情境二 发电机的结构与检修
一辆捷达轿车，当接通点火开关（发动机未起动）时，充电指示灯不亮。
这是一例发电机充电指示灯不亮的故障。要维修该故障，必须先了解发电机的结构组成、工作原理、检修方法，电压调节器的检测方法，电源系统常见故障的检修方法；学会识读电源系统的电路图；等等。
交流发电机是汽车的主要电源，由汽车发动机驱动。其作用是：在发动机正常工作时，向除起动机以外的所有用电设备供电；当蓄电池存量不足时，向蓄电池及时充电。
一、交流发电机的分类
1．按结构不同分类
1）外装电压调节器式交流发电机：此类发电机在载货汽车和大型客车上应用较多，如解放CA1091型载货汽车上使用的JF1522A型交流发电机。
2）整体式交流发电机（内装电压调节器式）：多用于轿车上，如图2.25（a）所示。
图2.25 交流发电机的外形（a）整体式交流发电机；（b）带泵交流发电机
3）带泵交流发电机：多用于柴油车，在发电机后端带有真空助力泵，如JFB1712型交流发电机，如图2.25（b）所示。
4）无刷交流发电机：无电刷、集电环结构的交流发电机，如JFW1913型交流发电机。
5）磁交流发电机：转子磁极采用永磁材料的交流发电机。
2．按励磁绕组搭铁方式不同分类
1）内搭铁式交流发电机：励磁绕组的一端引出来形成励磁接线柱，而另一端与发电机壳连接（“F”“E”），如EQ1090型车用的JF132型交流发电机。
2）外搭铁式交流发电机：励磁绕组的两个端子都和发电机壳绝缘，引出来形成两个励磁接线柱（“F1”“F2”），励磁接线柱是通过调节器搭铁的，如CA1091型车用的JF152D型交流发电机。
3．按安装用的二极管数量不同分类
1）6管交流发电机：交流发电机的整流器是由6只硅二极管组成的。这种形式的应用较广泛，如EQ1090型车用的JF132型交流发电机等。
2）8管交流发电机：具有两个中性点二极管的交流发电机。其整流器总成共有8只二极管，如天津夏利TJ7100微型轿车使用的JFZ1542型交流发电机。
3）9管交流发电机：具有三个励磁二极管的交流发电机。其整流器总成共有9只二极管，如北京BJ1022型轻型货车使用的JFZ141型交流发电机。
4）11管交流发电机：具有中性点二极管和励磁二极管的交流发电机。其整流器总成共有11只二极管，如桑塔纳轿车使用的JFZ913Z型交流发电机。
二、交流发电机的型号
根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T 73—1993《汽车电气设备产品型号编制方法》的规定，国产汽车交流发电机的型号主要由以下五大部分组成，如图2.26所示。
图2.26 交流发电机型号的组成
第一部分为产品名称代号：交流发电机的产品名称代号为JF，整体式交流发电机的产品名称代号为JFZ；带泵交流发电机的产品名称代号为JFB；无刷交流发电机的产品名称代号为JFW。
第二部分为电压等级代号：用一位阿拉伯数字表示，如1为12V，2为24V，6为6V。
第三部分为电流等级代号：用一位阿拉伯数字表示，如表2.2所示。
表2.2 交流发电机的电流等级代号
第四部分为设计序号：按产品设计的先后顺序，用阿拉伯数字表示。
第五部分为变形代号：交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。从驱动端看，Y表示右边，Z表示左边。
例如，桑塔纳、奥迪100型轿车所使用的JFZ1913Z型交流发电机，其含义是电压等级为12V，输出电流大于90A，为第13次设计，调整臂位于左边的整体式交流发电机。
三、汽车发电机的结构
交流发电机从整体上看，是由一台三相同步交流发电机和硅二极管整流器组成的。下面主要以整体式交流发电机来介绍发电机的结构。
整体式交流发电机的结构如图2.27所示。它主要由转子，定子，电刷与电刷架，皮带轮与风扇，前、后端盖，整流器等组成。
图2.27 整体式交流发电机的结构
1．转子
转子的作用是产生磁场。转子主要由两块爪极、磁场绕组、转子轴和集电环（也称滑环）等组成，如图2.28所示。
图2.28 交流发电机的转子
转子轴上压有两块爪极，每块爪极上有6个鸟嘴形磁极；在两块爪极的空腔内装有导磁的铁芯（称为磁轭），铁芯上绕有励磁绕组（又称磁场绕组或转子线圈）。励磁绕组的两条引线分别焊接在与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，励磁绕组中便有磁场电流通过，产生轴向磁通，使得一块爪极被磁化为N极，另一块为S极，从而形成了相互交错的磁极。转子实物如图2.29所示。
图2.29 转子实物
2．定子
定子又称电枢，其作用是产生交流电动势。定子由定子铁芯和定子绕组组成，如图2.30所示。定子铁芯由相互绝缘的内圆带嵌线槽的圆环状硅钢片叠成。三相定子绕组被对称地安放在定子铁芯槽内。定子绕组的接线法有星形（形）和三角形两种接法，如图2.31所示。汽车交流发电机大多采用星形连接。
图2.30 发电机定子
图2.31 定子绕组的连接方法（a）星形接法；（b）三角形接法
3．电刷与电刷架
在发电机的后端装有电刷和电刷架，如图2.32所示。两个电刷分别装在电刷架的孔内。电刷被弹簧推向集电环并与集电环接触，将直流电引入励磁绕组。电刷架的结构有内装式和外装式两种，分别如图2.32和图2.33所示。
图2.32 内装式电刷的结构
图2.33 外装式电刷的结构
4．前、后端盖
前、后端盖（如图2.34所示）均由非导磁材料的铝合金制成，漏磁少，并具有轻便、散热性能好等优点。汽车发电机的前、后端盖上一般设有通风口，以便发电机内部散热。另外，后端盖内装有电刷与电刷架。
图2.34 前、后端盖（a）前端盖；（b）后端盖
5．皮带轮与风扇
皮带轮（如图2.35所示）通常用铸铁或铝合金制成，安装在交流发电机的前端。发动机通过皮带轮驱动发电机旋转。
图2.35 皮带轮与风扇（a）皮带轮；（b）风扇
风扇（如图2.35所示）一般由钢板冲制或用铝合金压铸而成。其作用是在发电机工作时，强制通风，以对发电机进行冷却。风扇有内装式和外装式两种。
6．整流器
整流器的作用是将发电机定子绕组产生的三相交流电变换成直流电。一般由6只硅整流二极管接成三相桥式全波整流电路。整流器与其安装位置如图2.36所示。
图2.36 整流器与其安装位置（a）整流器；（b）安装位置
交流发电机整流二极管有正极管和负极管之分。外壳为负极、中心引线为正极的二极管，称为正极管，管底壳体上有红色标记。3只正极管的外壳被压装或焊接在元件板上，由一个与后端盖绝缘的元件板固定螺栓通至机壳外，成为发电机的电枢接线柱“B”或“+”极。
外壳为正极、中心引线为负极的二极管，称为负极管，负极管管底壳体上注有黑色标记。3只负极管的外壳被压装或焊接在另一元件板上（有些压装在后端盖的3个孔内），和发电机外壳一起成为发电机的负极。二极管的安装如图2.37所示。
图2.37 二极管的安装（a）焊接式结构图；（b）电路图；（c）压装图
四、交流发电机的工作原理
1．交流发电机的发电原理
交流发电机产生交流电的基本原理是电磁感应原理。交流发电机的三相定子绕组是对称的，即每相绕组的个数及每个线圈的匝数都相等，绕组的绕法也相同，且按相同的规律分布在定子铁芯的槽中，它们之间差120°的电角度。交流发电机的工作原理如图2.38所示。
图2.38 交流发电机的工作原理
当励磁绕组有电流通过（通过电刷）时，转子的两块爪极被磁化，形成了N、S极相互交错的6对磁极，如图2.39所示。发电机工作时，转子的旋转使磁场同时旋转，于是，定子三相绕组与磁场发生相对运动，定子绕组切割磁极磁感线，在定子绕组内便产生感应电动势。三相定子绕组所产生的感应电动势是频率相同、最大值相同、相位差120°的三相对称正弦交流电动势。感应电动势的大小与每相绕组串联的匝数及转子的转速有关，即匝数越多，转速越高，感应电动势越大。
图2.39 转子被磁化成N极和S极
2．交流发电机的整流原理
整流器是利用二极管的单向导电性，将交流电转换为直流电。
（1）二极管的导通原则
1）正极管导通原则：瞬间正极电位最高者导通。
2）负极管导通原则：瞬间负极电位最低者导通。
（2）整流过程
以6个二极管构成的三相桥式整流电路为例，如图2.40所示。3个正二极管VD1、VD3、VD5的负极并联在正整流板上，3个负二极管VD2、VD4、VD6的正极并联在负整流板上。每个时刻有两个二极管（正、负二极管各一个）同时导通，同时导通的两个二极管总是将发电机的电压加在负载两端。
图2.40 三相桥式整流电路
当t=0时，C相电位最高，而B相电位最低，所对应的二极管VD5、VD4均处于正向导通。在0～t1时间内的电流流向，如图1.41（a）所示。
图2.41 整流过程（a）0～t1；（b）t1～t2；（c）t2～t3
在t1～t2时间内，A相电位最高，而B相电位最低，所对应的二极管VD1、VD4均处于正向导通。在t1～t2时间内的电流流向，如图2.41（b）所示。
在t2～t3时间内，A相电位最高，而C相电位最低，所对应的二极管VD1、VD6均处于正向导通。在t2～t3时间内的电流流向，如图2.41（c）所示。
以此类推，周而复始，在负载上便可获得一个比较平稳的直流脉动电压。各时间内的电流流向见图2.41。
3．交流发电机的励磁方式
交流发电机的励磁方式是：先他励，后自励。
交流发电机开始发电时，由于转子上磁极的剩磁很弱，在低转速下仅靠剩磁产生的电动势不能使二极管导通，发电机不能自励发电，此时必须由蓄电池提供励磁电流，增强磁场，使发电机在低速转动时电压能够迅速上升。
当发电机转速达到一定值时，发电机发电产生的电压达到或超过蓄电池电压时，发电机自己供给励磁电流。此时，发电机就由他励转变为自励发电。
五、电压调节器
1．电压调节器的作用
电压调节器的作用是在交流发电机转速变化时，自动控制发电机电压，使其保持恒定，防止发电机电压过高而烧坏用电设备和导致蓄电池过量充电，同时也防止发电机电压过低而导致用电设备工作失常或蓄电池充电不足。电压调节器及其安装位置如图2.42所示。
图2.42 电压调节器及其安装位置
2．电压调节器的分类
（1）按工作原理不同分类
1）触点式电压调节器：有单级触点式和双级触点式两种，但目前已被淘汰。
2）晶体管电压调节器：其优点是晶体管的开关频率高，且不产生电火花；调节精度高；轻巧，寿命长，可靠性高，无线电干扰小；等等。现广泛应用于多种中、低档车型。
3）集成电路电压调节器：除具有晶体管调节器的优点外，还具有体积小、可安装于发电机内部（又称内装式调节器）、减少外接线的优点。现广泛应用于桑塔纳、奥迪等多种轿车上。
4）计算机控制电压调节器：计算机控制调节器是现代轿车采用的一种新型调节器。由电负载检测仪测量系统负载后，向发动机控制单元发送信号；然后由发动机控制单元控制发电机电压调节器，适时接通和断开励磁电路。既能可靠地保证电气系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性。别克、本田等轿车上使用了这种调节器。
（2）按搭铁形式不同分类
按搭铁形式不同，可将电压调节器分为内部搭铁式（与内搭铁式交流发电机配套使用）和外部搭铁式（与外搭铁式交流发电机配套使用）两种。
3．电压调节器的型号
按QC/T 73—1993《汽车电气设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流发电机电压调节器产品型号的编制规则如图2.43所示。
图2.43 汽车交流发电机电压调节器产品型号的编制规则
（1）产品名称代号
交流发电机电压调节器的产品名称代号有FT和FTD两种，分别表示发电机电压调节器和电子式发电机电压调节器（字母F、T、D分别为发、调、电的汉语拼音首字母）。
（2）电压等级代号
该代号与交流发电机相同，电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，即1表示12V系统，2表示24V系统，6表示6V系统。
（3）结构形式代号
结构形式代号用一位阿拉伯数字表示，如表2.3所示。
表2.3 发电机调节器的结构形式代号
（4）设计序号
按产品设计先后次序，用1～2位阿拉伯数字表示。
（5）变形代号
用英文大写字母A、B、C…顺序表示（不能用0和1）。
例如，FT126C表示12V的双联机械电磁振动式调节器，第6次设计，第3次变形。
4．电压调节器的工作原理
当交流发电机的转速改变时，调节器通过调节发电机的励磁电流来改变磁极的磁通量（简称“磁通”），从而控制发电机的输出电压，使之保持恒定。
由交流发电机的工作原理可知，交流发电机三相绕组产生的相电动势的有效值E与发电机的输出电压U、发电机的转子转速n、转子磁极的磁通φ、发电机的结构参数Ce之间的关系如下：
U=E=Ceφn
上式说明：硅整流交流发电机输出的直流电压U正比于交流发电机的感应电动势E，而感应电动势必与转子的转速和磁极的磁通成正比。所以，交流发电机调节器的工作原理是：当交流发电机的转速升高时，调节器通过减小发电机的励磁电流I来减小磁通，使发电机的输出电压U保持不变。
触点式电压调节器通过触点的开、闭接通和断开励磁电路，来改变励磁电流I的大小；晶体管电压调节器则利用大功率晶体管的导通和截止接通和断开励磁电路，来改变励磁电流I的大小。
触点式电压调节器由于结构复杂、可靠性差，目前已被淘汰。下面分别对晶体管电压调节器和集成电路电压调节器的工作原理进行介绍。
（1）晶体管电压调节器的工作原理
晶体管电压调节器是利用三极管的开关特性制成的，即将三极管作为一只开关串联在发电机励磁电路中，根据发电机输出电压的高低控制三极管的导通和截止，从而调节发电机的磁场电流，使发电机的输出电压稳定在某一规定范围内。
晶体管电压调节器有内搭铁式和外搭铁式之分，分别与内搭铁式和外搭铁式发电机配套使用。
1）内搭铁式晶体管电压调节器：内搭铁式晶体管电压调节器与内搭铁式发电机配套使用。图2.44所示为内搭铁式电子晶体管电压调节器的工作原理，通常由功率开关三极管、信号放大和控制电路以及电压信号的检测电路等三部分电路组成。
图2.44 内搭铁式电子晶体管电压调节器的工作原理
电路工作原理：
①当合上点火开关SW后，蓄电池电压便加在分压器R1、R2两端，R1上的分电压UAB通过三极管VT1的发射极加到稳压管VD上。由于蓄电池电压低于发电机规定电压值，故此时加在稳压管VD上的电压值UAB小于其反向击穿电压UVD，稳压管VD截止，三极管VT1截止。由于R3的分压作用，使VT2处于导通状态，此时蓄电池便经VT2给发电机励磁线圈提供励磁电流，电路为：蓄电池正极→点火开关SW→调节器A+接线柱→三极管VT2→调节器F+接线柱→发电机F+接线柱→励磁绕组→搭铁→蓄电池负极。
随着发动机的起动，发电机转速升高，发电机电压上升；当发电机电压高于蓄电池电压时，发电机开始自励发电。
②当发电机电压超过规定值时，调节器对电压的调节开始，此时电阻R1、R2上的分压UAB达到VD击穿电压。于是VD导通，VT1导通，使VT2的发射极短路；因此VT2截止，从而切断了励磁电路，磁通下降，发电机的输出电压迅速下降。
③当发电机电压下降到低于规定值时，电阻R1、R2分压减小，UAB下降到VD截止电压。于是VD截止，VT1截止，VT2又导通，磁场电路重新接通供电，发电机电压又上升。
重复②、③步，如此反复，使发电机电压始终保持在规定范围内。
2）外搭铁式晶体管电压调节器：外搭铁式晶体管电压调节器与外搭铁式发电机配套使用。调节器内的功率三极管串联在发电机励磁绕组与搭铁之间，发电机励磁绕组无搭铁端，由调节器控制励磁绕组搭铁，如图2.45所示。
图2.45 外搭铁式晶体管电压调节器的工作原理
外搭铁式晶体管电压调节器电路的工作原理与内搭铁式晶体管电压调节器的类似，在此不再详述。
（2）集成电路电压调节器的工作原理
集成电路电压调节器也称IC调节器，其工作原理与晶体管电压调节器相同。由于集成电路电压调节器具有体积小、质量小、性能可靠、使用寿命长等优点，因此现代汽车大量采用集成电路电压调节器。
集成电路电压调节器被安装在发电机上对集成电路电压的检测方法，可根据电压检测点的不同分为发电机电压检测法和蓄电池电压检测法两种。
1）发电机电压检测法：其特点是直接在发电机上检测发电机的输出电压，如图2.46所示。
图2.46 发电机电压检测法
加在分压器R1、R2上的电压是磁场二极管输出端L的电压UL，UL和发电机B端的电压UB相等，检测点K的电压为UK。由于检测点K加在稳压管VD1两端的反向电压与发电机的端电压UB成正比，所以称为发电机电压检测法。
发电机电压检测法的优点是发电机的引出线可以少一根；缺点是在“B”到蓄电池接线柱之间的导线的电压降幅较大（因发电机输出电流大）时，蓄电池的充电电压将会偏低，使蓄电池充电不足。因此，一般大功率发电机宜采用蓄电池电压检测法。
2）蓄电池电压检测法：其特点是通过连接导线检测蓄电池端电压的变化来调节发电机的输出电压，如图2.47所示。加到分压器R1、R2上的电压为蓄电池电压，由于检测点K加在稳压管VD1上的反向电压与蓄电池的端电压成正比，所以称为蓄电池电压检测法。
图2.47 蓄电池电压检测法
采用蓄电池电压检测法时，如“B”到蓄电池接线柱之间，或“S”到蓄电池接线柱之间断线时，由于不能检测出发电机的端电压，发电机的输出电压将会失控。为了克服这一缺点，电路上应采取一定的措施。
集成电路电压调节器实例：天津夏利轿车发电机内装集成电路式电压调节器充电系统的电路如图2.48所示。该发电机电压调节器是由一块单片集成电路和晶体管等元件组成的混合集成电路电压调节器，安装于发电机内部，构成整体式交流发电机，电压调节器为内装式外搭铁型。
图2.48 天津夏利轿车发电机内装集成电路式电压调节器充电系统的电路
该电压调节器有6个接线端子，其中F、P、E三个端子用螺钉直接和发电机连接；B端用螺母固定在发电机的输出端子“B”上；IG、L两个端子用金属线引到调节器的外部接线插座上。
1）磁电流控制：VT1是大功率晶体管，与励磁电路串联，由集成电路（单片IC）控制VT1的导通和截止，进而控制励磁电路的通断，使发电机电压得到控制。
2）充电指示灯：充电指示灯串接在VT2集成电路的电极上，VT2导通，充电指示灯亮；VT2截止，充电指示灯熄灭。在集成电路（IC）中有控制VT2导通和截止的电路，控制信号由P点提供，P点提供的是发电机单相电压的交流信号，其信号幅值大小可反映发电机输出电压的高低。
当发电机的输出电压低于蓄电池的电压时，集成电路（IC）控制电路使VT2导通，充电指示灯亮；当发电机的输出电压高于蓄电池电压时，集成电路（IC）控制电路使VT2截止，充电指示灯熄灭。
六、交流发电机及电压调节器的正确使用
1）蓄电池的搭铁极性必须与交流发电机的搭铁极性相同。
2）发电机运转时，不能使用短接“试火”的方法检验发电机是否发电；否则容易损坏二极管及调节器电子元件。
3）交流发电机不发电或充电电流较小时，应及时找出故障并排除；若长期带故障运行，发电机可能会出现严重故障或损坏，蓄电池也可能造成硫化故障。
4）绝对禁止用220V以上的交流电压或绝缘电阻表检验发电机的绝缘性能；否则可能损坏二极管或电子元件。
5）发电机与蓄电池之间的导线一定要连接可靠。
6）发动机熄火后，应及时断开点火开关，否则蓄电池会通过励磁绕组放电。
7）交流发电机与电压调节器的搭铁形式必须一致。
8）交流发电机与电压调节器的电压等级必须一致。
9）电压调节器与发电机的连接线必须正确，否则会烧坏发电机或调节器。
10）电压调节器的调节功率必须满足要求，否则会烧坏调节器或造成浪费。
七、交流发电机的拆装
1．交流发电机总成的更换
1）拧下发电机输出接线柱的紧固螺栓，取出接线。
2）松开发电机的紧固螺栓，以及张紧轮的紧固螺栓，取下多楔带。
3）将发电机摇松，取下发电机。
4）按相反的顺序安装发电机总成。
5）检查传动带是否偏斜，并检查皮带的松紧度。
2．交流发电机的分解与装配
1）用扭力扳手拧出发电机皮带轮的紧固螺母（如图2.49所示），取出螺母垫片和半圆键。
图2.49 拧出发电机皮带轮的紧固螺母
2）用拉马拉出发电机皮带轮，如图2.50所示。
图2.50 拉出发电机皮带轮
3）拧下发电机后端盖的整流器罩盖螺栓，如图2.51所示；取下后端盖。
图2.51 拧下发电机后端盖的整流器罩盖螺栓
4）拧下发电机前、后端壳体各个紧固螺栓，用橡胶锤敲击转子轴，如图2.52所示。
图2.52 敲击转子轴
5）取出前端盖，如图2.53所示。
图2.53 取出前端盖
6）取出止推垫圈、风扇叶轮（如图2.54所示）及半圆键。
图2.54 取出风扇叶轮
7）取出转子绕组总成，如图2.55所示。
图2.55 取出转子绕组总成
8）按拆解的相反顺序装复。装复后，转动发电机皮带轮。此时转子转动应平顺，无摩擦及碰击声。
八、交流发电机的检测与维修
1．交流发电机的整机检测
（1）充电指示灯的检查
打开点火开关，不起动发电机时充电指示灯应亮，如图2.56所示。然后起动发动机，当发动机运转正常时充电指示灯应熄灭；否则应检查发电机。
图2.56 充电指示灯
（2）发电机的检查
在发动机运转状态下用一梅花起子检查发电机转子轴有无励磁，如有，说明发电机励磁电路良好；如没有，应检查发电机励磁电路有无输入电压，当无电压时，检查电压调节器及励磁绕组有无损坏。然后检查发电机的输出电压，在发动机转速为2500r/min时，发电机的输出电压应为12.5～14.8V，如图2.57所示；否则应检查硅整流器及定子绕组有无损坏。
图2.57 检查发电机输出电压
2．交流发电机零部件的检测与维修
（1）转子的检修
1）励磁绕组短路和断路的检查：将数字万用表的两支表笔分别放在两集电环上，如图2.58所示。电阻正常为2.5～6.0Ω，如果电阻比标准值小，则说明励磁绕组有短路故障；如果电阻值“无穷”大，则说明励磁绕组有断路故障。
图2.58 励磁绕组短路和断路的检查
2）励磁绕组绝缘性的检查：检查转子绕组与铁芯（或转子轴）之间的绝缘情况。用数字万用表“蜂鸣”挡检测两集电环与铁芯（或转子轴）之间的导通情况。正常应为“”，若万用表发出“蜂鸣”响声，说明搭铁故障，如图2.59所示。
图2.59 励磁绕组绝缘性的检查
3）集电环的检修：集电环应光滑平整，若有划伤或沟槽可用细砂布磨光，如图2.60所示。用游标卡尺测量集电环的外径，其值应不小于标准直径的0.5mm，集电环厚度应≥1.50mm。
图2.60 集电环的打磨
（2）定子的检修
1）定子绕组短路与断路的检查：将数字万用表置于“Ω”挡，检测定子每两个绕组端头之间的电阻。正常时阻值应小于1Ω且相等。若阻值为“”，则说明断路；若阻值为0，则说明短路，如图2.61所示。
图2.61 定子绕组短路与断路的检查
（3）整流器的检查
1）正极管的检测：将数字万用表调至“蜂鸣”挡，将黑表笔接元件板，红表笔分别接整流器各接线柱，数字万用表均应导通；否则说明该二极管断路。调换两表笔进行测试，此时数字万用表均不导通；否则说明二极管短路，如图2.62所示。
图2.62 正极管的检测（a）测量示意图；（b）实物测量示意图
2）负极管的检测：将数字万用表调至“蜂鸣”挡，将红表笔接发电机后端盖，黑表笔分别接整流器各接线柱，数字万用表均应导通；否则说明该二极管断路。调换两表笔进行测试，此时数字万用表均不导通；否则说明二极管短路，如图2.63所示。
图2-63 负极管的检测（a）测量示意图；（b）实物测量示意图
（4）电刷组件的检测
电刷表面不得有油污，且应在电刷架中活动自如，电刷外露长度一般不小于7mm，电刷架应无裂纹，弹簧应无腐蚀或折断的现象；否则更换电刷或电刷弹簧。电刷外露长度的检测，如图2.64所示。
图2.64 电刷外露长度的检测
（5）晶体管电压调节器的检修
晶体管电压调节器由于使用不当或质量不佳，会出现发电机不发电，发电机电压过高，充电电流过大，蓄电池电解液沸腾、消耗过快等故障。
晶体管电压调节器有两种，一种接在发电机外，另一种接在发电机内部。晶体管电压调节器不能修理，只能更换。因此判断调节器的好坏就成为关键，而各种维修技术资料的方法步骤很多，工具、条件要求也多，很不适用，在此不再细述。下面结合笔者多年维修的经验，总结出几点实用的方法供读者分享。
1）外接电压调节器的检修：外接电压调节器有两种，一种是三接线柱形式，另一种是五接线柱形式。
①三接线柱电压调节器，如图2.65所示。当“B（或‘+'）”接线柱有电，且“-”接线柱良好时，则“F”接线柱应有电输出；否则为调节器损坏。
图2.65 三接线柱电压调节器
a．晶体管电压调节器类型的判别及检测：由于晶体管电压调节器分为内搭铁式和外搭铁式两类，且两类线路连接方法不同，为此在检测前必须明确其类型。国产的两类晶体管电压调节器从外观上无法区分，一般均有“+”“F”和“-”，或“B”“F”和“E”三个接线柱。其判别方法是模拟调节器的工作电路，用试灯进行判别。
将晶体管电压调节器的“+”“-”端分别接蓄电池分压器或直流稳压电源的“正”“负”极，将电压调至12V，如图2.66所示。
图2.66 晶体管电压调节器类型的判别与性能检测接线图
用一试灯代替发电机磁场绕组，一端接调节器的“F”接线柱，另一端先后触试调节器的“+”和“-”接线柱：当试灯接“+”接线柱时试灯亮，而接“-”接线柱时试灯不亮，则调节器为外搭铁式；当试灯接“-”接线柱时试灯亮，而接“+”接线柱时试灯不亮，则调节器为内搭铁式。
b．晶体管电压调节器的性能及故障检测：在判定调节器的类别后，应进一步检测电压调节器的好坏及调节电压。
具体检测步骤如下：
内搭铁式电压调节器按图2.67（a）所示连接线路，试灯接“-”接线柱和“F”接线柱；外搭铁式电压调节器按图2.67（b）所示连接线路，试灯接“+”接线柱和“F”接线柱。
图2.67 晶体管电压调节器电路检测
（a）内搭铁式电压调节器的接线；（b）外搭铁式电压调节器的接线
接通开关，然后由0V逐渐调高直流电源电压U，观察小灯泡的工作情况：
若小灯泡L的亮度随电压的升高而增强，且当电压U调到调节电压值（14V调节器为13.5～14.5V）或略高于调节电压值时，小灯泡熄灭，则说明调节器工作正常；若小灯泡L始终发亮，则说明调节器已损坏；若小灯泡L始终不亮（灯泡未坏），也说明调节器已损坏。
②五接线柱电压调节器如图2.68所示。红色线接“+”端，黑色线接“-”端，白色（或黄色）线接充电指示灯“L”端，蓝色线接励磁“F”端，绿色线接中性线“N”端。发动机运转时，如果调节器的“+”接线柱有电，“-”接线柱良好，其他接线也良好，而此时发电机不发电，可以短接发电机上的“B”“F”接线柱；如果这时发电机发电了，则是发电机电压调节器损坏。
图2.68 五接线柱电压调节器
2）内接电压调节器的检修：内接电压调节器安装在发电机内部。由于各种发电机的电压调节器结构不一致，因此，给检修带来了麻烦，都需分解发电机才能取出电压调节器。笔者常用排除法来判断这类调节器的好坏。方法如下：
当发电机不发电时，检查以下三项。若各处均正常，不发电则是因调节器有故障。
①发电机的“B”“F”接线柱在点火钥匙位于“ON”挡时有电（注意：“F”接线柱有部分车型只有瞬间低电压）。
②定子、转子、电刷、整流二极管的常规检查均正常。
③接线柱连接良好。
另外，若发电机发电电压过高，发动机在2000r/min以上，充电电压超过15.0V，则一般都是电压调节器的故障，更换调节器即可。
3．9管交流发电机典型电源电路分析
汽车电源系统电路包括点火开关（或点火钥匙）、蓄电池、电压调节器、交流发电机及仪表放电警告灯等。如图2.69所示的电源电路分析同上，9管交流发电机控制仪表放电警告灯电路工作情况如下：接通点火开关，电流从蓄电池“+”极→点火开关“S”→放电警告灯“HL”→调节器“+”接线柱→磁场“F”接线柱→发电机励磁绕组→搭铁→蓄电池“-”极，构成回路。当放电警告灯亮，表示发电机不发电。
图2.69 9管交流发电机控制仪表放电警告灯电路
当发动机起动后，仪表放电警告灯受蓄电池电压和磁场二极管输出端电压的差值所控制。随发电机转速的升高，“D+”处电压升高，仪表放电警告灯两端的电势差减小，灯就会熄灭；此后，“B+”与“D+”等电势的放电警告灯一直熄灭，发电机对蓄电池充电。
九、汽车电源系统常见故障的检修
1．电源系统不充电故障的诊断与排除
（1）故障现象
起动发动机并以中速以上速度运转时，充电指示灯仍亮，或者电流表始终指示不充电，则说明电源系统存在故障，发电机不能正常地给蓄电池充电。
（2）故障原因
1）发电机故障。
①整流二极管烧坏。
②滑环脏污，电刷架变形使电刷卡住，电刷磨损过甚，等等。
③转子绕组或定子绕组有断路、短路或搭铁现象。
2）调节器故障。
①调节器的调节电压过低。
②调节器损坏。
3）其他故障。
①发电机连线断路。
②发电机驱动皮带打滑。
③充电指示灯损坏。
（3）故障诊断与排除
电源系统不充电故障的诊断流程如图2.70所示。
图2.70 电源系统不充电故障的诊断流程
2．充电电流过小故障的诊断与排除
（1）故障现象
1）若将发动机转速由低速逐渐升高至1500r/min，打开大灯时其灯光暗淡，按喇叭时其声量小，且充电指示灯亮，则说明充电电流过小。
2）在发动机中速时，测量充电电流的大小。如果电流表指示的充电电流为8～12A，则正常；如果电流表指示的充电电流小于5A（在蓄电池电量不足的情况下），则说明电源系统存在充电电流过小的故障。
（2）故障原因
1）发电机故障。
①个别整流二极管损坏。
②定子三相绕组局部短路或有一相接头断开。
2）调节器故障。
调节器电压过低。
3）其他故障。
①发电机皮带过松、打滑。
②线路接触不良，接触电阻过大。
（3）故障诊断与排除
充电电流过小故障的诊断流程如图2.71所示。
图2.71 充电电流过小故障的诊断流程
3．充电电流过大故障的诊断与排除
（1）故障现象
电源系统在发动机正常运转时，蓄电池电压达到额定充电电压，但充电电流仍然在10A以上，蓄电池电解液损耗过快。
（2）故障原因
1）发电机电刷与元件板短路，造成调节器不起作用。
2）调节器失调。
（3）故障诊断与排除
1）将发电机上“F”端接线取下，提高发动机转速，观察是否仍有充电电流。若有，则说明发电机内部电刷与元件板短路，应更换发电机；若没有，则说明调节器有故障。
2）更换调节器。
3）对晶体管电压调节器的充电系统应检查发电机与调压器是否匹配。
4．充电指示灯故障的诊断与排除
（1）故障现象
以图2.69所示的9个二极管控制的充电电路为例。将点火开关打到“ON”，充电指示灯“不亮”，或者起动发动机运转到600～800r/min，充电指示灯仍“亮”。
（2）故障原因
1）将点火开关打到“ON”，若充电指示灯“不亮”，则表明充电指示灯回路断路。
2）当发动机运转到600～800r/min，若充电指示灯仍“亮”，则说明“B+”和“D+”间存在电压降。
（3）故障诊断与排除
1）检测充电指示灯灯泡是否良好。若充电，则说明指示灯灯泡正常，再继续检测充电指示灯电路：检查调节器是否断路，检查点火开关是否损坏，检查磁场绕组是否断路，检查连接线路有无断路，等等。
2）检查发电机定子是否单相搭铁，整流正二极管是否有一只短路或励磁二极管是否有短路、断路的情况。
典型故障案例
掌握了发电机的维修知识后，现在解决前面遇到的捷达轿车充电指示灯不亮的故障问题。
故障排除：
1）根据上述现象和电路原理（见图2.72），检查S16熔丝，结果正常。
图2.72 捷达轿车充电系统的电路原理
30#线：蓄电池正极通过插头Y/3引入中央继电器内的30#线，再由中央继电器从相应插脚引出，供全车使用。15#线：中央继电器内的30#线通过H1/2插头给点火开关供电，点火开关给15#线供电，再通过H1/4插头供给中央继电器盒内的15#线，然后再由中央继电器从相应插脚引出，供全车使用。
2）检查发动机与车身、蓄电池与车身以及发电机线路的连接情况，均正常。
3）关闭点火开关，用万用表检测继电器盒U4/1端子、U2/12端子、A2/1端子的对地电压，结果均在正常范围。
4）检查发电机电压调节器。捷达轿车的发电机电压调节器采用的是内装混合式晶体管电压调节器，可在不拆卸发电机的情况下单独拆下进行检查。检查结果表明，它与发电机的连接情况良好，搭铁可靠。
用通电法检查发电机电压调节器的工作情况：将蓄电池与发电机电压调节器、试灯接成回路，当接上12V直流电源时，试灯亮；当接上16～18V的直流电源时，试灯熄灭。检查结果表明，发电机电压调节器工作正常。
5）检查电刷长度。经检查电刷长度在正常值，电刷弹簧压力也正常。
6）检查励磁绕组。用万用表的表笔分别接触转子两滑环，检查励磁绕组的电阻为2.8～3.0Ω，也在规定的范围内；然后用一支表笔接触滑环，而另一支表笔接触发电机外壳，电阻为“”大，说明励磁绕组无搭铁故障。
7）上述检查均正常，于是怀疑充电指示灯电路有故障。断开发动机舱内的接头，将接线的一端接到充电指示灯的蓝色导线上，另一端接地；打开点火钥匙，充电指示灯亮，说明指示灯电路无故障。
拆掉发电机“D+”端子的导线，检测“D+”与负极电压为11V左右，且励磁绕组有磁力，那么可以肯定正整流二极管中至少有一个二极管损坏。经过检查，确实有一个二极管被击穿短路。当更换了整套整流器，接好所拆电路，打开点火钥匙，充电指示灯点亮，起动发动机充电正常，故障排除。
故障分析：
整流正二极管中有一个二极管被击穿短路，蓄电池电压经过该二极管后，又通过小功率二极管到达发电机“D+”，使发电机充电指示灯两端的电压相等，所以点火钥匙接通时，充电指示灯不亮。
捷达轿车采用的是内调节器式11管整流发电机，主要由三相交流发电机、与碳刷支架连成一体的集成电路、发电机调节器和硅二极管整流器等组成。为提高发电机的输出功率，在发电机星形连接的三相定子绕组的中性点上加装了2个整流二极管。
图2.72中所示，蓄电池与发电机“B+”处并联提供全车用电，点火开关在“ON”挡时，励磁电流从蓄电池“+”→中央继电器30#线→H1/2→点火开关→H1/4→中央继电器15#线→S16→充电指示灯（并联2个电阻，防止灯泡断路后无励磁电流进入发电机）→U1/4→中央继电器→A2/1→“D+”→励磁绕组、电压调节器→负极搭铁，形成回路。当发动机不运转时，“B+”处电压高于“D+”处电压，充电指示灯点亮；当发动机运转、发电机发电时，“B+”与“D+”两端的电压相等，充电指示灯熄灭。
该车充电系统电路的特点是：硅整流发电机除用8只硅整流二极管输出整流外，还增加了3只小功率硅（磁场）二极管，专门用来供给励磁电流，这样可以提高发电机的电压调节精度。由于采用磁场二极管，充电指示灯直接串入点火开关和励磁绕组的输入端，仅用简单的充电指示灯即可指示发电机的发电情况，省装了一只充电指示灯继电器。该指示灯不仅能反映发电机的工作情况，还能在停车时提醒驾驶员勿忘断开点火开关。
知识拓展
混合励磁永磁同步发电机
相对于电励磁同步发电机来说，永磁同步发电机取消了电刷装置，结构简单，运行可靠，由于没有励磁损耗，效率也得以提高。但另一方面，电励磁发电机的磁场控制可以方便地通过励磁电流的调节来实现。而永磁同步发电机制成以后，无法调节气隙磁场，且永磁材料的温度系数较大，在负载发生变动或者环境温度发生变化时容易引起发电机输出电压的波动，影响负载的正常工作。新型发电机采用的混合励磁结构，综合了电励磁发电机和永磁发电机的优点，可以很好地解决永磁发电机的磁场调节问题。
1．混合励磁永磁同步发电机的结构
混合励磁永磁同步发电机除了以转子上的永磁体提供励磁磁通外，其定子上还有一套直流励磁绕组产生磁通；两者在气隙中合成。当调节直流励磁的大小或方向时，合成气隙的磁密（磁感应强度）也会相应地增大或减小。它综合永磁发电机和普通电励磁发电机的优点，在结构上，发电机仍然是无刷的，可靠性高，易于维护。气隙磁场可由直流励磁调节，使磁场控制很容易实现。混合励磁永磁同步发电机的结构如图2.73所示。
图2.73 混合励磁永磁同步发电机的结构
2．混合励磁永磁同步发电机的工作原理
由于混合励磁永磁同步发电机的结构特殊，其工作原理与一般发电机有所区别。这种发电机有两个磁动势源：一个是永磁体；另一个是直流励磁绕组。两者的磁路是相对独立的，通过并联提供工作磁通；若无直流励磁电流时，则气隙磁场只由永磁体产生。
在混合励磁永磁同步发电机中，定子直流励磁绕组起电压调节作用。混合励磁永磁同步发电机的主要优势在于输出电压可控，通过控制部分可以检测输出电压的变化，同电压设定值进行比较；再通过直流励磁电流的调节可以达到维持输出电压恒定的目的，如图2.74所示。
图2.74 混合励磁永磁同步发电机的发电系统
当发电机转速较低或者负载增大时，输出电压达不到标准电压14V，为了满足车辆用电设施及蓄电池的用电要求，此时，若电励磁电流产生的磁极和与之对应的永磁体磁极同向，则能达到增大发电电压的目的。
混合励磁永磁同步发电机是一种新型的发电机，为了减小体积，提高性能，近年来永磁发电机往往采用磁性能高的稀土永磁材料，如钕铁硼或稀土钴等材料。永磁体可以提供发电机工作时的大部分磁通，且直流励磁绕组能起电压调节的作用。但永磁材料的价格昂贵，因此，其用量既决定着发电机的性能，又是决定发电机价格的主要因素。