1.3 交流发电机（教案）《汽车电气设备构造与维修》同步精品课堂（高教版·第3版）

《汽车电气设备构造与维修》教案 课 题 1.3 交流发电机 课 型 理论课 课 时 4 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本节课的内容是关于《汽车电气设备构造与维修》中第一章电源系统第三节交流发电机，要求学生掌握交流发电机的作用、分类、工作原理、构造及型号识别方法，能够独立完成交流发电机的检测与维修工作。选用的教材是由高等教育出版社出版的《汽车电气设备构造与维修》（第三版）。 学情分析 知识储备：对汽车电气设备构造有基础了解。 能力水平：对于交流发电机的作用分类构造、工作原理等尚不了解。 学习特点：学习、接受新知识能力较弱，尤其是理论性强的知识，不能充分利用课余时间学习。 学习目标 知识目标：掌握交流发电机的作用、分类、工作原理、构造及型号识别方法。 能力目标：能够独立完成交流发电机的检测与维修工作。 情感目标：培养对汽车电气系统的探究兴趣，强化安全规范操作的职业素养。 学习重难点 学习重点：交流发电机的工作原理、构造及检测维修方法。 学习难点：理解不同类型交流发电机的励磁方式及故障分析。 教学方法 讲授法、讨论法、演示法、实物教学法 课前准备 教师准备：教学课件 学生准备：课前预习 教学媒体 多媒体教室、多媒体课件 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 一、交流发电机的作用与分类 1. 介绍交流发电机在汽车电源系统中的作用。 2. 展示不同类型的交流发电机图片。 1. 听讲并记录交流发电机的作用。 2. 观察图片，初步了解交流发电机的分类。 通过直观展示，让学生快速了解交流发电机的重要性及多样性。 作用 讲解交流发电机在发动机正常运转时向用电设备供电，并向蓄电池充电的功能。 发电机作为汽车运行中的主要电源,担负着向起动系统之外所有用电设备供电的任务,并向蓄电池充电。汽车用发电机有直流发电机和交流发电机两种,交流发电机因具有发电性能好、使用寿命长、体积小、重量轻、结构紧凑等优点而被广泛使用。交流发电机主要由三相同步交流发电机和二极管整流器组成,一般称为硅整流交流发电机(简称交流发电机)。由于现代汽车的各种功能越来越完善,自动化程度越来越高,导致用电设备的数量越来越多。因此,要求发电机应有较大的输出功率。传统的整流子换向式的直流发电机因发电量小、体积大等原因,已被交流发电机所取代。 交流发电机作用过程:首先转动发电,发动机带动发电机转子旋转时,发电机定子线圈中产生交流电;然后整流输出,定子线圈产生的交流电经过整流器整成直流电,为汽车上的用电设备供电。 记录交流发电机的主要作用。 明确交流发电机在汽车电气系统中的核心地位。 分类 按总体结构分类：普通、整体式、带泵式、无刷式、永磁式。 按整流器结构分类：六管、八管、九管、十一管。 按磁场绕组搭铁形式分类：内搭铁、外搭铁。 交流发电机按有无电刷可分为有刷式和无刷式两大类。有刷式交流发电机根据电刷架的安装方式不同分为外装式和内装式两种。外装式电刷架可以在发电机的外部拆装;内装式电刷架不能直接在发电机外部进行拆装,需将发电机解体后才能拆下电刷架。无刷式可分为爪极式、感应式、带励磁机式和永磁式等几种。 交流发电机按磁场绕组的搭铁部位不同可分为内搭铁式和外搭铁式两种。内搭铁式交流发电机磁场绕组的一端直接搭铁,外搭铁式交流发电机磁场绕组的一端通过调节器搭铁。交流发电机按通风方式分为单风叶式和双风叶式。单风叶式是风叶安装在交流发电机的前端,风叶旋转产生的轴向空气流经发电机内部,对定子绕组进行冷却。而双风叶式交流发电机是在转子两端各装有一个风叶,产生的是轴向和径向两个方向的空气流。 交流发电机按采用二极管的数量分为六管交流发电机、八管交流发电机、九管交流发电机和十一管交流发电机。 此外，还有调节器、交流发电机一体的整体式交流发电机和带真空泵的带泵式交流发电机。 分类记录不同类型的交流发电机，并尝试理解各类特点。 帮助学生全面了解交流发电机的分类及特点。 二、交流发电机工作原理 1. 发电原理：利用转子磁场绕组接通直流电时产生磁场，定子绕组切割磁力线产生交流电。 2. 整流原理：通过硅整流器将交流电转换为直流电。 3. 励磁方式：他励与自励。 向交流发电机的磁场绕组供电使其产生磁场称为励磁。 他励：由蓄电池供电； 自励：由发电机自身所发电能供电 当发电机转速很低时,采用他励方式。由于转子上的磁极的剩磁很弱,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,此时必须由蓄电池供给发电机磁场绕组电流,使发电机具有较强的磁场,以使发电机的电动势迅速提高。 当发电机的转速达到一定值后,发电机发电产生的电压达到或超过蓄电池电压,发电机开始向蓄电池充电,同时励磁电流由发电机自己提供,发电机由他励发电转为自励发电。 1. 听讲并记录发电、整流原理。 2. 小组讨论励磁方式的不同及影响。 通过讲解与讨论，深入理解交流发电机的工作原理。 三、交流发电机的构造 1. 普通交流发电机构造：定子、转子、整流器、电刷等。 普通交流发电机主要由转子总成、定子总成、整流器、前后端盖、电刷和电刷架,以及带轮风扇等部件组成。(1)转子总成。转子总成是交流发电机的磁场部分,作用是产生磁场。(2)定子总成。定子总成也称电枢,由定子铁心和定子绕组组成,作用是产生三相交变电动势。(3)整流器。交流发电机整流器的作用是把交流发电机产生的三相交流电转换成直流电输出,它一般由六只整流二极管和散热板组成。(4)前、后端盖。端盖的作用是支承转子总成并封闭内部构造。(5)带轮及风扇。带轮的作用是利用传动带将发动机的转矩传给发电机的转子轴,通常用铸铁制造,利用半圆键装在风扇外侧的轴上,再利用弹垫圈和螺母紧固。 2. 无刷交流发电机构造：无电刷、集电环结构，结构简单，减少故障率。 无刷交流发电机有多种形式,有单爪极式无刷交流发电机、永磁式无刷交流发电机、凸极式无刷交流发电机和具有励磁机的无刷交流发电机等几种。 3. 双爪极式交流发电机：特殊设计的转子磁极。 双爪极式交流发电机优点： ①可做成细长式发电机,从而使之适合各种细长的安装空间 ② 可以使发电机输出更大功率。③比单爪极式交流发电机的轴有效长度增大,提高了比功率,降低了材料消耗，④ 由于缩短了主磁路,磁压降及漏磁减少,定子绕组有效部分占整个绕组长度的比例增大,从而降低了损耗,提高了发电机的效率。 4. 带泵交流发电机：后端带有真空制动助力泵。 1. 观察实物或模型，识别各部分构造。 2. 小组讨论不同构造的特点及优势。 通过实物观察与小组讨论，加深对交流发电机构造的理解。 四、交流发电机型号 展示不同型号的交流发电机，讲解型号识别方法。 根据中华人民共和国汽车行业标准《汽车电气设备产品型号编制方法》(QC/T73-1993)的规定,汽车交流发电机的型号由以下五部分组成: 产品代号 用2或3个汉语大写拼音字母表示,交流发电机的产品代号有JF、JFZ、JFBJFW 四种,分别表示交流发电机、整体式交流发电机(调节器内置)、带泵交流发电机和无刷交流发电机。 电压等级代号用1位阿拉伯数字表示:1表示12V,2表示 24 V。 电流等级代号用1位阿拉伯数字表示,其含义见表1-4。 设计序号 用1、2位阿拉伯数字表示产品设计的先后顺序。 变型代号 交流发电机以调整臂的位置作为变型代号。从驱动端看,Y代表调整臂在右边,代表调整臂在左边,调整臂在中间时不加标记。 记录并尝试识别不同型号的交流发电机。 帮助学生掌握交流发电机型号的识别方法。 五、交流发电机的检测与维修 1. 车上检查：传动带外观、传动带的挠度、有无噪声、导线链接情况、发电机电压测试。 2. 拆卸：安全规范及步骤。 应按以下步骤进行: (1)读出故障码。 (2)拆下蓄电池负极柱上的搭铁电缆接头。 (3)拆下发电机的导线接头或接插器插头。 (4)拆下发电机紧固螺栓和传动带张力调节螺栓,并松开传动带。 (5)取下发电机,用干净棉纱擦净发电机表面的尘土及油污,以便解体与检修。 3. 不解体检测：外观、接线检查。 万用表、示波器、试验台 4. 解体：步骤及注意事项。 (1)普通交流发电机。JF1522A交流发电机解体顺序如下: ① 拆下电刷架的紧固螺钉,取出电刷架组件。 ②拆下接线柱螺母、防护置固定螺钉,取下防护置。 ③ 注意前、后端盖的对位标记,拆下前、后端盖连接螺栓,使装有转子的前端盖与装有定子的后端盖分离。 ④) 将转子夹在台虎钳(钳口应垫软金属板)上,拆下带轮紧固螺母,取下带轮、风扇、隔圈半圆键,使转子与前端盖分离。 ⑤拆下前轴承盖,取出前轴承。⑥拆下整流器组件上的定子绕组线端的连接螺母,使定子与整流器组件分离,取出定子总成 7拆下后端盖上紧固整流器组件的螺栓及电枢接线柱的紧固螺母,取下整流器组件。 (2)整体式交流发电机。JFZ1542型交流发电机的解体顺序如下(图1-51): ① 拆下“B”接线柱螺母及绝缘套。拆下防护罩固定螺钉,取下防护罩。 ② 拆下电刷架总成上的两个螺钉及电压调节器上的三个螺钉,取下电刷架调节器总成。 ③取下带轮固定螺母,取下带轮。 ④ 注意前、后端盖对位标记,拆下前、后端盖连接螺栓上的转子螺母,将前、后端盖及定子 分离。 ⑤从前端盖上取下转子。 发电机分解后,应用压缩空气吹净内部灰尘,并用汽油清洗各部件油污(绕组、电刷组件除外),然后再检修。 注：有的车型的交流发电机有故障时,不能分解修理,必须整体更换。 5. 解体后检修：各部分零件检查。 1　 二极管的检修 2　 转子总成的检修 3　 定子总成的检修 4　 电刷组件的检修 6. 装复：步骤及调整。 7. 装复后检测：功能测试。 8. 注意事项：安全、清洁、规范操作。 1. 观看视频或演示，记录检测与维修步骤。 2. 小组讨论检测与维修中的注意事项。 3. 模拟操作：在虚拟仿真软件上进行练习。 通过视频观看、小组讨论及模拟操作，掌握交流发电机的检测与维修技能。 课堂小结（5分钟） 交流发电机作用：为汽车用电设备供电，并在发动机运转时为蓄电池充电，维持系统电力平衡。 分类方式：按整流器管数（六管至十一管）、励磁方式（他励/自励/永磁）及结构（普通/无刷/双爪极/带泵）区分，适配不同车型需求。 工作原理：转子旋转切割磁感线产生交流电，经二极管整流为直流电，励磁方式包括他励启动、自励维持及剩磁效应。 典型构造：普通型带电刷需维护，无刷型减少磨损，双爪极式提升磁场利用率，带泵型集成液压功能（如制动助力）。 维修流程：从车上电压/指示灯检查开始，不解体检测外观与皮带，解体后检修绕组、电刷等部件，装复后需空载电压测试验证性能。 1. 回顾本节课所学内容，总结学习收获。 2. 思考问题，并尝试回答。 3. 提出问题和建议，与教师和同学交流想法。 帮助学生巩固本节课所学内容，了解学生的学习情况和反馈，为后续教学提供调整和改进的依据。 作业布置 1. 绘制交流发电机的结构图，并标注各部分名称。 2. 描述交流发电机的工作原理，包括发电原理、整流原理及励磁方式。 3. 模拟检测一台故障交流发电机，并写出检测步骤及可能的故障原因。 板书设计 四、型号识别 展示不同型号，讲解识别方法 五、检测与维修 1. 车上检查 2. 拆卸与不解体检测 3. 解体、检修与装复 4. 注意事项 第三节 交流发电机 一、作用与分类 1. 作用 2. 分类：普通、无刷、带泵等 二、工作原理 1. 发电原理 2. 整流原理 3. 励磁方式：他励、自励 三、构造 1. 普通交流发电机构造 2. 无刷交流发电机构造 3. 双爪极式、带泵式 教学反思 本节课通过直观展示、讲解、讨论、模拟操作等多种教学方式，帮助学生全面掌握了交流发电机的相关知识。但在实际教学过程中，发现部分学生对复杂的励磁方式理解不够深入，需要在今后的教学中加强引导与练习。同时，虚拟仿真软件的使用大大提高了学生的学习兴趣与实践能力，值得在今后的教学中继续推广。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$