的类型与结构
1、新型铅蓄电池的的产生
随着新技术的创新，新材料的开发和利用，出现了许多的新型铅蓄电池使得蓄电池的必能提高。
2、新型铅蓄电池的优点
无需初充电或者免去定期添加蒸馏水；
减少了繁琐的维护作业。
3、新型铅蓄电池的种类
（1）、干荷电式蓄电池
普通电池的负极板在储运的过程中，活性物质微粒表面易被氧化，这样新电池灌入电解液就会消耗一部分能量，为了把这部分物质还原，需进行较繁琐的初充电，干荷电式启动型铅蓄电池负极板的活性物质在铅中配有一定比例的抗氧化剂，如松香、羊毛脂、油酸、有机聚合物和脂肪酸等经过深化处理以后，使得活性物质形成较深层的海绵状结构，在经过防氧化浸渍处理，极板表面附着一层较薄的保护膜，提高了抗氧化能力，最后还要经过有害气体或真空干燥处理，经过这样的处理能使负极板上的海绵状纯铅在空气中长期干从而不被氧化以至于获得大量的负电荷而不会消失，达到了负极板在干燥状态下长期保存电荷的独特功能。一般为一到两年。
目前，干荷电式蓄电池均采用穿壁跨接式联条。
（2）、湿式电式蓄电池
湿式电式蓄电池与普通的铅蓄电池不同的是采用极板群组化成，化成后将极板浸入相对密度为1.35（15），内含5%（质能比）硫酸钠的稀硫酸溶液中浸渍10分钟，，硫酸钠在负极板活性物质表面起抗氧化作用，离心沥酸后，不经干燥即进行组装密封成湿式电式蓄电池。湿式电式蓄电池极板和隔板任然带有部分电解液，蓄电池内部是湿润的。
湿式电式蓄电池自出厂之日起，允许储存6个月，在储存期内若需要使用，只需要加入相对密度的电解液，20分钟后不需初充电即可投入使用，其首次放电容量可达额定容量的80%若储存期过长，则需要短时间的补充充电，方可正常使用。
（3）、少维护蓄电池
这种类型的蓄电池的维护工作比传统的蓄电池要少，在工作温度和充电条件合适的情况下，每年只需检查一次，或者每行驶8万公里检查一次。
除栅架材料含锑量少（2%-3%）少维护蓄电池的结构与普通的铅蓄电池没有什么区别，由于其工作性能是在原来的基础上设计的，因此正中新型铅蓄电池可用于一般的汽车上。
（4）、免维护蓄电池
免维护蓄电池最大的特点是除了几个非常小的通气孔之外，其余部分全部密封，因此除了需要保护表面的清洁之外，不需要其他的维护作业。
免维护蓄电池的栅架中去除了锑的成分，这就避免了普通铅蓄电池常见的4个故障，的发生。
1、自行放电
2、水分蒸发
3、过量充电
4、热破坏
免维护铅蓄电池的栅架材料使用了铅钙合金，这种结构能够使得蓄电池在充电末期达到更高的电动势，这就有可能使过充电时的水分自然减少80%以上，
免维护蓄电池内部常配有内装式电解液密度计。
免维护蓄电池在设计上的特点
（1）高强度低阻值薄形（1.1-1.5mm）栅架；
（2）密封外壳，穿壁式联条，平地结构的大储液室，袋状隔板；
（3）体积比一般的蓄电池要小，质量也轻。
免维护蓄电池的通气孔采用新型安全通气装置，可以避免蓄电池内部的酸气与外部的火花直接接触，以防爆炸，通气孔中还装有催化剂---钯，可以使排出的氢气、氧气结合生成水再回到电池中去，这种装置不但保证了蓄电池顶部和接线柱的干燥和清洁，减少接线柱的腐蚀，保证界限牢靠。
免维护蓄电池的优点：
1、使用中无需加蒸馏水；
2、接线柱不会被腐蚀；
3、自放电少，寿命长，使用时不需补充充电；
4、比传统的铅蓄电池有更高的启动功率。
二、作业
三、课后小记
四、技能实训
实习目标：
掌握电池的型号含义：
了解蓄电池的构造组成
了解新型潜血电池的结构特点
实习工具和材料:
实习记录
第五课时
教学内容：
教学目的：掌握铅蓄电池的工作原理
教学重点：
教学难点：
教学课时：两课时
教学方法及用具：讲授法
教学过程：
导引
问题一、
问题二、
问题三、
一、蓄电池的基本工作原理
工作原理
⑴放电原理
负极电化学反应式：
Pb→Pb2+ +2e
H2SO4→2H++SO42+ Pb+H2SO4→PbSO4+2H+ +2e
Pb2++SO42-→PbSO4
正极电化学反应式：
PbO2+2H2O→Pb4+ +4（OH）-
Pb4+ +2e→Pb2+
H2SO4→2H++SO42- PbO2+H2SO4+2H+ +2e→PbSO4+2H2O
Pb2+ +SO42-→PbSO4
放电过程总反应式为：
PbO2+Pb+2H2SO4→2PbSO4+2H2O
在放电过程中，消耗了硫酸，生成水，所以电解液密度不断下降。
⑵充电过程原理：
负极电化学反应式：
PbSO4→Pb2+ +SO42-
Pb2++2e→Pb PbSO4+2H++2e→Pb+H2SO4
SO42- +2H+→H2SO4
正极的电化学反应式：
PbSO4→Pb2+ +SO42-
Pb2+ -2e→Pb4+
4H2O→4H+ +4（OH）- PbSO4+2H2O+SO42- -2e→PbO2+H2SO4
Pb4+ +4（OH）-→PbO2+2H2O
4H+ +2SO42-→2H2SO4
充电过程的总反应式：
2PbSO4+2H2O→PbO2+Pb+2H2SO4
在充电过程中，消耗了水生成了硫酸，电解液的密度上升。（相关视频：第一集）
1、蓄电池电压的形成
（1）、负电荷的形成
将蓄电池的正负极板插入电解液中，负极板上的活性物质铅在电解液溶解压力的作用下失去电子变为+2价的铅离子，并融入电解液中，电子留在了负极板上，使得负极板带负电。
（2）、正电荷的形成
正极板上的二氧化铅水解形成的四价铅离子从极板上夺得电子，变为二价的铅离子融入电解液中，正极板上缺少电子带负电，这一过程是可逆的，在外电路没有接入用电器时，化学反应达到了平衡状态，正负极板各自聚集了一定量的正负电荷，形成一定的电压。
（3）、注意的几个问题
2、铅蓄电池的放电过程
铅蓄电池的放电过程是将化学能转化为电能的过程。
（1）、铅蓄电池的放电过程
铅蓄电池将化学能转化为电能,铅蓄电池接通外电路的负载时，负极板上的电子减少，使得极板上的铅不断的失去电子变为二价的铅离子，融入电解液，正极板上的电子增加，二氧化铅不断的水解，形成四价的铅离子，从极板上夺得电子，变为二价的铅离子，融入电解
液中，，融入电解液的二甲铅离子，与电解液中的硫酸，作用变为硫酸铅，用于硫酸铅的溶解度很小，因此它析出并附在各自的极板上，并且有水生成，电化学反应方程式为：
（2）、铅蓄电池的放电本质
当铅蓄电池接通外电路负载时，负极板上的电荷数减少，正极板上的电荷数增加使得正极板上多余的电荷发生了定向移动，形成了放电电流。
（3）、化学反应方程式
Pb+H2O+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
铅蓄电池在放电过程中，正极板上的二氧化铅和负极板上的铅都变成了硫酸亚铅，电解液中的硫酸增多，水增多。
3、铅蓄电池的充电过程
（1）、铅蓄电池的充电过程
铅蓄电池在外电源电压的作用下，负极板上的电子增加，使得极板上的硫酸铅不断溶解，形成二价的铅离子，并从极板上获得电子，还原为铅附在极板上，正极板上电子减少，使得极板上的硫酸铅不断溶解，形成二价的铅离子并失去电子，转变为四价的铅离子，，与说作用形成二氧化铅附在正极板上。
电解液中有硫酸生成。
（2）、铅蓄电池的充电本质
当铅蓄电池接通外电路负载时，负极板上的电荷数增加，正极板上的电荷数减少使得正极板上多余的电荷发生了定向移动，形成了充电电流。
（3）、化学反应方程式
2PbSO4+2H2O= Pb+H2O+2H2SO4
铅蓄电池的充电过程中，正极板上的硫酸亚铅分别恢复成原来的二氧化铅和铅电解液中的水减少，硫酸增多。
显然，铅蓄电池在充放电过程中的化学反应是可逆的，铅蓄电池作为电源向用电设备供电时将内部的化学能转化为电能，当存电不足时，利用具用适当电压的直流电源，又能给蓄电池充电，在正常使用条件下，国产铅蓄电池的充放电次数为250-500次。
4、过充电
将充电接近节数时，极板上的硫酸亚铅已经基本上转化完毕，电解液中的水电离出的氢离子和氢氧根离子分别云集在正负极板的周围，氢离子得到电子变为氢气逸出，氢氧根例
子失去电子变为氧气逸出，即电水解，化学反应方程式为
2H2O=2H2↑+O2↓
过充电时电解水产生大量的气体，冲击极板，电解液中的水减少，氢气和氧气与明火会燃烧甚至爆炸，因此应该避免过充电。
第6课时
教学内容：
教学目的：
教学重点：
教学难点：
教学课时：两课时
教学方法及用具：讲授法
教学过程：
一、导引
1、课前回顾
2、交代新课内容和学习目标
二、蓄电池的工作过程
蓄电池的工作特性
1、静止电动势
（1）静止电动势的定义：
铅蓄电池处于静止状态（不充电也不放电）时，正负极板间的电位差（开路电压）称为静止电动势
（2）影响因素：
电解液的相对密度和电解液的温度。
在相对密度为1.05 g/cm3~1.30 g/cm3的范围内，静止电动势E的大小可以用公式E=(0.84+ρ
式中的ρ15℃为15℃)，
1.89~2.14V之间。
2、内阻
15℃时的电解液的相对密度，因此每格单电池的静止电动势应该保持在
（1）内阻的定义
电流流过铅蓄电池时所受到的阻力称为蓄电池的内阻
（2）铅蓄电池内阻的组成部分
极板、隔板、电解液和联条上的电阻
在正常的状况下蓄电池的内阻很小，所以能够供给几百甚至几千安的启动电流
（3）注意的事项：
极板和隔板和联条之间的电阻很小，电解液的电阻与电解液的密度和温度有关系。 例如：6-Q-75型铅蓄电池在温度为+40℃时的内阻为0.01Ω
在温度为-20℃时的内阻为0.019Ω
可见，内阻随着温度的降低而增大；电解液的密度增加时，电解液的粘度相应的也增大，电阻增加；电解液的密度下降时硫酸电解为离子，浓度增加，电阻增大。
在电解液的相对密度为1.20g/m2（15℃）时其电阻最小，密度过高或者过低电阻都会增大。所以适当采用稍低密度的电解液和提高电解液的温度，对降低蓄电池的内阻、提高启动性能都非常有利。
3、充电特性
（1）充电特性的定义
铅蓄电池的充电特性是指在恒流放电过程中，铅蓄电池的端电压Ue、、静止电动势Ej和电解液的密度ρ15℃随充电时间tf变化的规律。
例如6-QA-75型干荷电池以3.75安放电时的特性曲线
在放电过程中分四个阶段：
①开始迅速上升阶段：
充电开始时端电压迅速上升，这是因为充电时产生的硫酸来不及向极板外扩散，使极板孔内电解液的密度迅速升高。造成瞬时电动势及端电压迅速升高。
②中间缓慢上升阶段
在快速上升阶段完成之后，极板孔隙内外的电解液的浓度产生了一定的差值，使硫酸的生成数量与向外扩散的数量相等，极板孔内外的电解液的密度同步升高，故瞬时电动势和端电压同步缓慢上升。
③接近终了迅速上升阶段
在端电压迅速达到2.3V-2.4V后出现气泡且端电压会急剧上升到2.7V左右这是应为极
板上的活性物质几乎全部恢复，电解液中的水开始电解，产生氢气和氧气，并以气泡的形式放出，由于氢离子在负极板附近的电解液中积从，然后再与电子结合形成氢气，使得负极板与电解液之间产生约0.33V的附加电压。
④过充电阶段
该阶段电压不在上升，蓄电池内产生大量的气泡出现沸腾现象，为了保证铅蓄电池充分充电，往往需要2h-3h的过充电。
⑤蓄电池充足点的状态
1、蓄电池内产生大量的气泡，电解液呈沸腾的状态；
2、端电压和电解液的相对密度上升到最大值，且2h-3h内不再增加。
4、放电特性
铅蓄电池的放电特性是指在恒流放电的过程中，蓄电池的端电压Uf、静止电动势Ej和电解液的相对密度ρ25℃随放电时间的变化规律
（1）电解液密度及静止电动势的变化规律
由于是恒流放电，单位时间内消耗的硫酸的数量是相等的，所以电解液的相对密度从
1.27 g/cm3下降到1.11 g/cm3是按照直线规律下降的，由于静止电动势Ej与电解液的相对密度成线性变化关系，所以静止电动势从2.11 g/cm3下降到1.95 g/cm3也是按照直线规律变化的.
蓄电池的放电特性图：
由于蓄电池在恒流放电过程中，其电解液的相对密度和容量与放电时间都是线性关系，所以可以通过检测电解液的相对密度的变化来判断其放电的程度。
（2）端电压即瞬时电动势的变化规律
蓄电池充电特性：
在正各放电过程中，端电压的变化课以划分为三个阶段
1、 端电压开始迅速下降阶段：
放电开始时端电压由2.1V迅速下降到2.0V，这是因为放电开始时，极板活性物质孔隙内的硫酸迅速减少，而外部的硫酸还来不及向孔隙内渗透，故该处的电解液的密度迅速下降，
使得顺势电动是及端电压迅速下降。
2、 中间缓慢下降阶段：
经过第一阶段后，外部的硫酸向孔隙内部扩散的速度与孔隙内硫酸的消耗的速度相等，极板孔隙内的电解液的密度与外部同步缓慢下降，故顺势电动势及蓄电池的端电压也缓慢下降，端电压由2.0V按照直线规律缓慢下降至1.85V左右。
3、 最后迅速下降阶段
在放电的后期，极板表面已经形成大量的硫酸铅，它的体积大宇二氧化铅和海面状的纯铅，堵塞了孔隙，使得电解液的渗入量减少，而空隙内的硫酸的消耗量大宇渗入量，使得孔隙内的电解液的密度下降，顺势电动势和端电压迅速下降，此时应该停止放电，否则端电压将在短时间内急剧下降至0，导致电池过度放电，停止放电后，外部的电解液向孔隙内部渗透，达到平衡时，蓄电池的端电压可以上升到1.95V
4、 放电终了的特征
蓄电池放电终了的特征是：
(1)单格电池端电压下降到放电终止的电压;
(2)电解液的相对密度下降到最许可值（约为1.11g/cm3）;
放电终止电压与放电电流的大小有关，放电电流越大连续放电的时间就越短，允许的放电终止电压就越低，不同放电电流的放电终止电压间表1-3
放电电流与放电终止电压的关系
三、铅蓄电池的容量及其影响因素
1、容量
（1）额定容量
根据国标规定，将充足电的蓄电池在电解液温度为25℃±5℃的条件下，以20h放电率的放电电流（0.05%QeA），连续放电至单个电池电压为1.75V时，输出的电量称为铅蓄电池的额定容量，单位为安²时，记作A²h.
（2）储备容量
根据国标的规定，蓄电池在25℃±2℃条件下，以25A恒流放电至单个电池平均电压为
1.75V时的放电时间，称为铅蓄电池的储备容量，单位为分钟（min）
（3）低温起动电流
根据美国工程师协会的标准规定，蓄电池在-18℃时放电30s，单个电池电压下降到1.2V所能输出的最大电流强度称为低温启动电流，单位为安培（A）
2、影响容量的因素
铅蓄电池的容量的大小标志着其供电能力的大小，容量越大，可以提供的电能就越多，供电能力就越大，否则就越小。
影铅蓄电池的因素主要有两个方面
（1）构造因素多对容量的影响
极板越薄，极板面积越大，活性物质的多孔性越好，极板的实际面积就越大，电解液越容易渗透，活性物质的利用率就越高，输出的容量也就越大，在外壳容量不变的情况下，采用薄形极板可以增加极板的数量，从而增大容量，缩短同性极板的中心距，可以减少铅蓄电池的内阻，增大铅蓄电池的容量，同性极板的中心距与极板和隔板的厚度有关，也与安装技术有关。
目前国产铅蓄电池的极板的面积统一，若一直单格电池数量为N则铅蓄电池的容量可以用下面的公式计算：
Qe=7.5(N-1)
（2）使用因素随容量的影响
①放电电流的影响
放电电流越大单位时间内极板板内电解液的消耗量就越大，在极板表面生成颗粒较大的硫酸铅，堵塞孔隙，组塞了电解液向极板内层的渗透，使得极板内电解液的密度，端电压下降，蓄电池的容量减小，
起动机启动时铅蓄电池要释放强大的电流，所以比必须严格控制启动时间，每次启动时间不得超过5s，再一次启动是应间隔15s，以上，使电解液能深入极板内层，提高蓄电池的电动势和输出容量。
②电解液温度的影响
电解液的额温度升高时，分子的运动速度加剧，电解液的渗透能力增加，电解液的电阻减小，电化学反应增强，电池容量有所上升，电解液的温度降低时，铅蓄电池的输出容量减少，这是因为温度降低时，电解液粘度增强，渗透能力减弱，同时电解液的电阻增大，内部电压降增大，端电压迅速降低，容量降低，，电解液的温度每下降1度，容量约降低1%。
冬季启动时蓄电池的端电压会下降很大，往往导致点火困难，难以启动，因此冬季应该注意铅蓄电池的保温工作，，当电解液的温度超过40摄氏度的时候，蓄电池的极板易拱曲变形，同时会诱发蓄电池自放电，在炎热的条件下工作的蓄电池应该保持良好的通风条件。 ③电解液相对密度的影响
适当增大电解液的相对密度，可以提高电解液的渗透速度以及蓄电池的电动势，并可以使其容量增大，但是电解液的相对密度过高有会导致电解液的粘度增大，使得电解液向空隙内层渗透的速度降低，内阻增大，导致端电压和容量减少，当电解液的相对密度过低的时候，电解液中离子的数量过少，也会减少蓄电池的实际放电容量。
电解液的想对密度稍低，有利于提高放电电流和放电容量，有利于延长蓄电池的使用寿命，冬季，在不结冰的前提下，应该尽可能的降低电解液的密度。
四、作业
第7课时
教学目的：
教学内容：蓄电池的使用与维护
教学重点：
教学难点：
教学课时：两课时
教学方法及用具：讲授法
教学过程：
一、导入
1、课前回顾
2、交代新课内容和学习目标
二、铅蓄电池的使用与维护
蓄电池的性能与使用寿命，不仅取决于内部结构和质量，而且还与使用的条件，维护质量密切相关，加强蓄电池的日常维护，合理使用蓄电池，是铅蓄电池处于一个完好的状态，
可以延长蓄电池的使用寿命。
1、铅蓄电池的使用与维护
（1）观察蓄电池外壳有无电解液渗漏，经常消除蓄电池表面的灰尘无物，保持蓄电池的外表清洁，防止电解液内混入杂质，经常疏通蓄电池的通气孔，极柱和电线连接要可靠，出现氧化物时要及时的清除，并涂上润滑脂。
（2）检查蓄电池在车上安装是否牢靠，导线接头是否连接完好，安装搬运时应该轻搬轻放，切不可随意敲敲打打或者在地面上拖拽。
（3）防止充电电流过大，或者长时间过充电，以及过度放电。
（4）定期检查蓄电池的电解液的相对密度和液面高度。，电解液不足时应该及时添加蒸馏水，若因为电解液溅出倾倒而造成页面降低，应该补充相应密度的电解液并进行充电调整。
（5）连续使用起动机时，每一次使用起动机的时间不能超过5s，如果一次未能启动发动机，应该休息15s以后再进行第二次启动，若连续三次启动不成功，则应该检查原因排除故障后在启动。
（6）经常检查蓄电池的放电程度，超过规定时，应该立即补充充电，放完电的蓄电池应该在24小时之内充电，车上正在使用的蓄电池一般每两个月补充充电一次，蓄电池的放电程度成都冬季不能超过25%，夏季不能超过50%，带电解液存放的蓄电池每两个月补充充一次电。
普通铅蓄电池放电程度的检测方法有两种：
① 测量电解液的相对密度
第一步：用吸入式密度计测量电解液的密度，同时测量电解液的温度，并将测得的电解液的相对密度值换算成25摄氏度的密度值，
第二步：根据实际经验得知密度每降低0.04，相当于蓄电池放电25%，
一般说来，蓄电池充电终了的电解液相对密度已知，以此可以估算放电程度。
②高率放电计
用单个电池高率放电计测量单个电池电压，高绿放电计有一个3V电压表和以各负载电阻组成。
测量的步骤：
第一步：应该将两叉尖紧压在单个电池的正负极柱上（模拟启动大电流放电）每一次5s左右；观察蓄电池所能保持的端电压：
一般技术状况良好的蓄电池，单个电压在1.5v以上并在5s内保持稳定；
若在5s之内下降到1.7V，说明充电不足；
若在5s之内下降到1.6V说明放电量约为25%的额定容量之内；
若在5s之内下降到1.5V说明放电量在50%的额定容量；
若在5s之内迅速下降或与其他单个电池的电压相差0.1V以上时，表明该单个电池有故障，应该进行修理。
第二步：对于12V的整体蓄电池，可以用12V整体电流高绿放电计测量整体电池的电压，测量时，用力将高率放电计触针刺入正负极，维持15s
若稳定在10.6V—11.6V 说明该蓄电池充电不足，若电压能保持在9.6V 以上说明蓄电池性能良好，但存电不足，若迅速下降则说明该蓄电池严重馈电或者已经损坏。
2、铅蓄电池的储存
蓄电池的存储形式很多，各种存储的方法不尽相同，必须有针对的了解几种存储形式，采用相应的存储方法才能使蓄电池的寿命延长。
（1）湿储存
暂时不使用蓄电池时，应该从车上拆下来进行湿存储
方法：将蓄电池充足电，把电解液的密度调到1.24-1.28g/cm3,液面达到正常的高度时，密封加液盖通气孔然后放置在室内的暗处，湿存储时间不得超过6个月，存放期间应该定期检查蓄电池的电解液的相对密度和蓄电池的存电量，确保每一个月给蓄电池补充充一次电，启用时应该进行重新充电。然后再使用。
（2）干储存
蓄电池需要较长时间存放时，最好可以用干储存的方法储存，将蓄电池以20小时放电率完全放电，倾倒出电解液，用蒸馏水多次冲洗至水中无酸性，倒尽水滴，晾干后旋紧加液盖密封储存，重新启用时，发放与新蓄电池相同。
新蓄电池的储存方法和储存时间，以出厂说明为准，运输管理均符合厂方要求时，蓄电池的保管时间一般为两年，干荷电池的保管期限可以更长一些。
（3）储存条件
①室温为5℃-40℃，干燥、清洁、良好；
②不受阳光直射，与热源的距离不小于1m；
③避免与人和液体和有害物质接触，防止污物落入电解液中。
3、冬季使用铅蓄电池时应该注意的事项
（1）冬季使用蓄电池时，应特别注意保持其充足电状态，以免电解液密度降低而jiebing ，导致壳体破裂，极板弯曲和活性物质脱落；
（2）冬季的电解液密度，应该在不结冰的前提下降低，一般不应该大宇1.285g/m3，冬季不佳蒸馏水时，只能在电池充电前进行，这样可以使水较快的和电解液混合，减少冰冻危险；
（3）由于冬季电池容量降低，因此冷发动机启动时因进行预热，尽量减少启动阻力，另外冬季可以换用容量较大的电池，冬季温度低，充电困难，适当提高充电电压，但人要避免过充电；
（4）如需补加蒸馏水，只能在蓄电池充电时或者出车前进行，让这蒸馏水尽快的与电解液混合减少其结冰的机会，养成良好的习惯，定期检查蓄电池的液面的高度，及时补加蒸馏水。
4、铅蓄电池的拆装
（1）铅蓄电池正负极的区别方法
1、新的蓄电池上铸有+或者p的接线柱为正极，铸有-或者N 的接线柱为负极，对于修理后的蓄电池，一般涂红漆的为正极，涂其他漆的为负极
2、看接线柱的自然颜色，沉声褐色的为正极，浅灰色的为负极；
3、检查蓄电池表面的温度，用一字琁具在在接线柱上轻划，较坚硬的为正极，反之为负极，
4、用万用表电压档检测，将电压表至于相应的电压档位，测量蓄电池的电压，当指针偏摆正常时，红表棒对应的为正极，黑表棒对应的为负极
（2）铅蓄电池的拆卸
将点火开关置于断开位置，使得全车的用电设备与电源断开，然后才能进行拆装，拆卸时，应先拆负极接线柱上的搭铁导线，然后再拆启动机上的导线，若发现蓄电池接线柱的螺栓锈蚀难易取出。切莫用手锤或者钳子敲打，以避免极柱断裂，家拜年活性物质脱落，可以用热水冲洗，然后拧开极柱固定螺栓，用专用拉器将其拉下，取下电池应小心轻放，避免窗机损坏壳体；
若维修带故障自诊断功能的计算机系统，在拆蓄电池之前，应该先确认故障代码，或者在点烟器插上专用的辅助电源，并将点火开关接通。
（3）铅蓄电池的安装
安装蓄电池时，应该先用细砂纸清洁蓄电池的接线柱或者导线接头，应先在接线柱与导线接头，螺栓上涂上凡士林或者润滑脂，以防氧化、腐蚀，便于以后拆卸，连接蓄电池的额
导线之前应该正负极柱的极性，保证负极搭铁，连接蓄电池导线时，应该先接起动机的导线，再节搭铁线，以防扳手跌落搭铁英气蓄电池短路放电。在安装时，若被连接的接线柱比较小，而导线的夹头大，需要加衬垫时，最好用导电性能较好的铜皮或者铅皮，并且只能垫半圈，反之，会发生氧化腐蚀额使得接触不良。
（4）铅蓄电池的漏电测试
漏电测试用来判断所有的电路切断时，是否有某些用电器，用电原件在工作，主要有一下几种方法：
1、刮火法、试灯法：切断所有的开关，管好车门，拆下蓄电池的打铁电缆，对蓄电池的负极接线柱进行刮火，若有火，说明汽车电路漏电，在拆下搭铁电缆后用小功率试灯串入蓄电池接线柱和搭铁电缆之间，若试灯发亮说明电路漏电。
2、电压表或者电流表测试，汽车上有写电子元器件及时所有的开关都断开时任然在消耗电流，但其数值很小，如数字钟、电子调谐式收音机、发动机的控制微机二极管等
（5）铅蓄电池接线柱接触不良测试
第8课时
教学目的：
教学内容：
教学重点：
教学难点：
教学课时：两课时
教学方法及用具：讲授法
教学过程：
一、导入
1、课前回顾
2、交代新课内容和学习目标
二、铅蓄电池的充电
1、充电方法
铅蓄电池的充电方法有：定流充电、定压充电和快速脉冲充电三种，常用的充电设备有硅整流充电机、晶闸管充电机和快速脉冲充电机等
（1）定流充电
（2）定压充电
（3）脉冲充电
①
②
③
2、电解液的配置
（1）电解液的相对密度的选择
表1-4不同相对密度下硫酸与蒸馏水的配比
（2）配置电解液时应该注意的事项
①
②
③
④
⑤
⑥
3、充电的种类
（1）初充电
（2）补充充电
①
②
③
（3）快速脉冲充电
1-5 快速充电时间与电解液相对密度的关系
（4）去流充电 4、充电时注意的事项 （1）严格遵守充电的规范
（2）配置和注入电解液时要严格遵守安全操作过则和器皿的使用规则
（3）充电时，应先接好蓄电池的连接线，导线连接必须可靠，防止发生火花，然后连接发电机的交流电源。
（4）在充电的过程中，要经常测量各个单格电池的电压和相对密度，及时判断重点的程度和技术状况，不同的技术状况下蓄电池在充电时的表现也不相同。 （5） （6） （7） (8) (9)
第9课时
教学目的： 教学内容： 教学重点： 教学难点： 教学课时：两课时 教学方法及用具：讲授法 教学过程： 一、导入 1、课前回顾
2、交代新课内容和学习目标
二、新型铅蓄电池的使用与维护 1、新型铅蓄电池的使用与维护 （1）干荷电式蓄电池的激活
① ② ③
（2）少维护蓄电池的维护 2、新型铅蓄电池的检测 （1）静止电动势测试 （2）相对密度测试 ①
② ③ （3）负荷测试 ①高频放电计测试 ②就车起动测试
A B C D
（4）3min测试
三、铅蓄电池的常见故障与排除方法
铅蓄电池的寿命一般在两年左右，若使用不当，则会形成各种故障造成铅蓄电池过早报废，铅蓄电池一般的外部故障有：壳体裂纹 1、 极板硫化
极板上产生白色粗晶粒硫酸铅的现象“硫酸铅硬化” 简称“硫化”这种粗晶粒硫酸铅的导电性能极差，正常充电时很难转化成为二氧化铅和海绵状纯铅，由于晶粒粗，体积大容易堵塞极板上活性物质的孔隙，阻碍了电解液的渗透，因此蓄电池的内阻明显的增大。
（1）极板硫化的现象
极板严重硫化后，在充放电时都会出现异常，；例如充电时单个电池电压上升很快，，电解液温升过快，温度过高，过早出现“电解液呈沸腾状”、电解液的密度达不到相对值，放电时电压极距下降，不能持续供给很大的启动电流，直至不能启动。 （2）产生极板硫化的主要原因
A、蓄电池长期充电不足，或者放电后没有及时充电，当温度发生变化时，硫酸铅发生
在结晶的现象；
B、电解液的液面过低，极板露出部分与空气接触而发生氧化，由于页面的上下波动氧
化的极板时干时湿而发生在结晶，产生硫化；
C、蓄电池经过长期放电或者小电流深度放电，都会使硫酸铅深入极板内层，充电时有
得不到恢复，久而久之将导致极板硫化；
D、电解液不纯，相对密度过高，或者气温剧烈变化等都是促使蓄电池硫化的主要原因。 （3）预防极板硫化的措施 A、 B、 C、
2、 活性物质脱落
（1）极板上活性物质脱落的现象 A、 B、 C、
（2）活性物质脱落的原因 A、 B、 C、
（3）预防极板活性物质脱落的措施 A、 B、 C、
3、 自行放电 （1）自行放电的原因 A、 B、 C、 （2）预防措施 A、 B、
本章小结
1、 2、 3、 4、 5、
教学后记
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
第二章 硅整流发电机
本章要点：
1、 2、 3、
4、 5、 6、
学习目标
1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、
第10课时
教学内容：硅整流发电机的构造 教学目的： 教学重点： 教学难点： 教学课时：两课时 教学方法及用具：讲授法 教学过程： 导引
汽车上蓄电池存储的电能是有限的，在它放点以后必须及时的补充充电，因此汽车上必须装备充电系统，充电系统由发电机、调节器和充电指示装置组成。
1、发电机
发电机作为汽车运行中的主要的电源，担负着向启动系之外的所有用电设备供电的任务，并为蓄电池充电，目前，汽车普遍采用硅整流发电机
2、调节器
发动机的转速变化时，发电机的输出电压也随之发生变化，发电机配有调节电压的电压调节器，以保持发电机输出的电压基本稳定，满足汽车用电设备对电压的要求。
调节器在结构上可以分为触点振动式和电子式两种。 3、充电状态指示装置
充电状态指示装置用于指示充电系统的工作情况，反应蓄电池是处于充电还是放电状态，有指示灯、电压表、电流表等形式
总之充电系统和蓄电池一起构成了汽车的电源系统
第一节 硅整流发电机的构造
硅整流发电机的全称是硅整流交流发电机，俗称交流发电机
硅整流发电机与直流发电机相比，在结构方面的根本性差别用硅二极管的固体整流电路取代了机械整流器
一、硅整流发电机的优点 1、体积小，重量轻； 2、低速充电性能好；
3、使用寿命长、故障少，保修简便； 4、调节器的结构简单； 5、对无线电的干扰少。 二、硅整流发电机的分类
1、硅整流发电机按照有无电刷分为两大类有刷式和无刷式
（1）有刷式硅整流发电机根据电刷的安装方式又可以分为外装式和内装式 （2）无刷式可分为爪极式、感应式、带励磁机式和永磁式几种。
2、硅整流发电机按照磁场绕组的大铁方式不同有可以分为内搭铁式和外搭铁 3、硅整流发电机按照通风方式可以分为单风叶式和双风叶式
4、硅整流发电机按照采用二极管的多少有可以分为六管硅、八管硅、九管硅、十一管硅整流发电机
此外还有调节器硅整流发电机一体的整体式硅整流发电机和带真空泵的硅整流发电机
交流发电机的类型
三、普通硅整流发电机的构造
普通硅整流发电机的构造一般由三相同步交流发电机和硅二极管整流器两部分组成 三相同步交流发电机主要由转子总成、定子总成、前后端盖、电刷和电刷架以及皮带轮、风扇等部件组成，硅整流器硅二极管和散热底板组成。
1、转子总成
转子的组成：两块低碳钢爪极、励磁绕组、轴和滑环等组成 转子的作用：用来建立磁场
安装位置及方法：两块爪极交错压装在转子轴上（两块爪极各具有数目相等的鸟嘴型磁极，一般为六对）中间的空腔内装有导磁用的铁芯称为磁轭，其上绕有励磁绕组，绕组用高强度的漆包线绕制
励磁绕组的两端分别焊在两道彼此绝缘的铜质滑环上，花环与装在后端盖的两个电刷相接触，当电刷与直流电接通时，便有电流通过励磁绕组，产生磁场，使得一块磁极磁化为N极，另一块磁化为S极，从而在圆周上形成六对互相交错间隔排列的N、S磁极，磁极对数可以为4对、5对、6对。
我过设计的交流发电机的磁极对数多为6对，爪极的凸缘的外形呈鸟嘴形，当发电机工作时可以在定子铁芯内部形成近似争先变化的交变磁场。
2、转子总成
定子有称电枢，由定子铁芯和定子绕组组成定子铁芯一般由一组相互绝缘且内圆带有嵌线槽的环状硅片叠制而成，定子槽内嵌有三相对称绕组。
三相绕组的连接方法有两种
三角形接法和星形接法Y形接法是将三相绕组的三个端子X、Y、Z接在一起，将三相绕组的首段A、B、C作为交流发电机的交流输出端，三角形接法是将每相绕组的首端和另一相末端依次连接，因而有三个接点，这三个接点即为交流大电机的交流输出端，汽车用交
流发电子大都采用Y形接法，美国通用汽车公司等交流发电机采用的是的、三角形接法。
为了在三相绕组中产生大小相等，频率相同、且相位相差120度的对称电动势，三相绕组的接法应该遵循以下原则：
（1）每相绕组的线圈个数及每个线圈的匝数相等
例如：JF11型交流发电机定子总槽数Z为36，每相绕组占有的槽数为12个，因采用单层集中绕法，即每个槽内放置1个有效边，故每相绕组又有六组线圈串联而成，若每格线圈有12 匝，则每相绕组一共有78匝。
（2）每个线圈的节距相等，节距y1和极距yp是两个重要的结构参数，y1在数据上等于两个有效边之间的定子槽数，而相邻异性磁极中心线之间的定子槽数则称之为极距yp
要使线圈内产生最大的感应电动势，线圈的两个有效边应分别置于异性磁极的下面。 若每个线圈的节距y1相等并且等于yp时，便可以满足上述条件获得最大的感应电动势极距yp可以通过下面的公式计算
（3）三相绕组的首端A、B、C在定子槽内的排列需要间隔120°的电度角，转子旋转时，磁场相对定子中的导体运动，在定子绕组中产生感应电动势，且每转过一对磁极线圈中的感应电动势就变化一个周期，即360°的电度角，由此计算（P=6,Z=36）每个槽的电度角为60°，即为：
跟足上述分析，要使三相绕组的电动势相差120度相位角，必须符合以下条件，相邻两相绕组线圈的起端间隔距离应等于=2+3n个槽（y1=3、n=1、2、3、„）即为2、5、8、11„个槽均可。
例子：JF11系列交流发电机定子绕组的三相绕组 的三个首端A、B、C，一次嵌入1、9、17三个槽中，而末端X、Y、Z则相应的嵌在34、6、14三个槽内。
示意图： 3、整流器
硅整流发电机的硅整流器由六只硅整流二极管和散热板组成，六只硅二极管接成三相桥式整流电路将钉子绕组产生的三相交流电转换成直流电输出，散热板的外形及二极管的安装如图，有些交流发电机的整个整流器是单独的，外形由产方形，马蹄形，半圆形和圆形等多种，一般装在外端盖的外侧，称为外装式，维修时不将发动机解体只能打开防尘罩即可将其取出。
一般发电机用的硅整流二极管分为正基二极管和富基二极管两种，正基二极管的中心
线为正极，外壳为负极，管壳底部一般有红字标记，俗称正极管子，三只正极二极管的外壳压装或者焊接在铝合金散热板的三个孔中，共同组成发电机的正极。
4、前、后端盖 前、后端盖的组成： 前、后端盖的特点： 前、后端盖的作用： 5、电刷和电刷架 电刷的结构分类： 搭铁方式的分类： 6、带轮及风扇
第11课时
教学目的： 教学内容： 教学重点： 教学难点： 教学课时：两课时 教学方法及用具：讲授法 教学过程： 一、导引 1、课前回顾
2、交代新课内容和要求 二、无刷交流发电机的构造
普通硅整流发电机足有电刷和滑环，长期使用时，由于滑环与电刷的磨损，烧蚀等现象，会造成励磁不稳或者不发电等故障。
无刷硅整流发电机的励磁绕组不是装在转子上而是装在后端盖上，励磁绕组不随转子转
动
三、带泵硅整流发电机
四、硅整流发电机的型号
第12课时
教学目的： 教学内容： 教学重点： 教学难点： 教学课时：两课时 教学方法及用具：讲授法 教学过程： 课前导入： 回顾 交代新课内容
一、三相同步交流发电机的工作原理 1、发电原理
当发电机转子总成由发动机通过传动带驱动旋转时，由于磁场绕组中由电流，产生了磁场，这是磁生电的原理，使得转子轴上的两块爪极磁化，一块为N极，一块为S极。 当转子旋转时，磁极交替的在定子铁芯之间穿过，形成一个旋转的磁场，它与固定不动的三相定子绕组之间产生相对运动，三项定子绕组中产生了三相交流电动势，各项电动势的平率相同，幅值相等，相位互差120度（电度角）转自刺激呈鸟嘴型可以是三项定子绕组感应的电动势近似于正选曲线的波形图。
E4.44kfN
E：每相电动势的有效值；单位（V）
k:绕组系数；交流发电机采用整距集中绕组；k=1
f:感应电动势的频率；(Hz)
N：每相绕组的匝数;单位（匝）
Φ:每极磁通；单位（Wb）
2、整流原理
交流发电机的定子绕组产生电流，通过硅整流二极管组成的整流电路转为直流电（DC）
4、 励磁方式
第13课时
教学目的：
教学内容：
教学重点：
教学难点：
教学课时：两课时
教学方法及用具：讲授法
教学过程：
一、导引
1、课前回顾
2、交代新课内容和要求
二、带中性点的交流发电机的整流原理
1、中性点抽头
问题一：什么叫中性点抽头
在星形接法的交流发电机中，将三厢绕组的中心点用导线引出，称为中线点抽头
问题二：接线柱的表示方法
在接线柱上标记为“N”，输出的电压用UN表示。
问题三:UN的大小表示方法UN
由于UN是通过三个搭铁的负极管子整流后得到的直流电压，即三相半波整流电压，所以大小为：UN=1/2U
问题三：三相半波整流电压的作用
一般用来控制各种继电器，比如磁场继电器、充电指示灯继电器等
2、中性点整流输出
在星形接法的交流发电机中，其中性点不仅具有直流电压(等于发电机直流输出的一般)，而且还包含有交流电压成分，中性点瞬时电压为三相基波电压整流得到的直流分量和三次谐波交流分量的叠加，
三次谐波交流分量与发电机的转速有关，转速越高，三次谐波交流分量的瞬时值就越大。当发电机的转速升高到一定的程度(2000r/min)时，交流分量的最高瞬时值有可能超过发电机的直流输出电压Ub(14V)，最低瞬时值有可能低于搭铁电压（0V），交流分量中高于发电机直流输出电压Ub和低于0V时有可能对外输出，这时利用中性点电压就可以向外输出电流，从而提高硅整流发电机的输出效率。因此，可以在中性点和发电机的B+端以及与搭铁端“E”之间分别增加一支整流二极管，这两支管子称为中性点整流二极管。
中心点二极管VD7、VD8的连接如图：
3、工作原理：
（1）当中性点的瞬时电压高于发电机的输出电压UB（平均值）时，二极管VD7导通，电流经过VD7→负载（包括蓄电池）→三支负极管子中的一个后经→某一相绕组形成回路；
（2）当中性点的瞬时电压低于0V时，二极管VD8导通，电流则从某一相流出，经该相的正极二极管→B+接线柱→负载(包括蓄电池)→搭铁→中性点二极管VD8→定子绕组，回到中性点形成回路；
4、增加中性点的作用：
实验表明在不改动硅整流发电机的结构的情况下，加装中性点二极管，当发电机的转速超过2000r/min（发动机的转速约为900 r/min）时，输出功率可以提高10%-15%
增加中性点的作用是提高发电机在高速状态下的输出电流和功率（可以提高10%-15%）。 主要应用：天津夏利汽车用的JFZ1542发电机。
三、带励磁二极管的交流发电机（十一管发电整流器）
1、十一管发电整流器的由来
为了进一步提高发电机的电流输出，增加发电机的输出功率
2、十一管发电整流器的组成：
六支整流二极管、三支磁场二极管和两支中性点二极管。
3、十一管发电整流器的基本电路
4、十一管发电整流器的工作原理
当发电机处于自励状态时，三相绕组的电流分两路输出，一路作为输出电流通过六只二极管组成的三相桥式全波整流电流通过接线端子B+对外输出；
一路通过三只励磁二极管（正二极管）和三支整流负二极管组成的励磁整流电路，作为励磁电流通过接线柱的D+端子→电压调节器→磁场绕组，向磁场绕组提供励磁电流。
第14课时
教学目的：
教学内容：发电机的工作特性
教学重点：
教学难点：
教学课时：两课时
教学方法及用具：讲授法
教学过程：
一、导引
1、课前回顾
2、交代新课内容和要求
二、发电机的工作特性的定义
三、发电机的工作特性
1、空载特性
2、输出特性
3、外特性
第15课时
教学目的：
教学内容：硅整流发电机的使用与维护
教学重点：
教学难点：
教学课时：两课时
教学方法及用具：讲授法
教学过程：
一、导引
1、课前回顾
2、交代新课内容和要求
二、硅整流发电机使用时注意的事项
1、蓄电池必须为负极搭铁，不得接反，否则蓄电池将通过整流二极管短路放电，使得整流二极管立即烧坏
2、发电机运转时，不得用刮火的方法检查发电机是否发电，否则容易损坏调节器的触点及发电机二极管，应该采用万用表和低压试灯检查，低压试灯可以用汽车仪表灯泡发光二极管制作。
3、一旦发现发电机不发电或者充电电流很小，应及时找出故障并排除，不应该再继续运转；
4、整流器的六只二极管与定子绕组相连接时，精致用兆欧表或者说（摇表）或者220V的交流电源检查，发电机的绝缘情况，否则将使二极管击穿而损坏；
5、发动机自行熄火时，应该将点火开关断开，否则蓄电池将长时间向励磁绕组放电；
6、发电机运转时，不得随意切断发电机与蓄电池之间的导线，以免产生过电压，损坏电子元器件；
7、配用专用的调节器，确保连线正确可靠。
三、硅整流发电机就车检查项目
1、传送带的松紧度检查
硅整流发电机一般用两根V形或者单根多楔形传动带由发动机曲轴带轮带动旋转，传动带过松易使发动机发电量减少，传送带过紧易使传送带早期疲劳损坏，，加速水泵及发电机轴承的损坏，
检查时应该在发电机传送带和带轮之间，采用30-50N 的力按下传送带，，传送带的挠度应该为10-15mm，若过松，
2、检查有无噪声
3、检查导线连接
（1）、
（2）、
（3）、
4、发电机的电压测试
（1）、
（2）、
（3）、
(4)、
（5）、
5、B接线柱的电流测试
（1）、
（2）、
（3）、
(4)、
（5）
四、硅整流发电机不解体检查
（1）、
（2）、
（3）、
（4）、
（5）
五、发电机解体后的检修
1、二极管的检修
2、转子总成的检修
（1）、
（2）、
（3）、
（4）
3、钉子总成的检修
4、电刷组件的检修
电刷及电刷架应该无破损或者裂纹，电刷在电刷架中应该灵活自如不英爱出现卡滞现象。
（1）、电刷的高度：新电刷的高度一般在：13-14mm如果mosun
（2）、
六、硅整流发电机的拆装注意事项
1、硅整流发电机的拆卸
（1）、拆下蓄电池负极上的搭铁端子
因为汽车上蓄电池的正极与发电机的输出接线柱B是直接相连的，如果不先拆下打铁电缆，那么在拆卸发电机输出接线柱上的导线端子时，一到那扳手搭铁，会导致短路放电而烧蓄电池的正极与发电机的输出接线柱之间的导线和电缆，因此必须先拆下搭铁端子的电缆（在配有电源总开关的汽车上则可以不拆下搭铁电缆端子，但是电源总开关必须处于断开位置）
（2）、拆下发电机上的导线端子或者插接器插头；
（3）、拆下发电机的固定螺栓和皮带张力调节器，并松开驱动皮带；
（4）、取下发电机，并哟个干净棉纱擦净发电机表面尘土和油污，以便解体与检修。
2、硅整流发电解体与装复注意事项
（1）、当发电机的轴与轴承配合很紧时好哦这由于长期未拆修而使得轴与轴承绣死时，不能用手锤硬敲，应该用拉器拆卸；
（2）、一般情况下发电机的带轮风扇和前端盖不必从转子轴上拆下；
（3）、解体后应该用压缩空气把发电机的内部吹尽，并用汽油清洗各个部件的油污（绕组恶化电刷应该用干净的抹布檫干净，不得用汽油清洗）
（4）、组装发电机的各个部件之前应该将锂基2号润滑脂填入轴承，填充量为轴承空间的2/3为宜；不得造成溢出见到滑环上造成花环和电刷接触不良；
（5）、安装电刷组件时，应该现将电刷的两只引线端子套在两根螺钉上，在把电刷和电刷弹簧装进电刷加内
安装内装式电刷组件的发电机转子，应该用钢丝将电刷压进电刷架内，避免转子上的滑环将电刷折断；
（6）、整流器组件和后端盖的固定螺栓配有绝缘衬套和绝缘垫圈，不得丢失，以便确保原件板和端盖间具有良好的绝缘性能。
（7）、在装配前后端盖时，要按照解体时所标记的极好对正安装；
（8）、装复后，转子的端隙不大于0.2mm，转子在定子内部的转动应该灵活自由，无碰撞摩擦现象，若有应该松开前后端盖的螺栓，一边转动转子一边用拇指或者橡胶手锤轻轻敲击端盖边缘，直至转子转动灵活为止。
第16课时
教学目的：
教学内容：硅整流发电机的调节器
教学重点：
教学难点：
教学课时：两课时
教学方法及用具：讲授法
教学过程：
一、导引
1、课前回顾
2、交代新课内容和要求
二、硅整流发电机调节器
（一）硅整流调节器的发展
1、早期配用的调节器是触点式调节器又称触电振动式调节器
特点：带有触点，结构复杂、电压调节的精度低，触电火花对无线电的干扰大，可靠性
差，寿命短，正在逐渐被淘汰；
2、晶体管式调节器
特点：随着半导体技术的发挥，出现了晶体管式调节器，优点是：可以通过较大的励磁电流，适合功率较大的发电机，电压调节精度较高，对无线电的干扰小体积小，无运动件，耐震故障少，可靠性高；
3、集成电路调节器
特点：它除了晶体管调节器的优点之外，因为它的体积较小，可以直接装于发电机的内部，省去了与发电机的外部连线，因而增加了工作特性，并具有防潮、防尘，耐高温性能号，价格低等优点。
现在有的轿车上采用的是计算机控制硅整流发电机的励磁电路，控制发电机的输出电压，因而省去了调节器。
（二）硅整流发电机调节器的分类
（三）硅整流发电机调节器的工作原理
E4.44kfN
E：每相电动势的有效值；单位（V）
k:绕组系数；交流发电机采用整距集中绕组；k=1
f:感应电动势的频率；(Hz)
N：每相绕组的匝数;单位（匝）
Φ:每极磁通；单位（Wb）
交流发电机是由发动机按照一定的传动比驱动的，转速变化范围大。当发电机的转速变化时，要保持发电机的电压稳定在某一限定值不变，只能相应地改变发电机的磁通，而磁通的强弱有取决于励磁电流的大小，也就是说，当发电机的转速变化时，只要励磁电流有相应的变化，就可以保持发电机的输出电压不变。
三、触点式电压调节器
（一）双级触点振动式调节器
1、双级触点式电压调节器的构成
2、双级触点式电压调节器的原理图
3、双级触点式电压调节器的各元件的作用
（1）两个触点：K1、K2
K1为常闭触点；即低速触点
K2为常开触点；即高速触点
（2）三个电阻：
R1为加速电阻，作用是：在触点打开时，加速铁心退磁，使得触点K1迅速闭合，以便加速其振动频率提高调节器的灵敏度和调压质量；
R2磁场电路附加电阻，又称为调节电阻，其作用是在触点张开时，减少励磁电流，以便降低发电机的输出电压；
R3为温度补偿电阻，有镍铬丝制成，其电阻温度系数很小，当它串入磁化线圈电路中，可以使得整个磁化线圈电路中的电阻随温度的变化减小，使得调节电压不随温度的升高而升高；
4、双级触点式电压调节器的工作过程
例如：FT型调节器的工作过程
（1）、当发电机的转速较低时
电压：调节器的电压
励磁方式：他励
磁化线圈中的电流方向：蓄电池的正极→电流表→点火开关→调节器的正接线柱→加速电阻R1→磁化线圈→温度补偿电阻R3→搭铁→蓄电池负极
力学关系：电磁力
两个触点：K1闭合，K2开启
励磁电流的流向：蓄电池正极→电流表→点火开关→调节器S接线柱→固定触点支架→低速触点K1→活动触点臂→磁轭→调节器F、发电机F接线柱→绝缘电刷和滑环→励磁绕组→励磁绕组→打铁电刷→滑环→搭铁→蓄电池负极
（2）、当发电机的转速继续升高时，端电压不断的升高；
①励磁方式：自励
②电压：调节器的电压>蓄电池的电压
③磁化线圈中的电流方向：（磁化线圈中的电流和励磁电流均由发电机供给）发电机的正极→点火开关→调节器的正极→加速电阻→磁化线圈→温度补偿电阻→搭铁→发电机的负极；
④力学关系：电磁力
⑤两个触点：K1闭合，K2开启
⑥励磁电流的流向：发电机的正极→点火开关→调节器的正极→低速触点K1→活动触点臂→磁轭→调节器F、发电机F接线柱→绝缘电刷和滑环→励磁绕组→搭铁电刷和滑环→搭铁→发电机的负极；
（3）、当发电机的转速继续升高时，输出电压达到调节电压；
发电机的转速升高，输出电压达到调节器调节电压时，磁化线圈中的电流所产生的电磁力足以克服调压弹簧的拉力，使得低速触点K1打开，励磁电流改变流向；
励磁电流的流动方向：发电机正极→点火开关→调节器正接线柱→加速电阻R1→附加电阻R2→调节器F发电机F接线柱→绝缘电刷和滑环→励磁绕组→搭铁电刷和滑环→搭铁→发电机负极；
由于发电机的励磁电路中串联了电阻R1和R2，所以励磁电流减小，当发电机的电压降低到调节电压时，磁化线圈所产生的电磁力便会小于调压弹簧的拉力，于是低速触点K1重新有闭合，将附加电阻短路，励磁电流增大，磁场加强，发电机输出电压再次升高，当升至略低于调节电压时，低速触点K1又被重新吸开，如此反复，使得发电机的输出电压保持在第一级脉动范围之内，其平均值就是第一级电压稳定值。
（4）、当发电机的输出电压超过第一级调节电压而未达到第二级调节电压时，磁化线圈所产生的电磁力远大于调压弹簧的拉力，使得活动触点臂处于中间状态，高速、低速触点均不闭合，调节电压浸入“失控区”这时发电机通过电阻R1、和R2的电流励磁，发电机的电压随转速的升高而升高；
（5）、当发电机的转速升高时
发电机的输出电压达到第二级调节电压，磁化线圈电流所产生的电磁力将远大于调压弹簧所产生的拉力，将活动触点臂继续吸下，使得高速触点K2闭合，磁场绕组被短路，此时发电机磁场绕组中无励磁电流流过，发电机靠剩磁发电，端电压迅速下降，此话线圈所产生的电磁力减小，高速触点K2又重新打开，（低速触点K1也处于打开状态），附加电阻被串入励磁电路中，磁场绕组中有电流流过，发电机的端电压升高，高速触点K1有重新闭合，如此反复，K2不断的闭振动，使得发电机的电压保持在第二级脉动范围之内，其平均值就是第二级电压稳定值。
双级触点振动式调节器能控制两级电压
电压调节曲线：