汽车电器与电子设备

1第一章蓄电池一、概述1、定义：蓄电池是可逆低压直流化学电源。它可将电能转变为化学能存储起来；需要时又将化学能转化为电能向外供电。2、分类：a、根据电解夜的不同可分为：酸性蓄电池、碱性蓄电池b、根据用途不同：铅酸蓄电池可分为汽车用铅酸蓄电池、拖拉机用铅酸蓄电池、电讯用铅酸蓄电池、航标用铅酸蓄电池、固定用铅酸蓄电池等。c、根据加工工艺分：汽车用铅酸蓄电池还可以分为普通型、干荷电型、湿荷电型和免维护型3、用途蓄电池是汽车电气系统的心脏，发动机不发电时，蓄电池供给用电设备所需的全部电能。蓄电池的主要功用：起动前：a、向所有用电设备供电b、汽车发动机启动时，蓄电池向起动机和点火系统供电。起动后：a、发电机电压低于蓄电池电压时，蓄电池向点火系统及其他用电设备供电。同时向硅整流交流发电机激磁线圈提供电流。b、如同时接入用电设备较多，发电机超载时，蓄电池协助发电机共同向用电设备供电。c、蓄电池存电不足，且发电机负载又较少时，蓄电池可将发电机的多余电能转变为化学能储存起来，即充电。d、蓄电池有稳定电网电压的作用。4、铅酸蓄电池的优缺点优点：它的内阻小，电压高且稳定，成本低，还复系数高（还复系数为输出电量与输入电量之比）。易于满足汽车的需要缺点：它的比能低，可靠性较差，需经常维护，有腐蚀性，使用寿命较短。二、蓄电池的构造和型号1、构造国产普通铅酸蓄电池，由极板、隔板、电解液、外壳和连条等组成。每个单格电池的标称电压为2v，起动型铅酸蓄电池，由若干单格电池串联而成，以满足各种汽车设备的需要。a、极板组极板组由正极板和负极板焊装组成，极板由栅架和涂在其上的活性物质——铅膏组成。蓄电池的充电和放电，实际上，就是极板上的活性物质与电解液的化学反应。b、隔板为降低内阻，缩小蓄电池的尺寸，正负极板在保证互不接触的情况下，应尽可能的靠近。办法是象电容器那样，用绝缘材料——隔板，把正极板和负极板分开。由于电化学反映在液体中进行，有离子迁移运动，隔板应语言良好的多孔性、耐腐蚀性。常用的隔板有木隔板、微孔橡胶隔板、微孔塑料隔板、玻璃纤维纸浆隔板等2c、电解液电解液是用化学纯净硫酸和专用纯净蒸馏水，按一定比例配制而成的溶液，俗称电水。电解液的相对密度，对蓄电池的性能和寿命影响很大。为提高蓄电池容量和降低电解液的冰点，希望电解液的密度相对大一些。但是相对密度过大，会使流动性变差，反而会降低蓄电池的容量，而且还会损坏隔板和极板，缩短蓄电池的使用寿命。电解液的相对密度随地区和气候条件而定。d、容器容器就是蓄电池的壳体。为使用方便和增加强度及刚度，汽车蓄电池的容器多制成整体，内用间壁分成几个单格，每个单格放入极板组后，构成一个单格电池，壳体应耐酸、耐震、耐热、耐寒绝缘性好，有一定的机械强度切不得渗漏。e、连条蓄电池由若干单格串联而成，串联这些单格的就是连条。连条的连接方式有：传统的连接方式、穿壁式连接方式和跨接式连接方式。由于传统连接方式浪费材料，且增大内阻，容易造成短路，所以逐渐被、穿壁式连接方式和跨接式连接方式取代。2、型号型号由四部分组成：a、串联的单格电池数。用一位阿拉伯数字表示。b、按主要用途划分蓄电池类型，用1个汉语拼音字母表示。如起动型电池用“Q”表示，它是“起”的汉语拼音的第一个字母。c、代表蓄电池的特征。用1个汉语拼音字母表示。d、蓄电池的额定容量Ah，用若干阿拉伯数字表示。“Ah”可省略。例如：6——QAW——100表示由6个单格串联组成，额定电压12v，额定容量为100Ah的起动用干荷电免维护蓄电池。Q——起动；A——干荷电；W——免维护3、蓄电池的选用方法先选“型”，后选“号”。选用汽车蓄电池，首先选起动型，再选电压和容量，主要根据起动机要求的电压和容量选择，一般应满足连续起动三次以上的要求。三、蓄电池的工作原理1、蓄电池的工作过程实际上就是蓄电池放电或充电的过程。放电过程:在整个放电过程中，正极板上的二氧化铅和负极板上的海绵状纯铅，不断转变为硫酸铅和水。充电过程：充电时，将蓄电池接入直流电源，其端电压应高于蓄电池的电动势。充电电流由蓄电池正极流入，负极流出。在蓄电池充电的整个过程中，活性物质的化合与分解不断进行，其最终化学反应如下：正极板负极板电解质正负极板电解质PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O串联的单格电池数蓄电池类型蓄电池特征额定容量32、极化理论极化是蓄电池充放电过程中的一种现象，是指极板电极电位的变化。极化的种类有三种：1、电化学极该极化现象是由电化学元素反应的迟缓性引起的。2、浓差极化是由电解液中离子迁移的速度较慢引起的，即由浓度差引起3、欧姆极化蓄电池内阻所产生的电压降落消除极化的方式是快速充电。四、蓄电池的特性蓄电池的工作特性，主要是充放电时，电动势、内阻、电压和密度的变化规律。1、放电特性蓄电池的放电特性，主要是恒流放电过程中，蓄电池的端电压、电动势和电解液密度，随时间而变化的规律。放电过程可分为三个阶段a、开始阶段b、稳定阶段c、速降阶段2、充电特性蓄电池的充电特性，主要是以恒流充电时，蓄电池的端电压、电动势和电解液相对密度，随时间变化的规律。蓄电池充足电的现象是：1、端电压上升到最大值，且两小时内不再增加2、电解液密度上升到最大值，且两小时内不再增加3、激烈地放出大量气泡，呈“沸腾”状态五、蓄电池容量及影响因素衡量蓄电池的技术性能指标中最重要的是蓄电池的容量。蓄电池的容量，是在规定条件下，充足电的蓄电池所能输出的电量。1、20h率额定容量20h率额定容量，指完全充足电的蓄电池。当电解液温度为25℃时，以20h放电率的电流连续放电，直至6v蓄电池电压下降到5.25±0.02v，或12v蓄电池端电压下降到10.5±0.05v时所输出的电量。2、储备能量蓄电池的储备能量，是指完全充足电的蓄电池，在电解液温度为25±2℃时，以25A电流放电，至6v蓄电池端电压下降到5.25±0.02v，，或12v蓄电池端电压下降到10.5±0.05v时，放电所持续的时间。影响蓄电池容量的主要因素：a、结构因素b、放电电流c、电解液温度d、电解液密度六、蓄电池的充电1、充电的种类4a、初充电b、补充充电c、去硫充电d、预防硫化充电e、锻炼循环充电f、均衡充电2、充电方法a、定流充电b、定压充电c、快速充电七、蓄电池的故障及其排除故障大体上可分为内部故障和外部故障两大类。外部故障：a、壳体或端子开裂b、封口干裂c、极桩松动或腐蚀内部故障：a、极板硫化b、自放电c、内部短路d、活性物质脱落e、极板拱曲八、蓄电池的维护1、蓄电池的维护a、观察蓄电池外表面，看有无裂纹和电解液泄漏b、检查蓄电池在车上安装是否牢靠，电桩是否晃动，接线是否紧固c、经常清除电池上的灰尘、泥土和电桩、电线头上的氧化物，擦去电池上部及其外表面的电液、污物，疏通加液盖上的通气孔d、定期检查蓄电池电解液的密度及液面高度e、经常检查蓄电池的放电程度。如低于规定标准，要立即进行充电。2、贮存：a、蓄电池暂不使用则湿贮存b、长时间不用的蓄电池则干贮存贮存条件：a、室温为5℃~40℃，干燥、清洁、通风良好b、不受阳光直射，离开热源不小于2mc、避免与任何液体和有害物质接触，壳内切勿掉入金属杂质d、不得倒放或卧放。不得受任何机械冲击和重压九、各种蓄电池1、荷电型蓄电池可分为：a、干荷电蓄电池b、湿荷电蓄电池2、与传统蓄电池相比，免维护蓄电池的优点和缺点：优点:5a、使用中不需加水或很少加水b、自放电少c、使用寿命长d、清洁、安全e、内阻小，起动性能好缺点：极板制造工艺复杂，价格高与铅酸蓄电池相比，碱性蓄电池的优点和缺点优点寿命长、容器和极板的机械强度高、无硫化现象、工作可靠、耐强电流放电缺点内阻大、价格较高3、碱性蓄电池种类铁镍蓄电池、镉镍蓄电池、银锌蓄电池4、较有前途的新型蓄电池的种类a、钠硫电池b、燃料电池c、锌——空气电池d、锂合金二硫化铁电池第二章交流发电机及调节器概述（一）发电机发电机是汽车电气系统的主要电源，由汽车发动机驱动，将发动机的部分机械能转变成电能，在汽车运行中，几乎全部时间都由发电机供电。蓄电池是一个辅助电源，主要在起动前使用。（二）交流发电机的优点汽车用交流发电机，是三相同步交流发电机，配用硅二极管的整流器，所以也叫硅整流发电机，优点如下：（1）单机功率大，体积小，质量轻，节省材料。（2）由于传动比高，又采用他激方式建立电动势，所以低速充电性能好，即低速运转时，就可向蓄电池充电。（3）结构简单，故障少，寿命长，维修方便。（4）交流发电机的电枢绕组有很大的电抗，有限制最大电流的作用。硅整流二极管的单向6导电性，保证了蓄电池不会通过发电机放电。（5）因无换向器，故对无线通讯设备的干扰小。第一节.交流发电机的构造各种汽车交流发电机结构基本相同，有两大部分组成：三相同步交流发电机和硅二极管整流器。（一）三相同步交流发电机三相同步交流发电机的作用是产生三相交流电.他由转子,定子,前后端盖,风扇及皮带轮等组成。硅整流器二极管在端盖中1．转子转子是交流发电机的旋转磁场部分。它是由转轴，两块爪形磁极，磁轭，激磁绕组，滑环等部件组成。转轴是基础件，转子的其他零件均装于其上。导磁用的磁轭，用软磁材料的低碳钢制成，套装在转轴的中部。两块爪形磁极，各有数目相等的鸟嘴形磁极，用低碳钢板冲压或精密铸造。滑环由导电性能优良的铜制成，两个滑环之间及其与转轴之间，均用云母绝缘。当炭刷接通直流电源时，激励电流流过激励绕组，产生磁场，使得一块极爪被磁化为N极。另一块爪被磁化成S极，形成了6对相互交错的磁极。2．定子定子又称电枢，是产生三相交流电的部件，由铁芯和三相绕组组成。定子铁芯由带均布缺口的环状硅钢片叠成，叠后内圆形成定子槽。定子槽内嵌入三相绕组，绕组由高强度漆包线绕制，作星形连接。为使三相绕组中产生大小相等，相位差120°电角度的电动势，在三相绕组的绕法上需要遵循以下原则：（1）每相绕组的线圈个数，每个线圈的节距与匝数，必须完全相等。7（2）三相绕组的起端A，B，C或末端X，Y，Z在定子内的排列，必须相隔120°电角度。3．端盖端盖分前端盖（驱动端盖）和后端盖（整流端盖），其作用是安装轴承和其他零部件，支承转轴，封闭内部构件。前端有突出的安全臂和调整臂，又称驱动端盖。后端盖内装有电刷和刷架，电刷在压簧的压力下，保持与转子上的两个滑环接触4．风扇风扇用1.5~2.0mm厚的钢板冲制而成,用半圆键装在前端盖的转轴上5.皮带轮皮带轮利用皮带将发动机的转矩传给转子,通常用铝合金制成(二).整流器硅整流器将三相交流电变换为直流电向外输出,它由一块元件板和6只硅二极管组成.1.元件板元件板又称散热板,用铝合金制成月牙形2.硅整流二极管交流发电机的整流器,由6只硅二极管组成.交流发电机多为负极搭铁.压装在后端盖上的3只硅二极管,其引线为二极管的负极,外壳为正极,俗称负极管或反烧管.管底上打有黑色标记.压装在元件板上的3只硅二极管,其引线为二极管的正极,外壳为负极,俗称正极管或正烧管,管底上打有红色标记.三.国产交流发电机型号1.产品代号有四种.JF表示普通交流发电机,JFZ表示整体式交流发电机,JFB表示带泵式交流发电机,JFW表示无刷式交流发电机.82.电压等级代号和电流等级代号电压等级代号12345电压等级(V)1224--63.设计序号按产品设计先后顺序.4.变型代号以调整臂位置作为变型代号.从驱动端看,调整臂在中间的不加标记,在右边的用Y表示,在左边的用Z表示.第二节交流发电机的工作原理一.交流发电机发电原理发电机的工作原理是电磁感应.导体不断切割磁力线而产生电动势.交流发电机就是把通电线圈所产生的磁场,在发电机中旋转,使其磁力线切割子线圈,在线圈内产生交变电动势的。汽车实际使用的是三相同步交流发电机.即转子的转速与磁场的转速相同的三相发电机.当转子旋转时,磁力线和定子绕组之间产生相对运动,在三相绕组中产生交变电动势。其频率为F=pn/60(Hz),式中:n-发电机转速(r/min)。三相绕组在定子槽中是对称分布的，因而在各组绕组中，产生频率相同，幅值相等，相位互123456789