技工院校实训课教学模式的设计

陈垚 周长稳

摘要：本文对大众桑塔纳轿车JFZ1913Z 整体式硅整流发电机的内部结构与外部电路进行了介绍，阐述了发电机拆装与零部件性能检测的教学目标与重难点及学情分析，并进行了整体构思与设计，着重对发电机零部件性能的检测做了全面的分析，并对整流桥及电压调节器各接脚的定义进行了标注；另外，对发电机整体性能的检测做了介绍。学生或在职维修技师通过本文系统地学习，能够达到正确维护与检修汽车发电机的本领。

关键词：发电机；拆装与检测；实训；教学模式；设计

中图分类号： G712 文献标识码：A

0 引言

汽车发电机是汽车两大供电电源之一，同时也是汽车充电系统中的核心部件，是全车电气设备正常工作不可缺少的供电设备。汽车发电机检修属汽车电气设备构造与维修课程教学中的重要内容，其教学内容通常分为两大部分，即发电机拆装与发电机零部件性能检测。

由于汽车发电机的工作原理应用了电磁、电子与整流等技术，对于技工院校汽修专业的学生来说理解其工作原理难度较大，通常也是这门课程的任课教师很难把握的部分。因此，本文作者通过查阅相关资料以及平时的教学经验积累，总结出发电机的拆装与零部件性能检测的教学模式，能够解决学生难以掌握发电机检修的这一困惑，仅供同行教学中参考。

本文以桑塔纳2000 轿车的JFZ1913Z 整体式硅整流发电机为例，对教学模式进行设计如下。

1 发电机拆装与零部件性能检测的教学目标与重点难点

桑塔纳2000 轿车装配的整体式硅整流发电机， 内装有11 只二极管（图1）。其中包括3 对三相绕组输出端与接地端之间的整流二极管；1 对三相绕组中性点与搭铁端之间的整流二极管；另外还有3 个励磁二极管，分别与负整流二极管组成整流电路[1]。电压调节器采用全集成式结构，与发电机炭刷支架做成一体。其外部接线图如图2 所示[2]。

（1）教学目标：能够识别发电机铭牌上的含义；能够运用适当的工具对发电机进行规范地分解；能够掌握发电机各零部件的作用与工作原理；能够用万用表快速测量与判别各零部件的好坏与性能。

（2）教学重点：发电机各零部件的拆卸与组装。

（3）教学难点：发电机的组装与零部件性能检测及判别。本课程教学对象为技工院校初中起点的高二年级下半学期的汽修专业学生，已经学习过电工电子基础及电路分析、汽车构造等课程。学生对于汽车总体构造与行驶原理有了系统的认识，掌握了电路基本原理和基本器件原理，已经具备学习汽车电气设备构造与维修课程的基础。

2 教学整体构思与设计

2.1 课前设备、仪器和工量具的准备

为了能够顺利完成发电机拆装与零部件性能检测方面的教学任务，必须做好课前准备工作，需要的设备、仪器和工量具如表1 所示。

2.2 将学生分组进行实操指导

将班级学生按学号分成2 个大组，如单号为A 大组，双号为B 大组。每大组分别由1 位老师进行实操指导，每2 位同学为1个小组，2 个小组（4 人）在一个工位上进行实操练习。

2.3 发电机拆装与零部件性能检测考核时间与评分标准设置

发电机拆装与零部件性能检测实操练习与实操考核应分2 次进行，即实操练习（分解与检测）为2 节课（90 min）；实操考核（检测与组装）为2 节课（90 min）。可根据学期课程授课计划，课程安排由教师自己把控。发电机拆装与零部件性能检测考核时间与评分标准设置如表2 所示。

3 发电机的拆卸（分解）与组装

发电机的拆卸需要按照规定的操作流程进行，规范操作流程如下：① 拆卸发电机后罩盖；②拆卸电压调节器；③拆卸前后端盖紧固螺钉；④分解前后端盖；⑤拆卸皮带轮紧固螺母，取下皮带轮、风扇叶与垫片及半圆键；⑥用三爪拉马从转子轴上取下前端盖；⑦用100 W 电烙铁溶解整流桥上的定子线圈的4 个引出线；⑧取下定子总成；⑨拆卸整流桥固定螺钉并、取下整流桥；⑩拆卸后端盖上的滤波电容器固定螺钉，并取下电容器[3]。

发电机的组装按拆卸的相反顺序完成，时间分配和评分标准设置与拆卸一样（45 min）。组装时需要注意的是整流桥及定子线圈与后端盖之间的固定位置。

4 发电机零部件性能检测

4.1 磁场绕组（转子绕组）检测

磁场绕组检测包含绕组电阻值的检测与绕组绝缘性能的检测（图3）。磁场绕组电阻值一般为2.5 ～ 4.0 Ω，属正常。磁场绕组绝缘性能检测为无穷大，属正常[4]。

注意事项：对于发电机磁场绕组对搭铁短路故障的检测，万用表往往不能检测出相应的短路故障点，通常需要采用220.00 V交流试灯进行检测（图4）。

4.2 定子绕组检测

定子绕组检测包含定子绕组电阻值检测与绝缘性能检测（图5）。定子绕组电阻值应小于0.1 Ω；绝缘性能检测为无穷大，属正常[5]。

4.3 整流桥检测

整流桥电阻值的检测，其实就是对正负整流硅二极管的性能的检测。如果采用指针式万用表对硅二极管电阻值进行检测，则需要选择“R×1”挡位，检测的数值为导通电阻。正常情况下，正向电阻通常为8.0 ～ 10.0 Ω，反向电阻值为无穷大[6]（图6）。

不过，现在职业院校电工电子实验室普遍采用数字式万用表对电子元器件性能进行检测。用数字式万用表检测硅二极管，是测量二极管的正向导通电压，通常硅二极管的导通电压为0.45 ～ 0.80 V。整體式硅整流发电机整流桥上，正（阳性）、负（阴性）硅二极管正向导通电压的检测数值如图7 所示。整体式硅整流发电机整流桥端子定义如图8 所示。

4.4 滤波电容器检测

该款发电机配备的滤波电容器型号为100.00 V ×2.2 μF，主要用于滤波与防止电磁干扰。如图9 所示，滤波电容器性能检测实际结果为1.1 nF，明显异常。

4.5 电压调节器性能检测

该款发电机电压调节器为晶体管式电压调节器，就是利用1个三极管对发电机磁场绕组的激磁电流进行控制，以此来调节发电机的输出电压维持在一定的范围内（13.50 ～ 14.50 V），保持恒定。其接线端子定义如图10 所示。晶体管式电压调节器工作原理为：①将晶体三极管作为一只开关串联在发电机的激磁电路中；②根据发电机输出电压的高低，控制晶体三极管的导通和截止；③调节发电机的激磁电流；④使发电机输出电压保持稳定。电压调节器的检测，就相当于三极管的检测，检测方法如图11 所示。

4.6 发电机炭刷长度检测

发电机炭刷的长度正常值为13.0 mm，使用极限为5.0 mm。炭刷可以通过游标卡尺或钢直尺进行测量。

4.7 转子滑环表面磨损的检查

检查滑环表面是否有伤痕，并用卡尺测量。若磨损伤痕深度超过0.2 mm 时，则应更换。

4.8 发电机轴承检查

该款发电机前端盖轴承型号为6201，后端盖轴承型号为6203。对轴承的检查，主要看旋转时是否有异响；另外，检查轴承内外圈是否存在松旷。通常用左手的食指与大拇指捏住轴承的内圈，右手捏住外圈晃动，如果能够晃动，说明轴承存在严重磨损，需要更换。

5 发电机整体性能检测

发电机整体性能检测，就是利用万用表对发电机进行不解体的检测。通常采用指针式万用表的“R×1”挡位可以测量。将红色表笔接电枢接线柱（B+），黑色表笔接发电机外壳，其正向电阻值为40.0 Ω 左右，反向为无穷大；将红色表笔接D+ 接线柱，黑色表笔接发电机外壳，其正向电阻值为50.0 Ω 左右，反向为无穷大。如果测量结果如前述，则说明发电机内部整流元件没有问题。

6 课程小结

对于发电机拆装与零部件性能检测的教学设计是从课程的教学目标、教学内容和学生的情况入手的，教学设计本着以学生为主体、教師为主导。在教学过程中鼓励学生多动手，勤思考，激发学生的好奇心，在求知欲的推动下调动学生的学习积极性。

学生通过分解观察发电机内部构造、分析工作原理、焊接定子绕组引出线和零部件性能检测等，再通过发电机零部件的组装，循序渐进地学习了发电机结构原理、组装技巧与检测知识。这为今后学习及步入工作岗位后，从事汽车电气系统维修相关工作打下良好基础。

课程结束后，必须安排值日生对使用的实训教室场地进行5S 整理，包括工作台、课桌椅、设备、仪器和工量具的收集、整理和摆放，以及地面的卫生清理等。

7 结束语

本文在课堂中较全面地介绍了大众桑塔纳轿车发电机零部件性能检测的方法，并给出了相关检测数据，且对整流桥、电压调节器电路上的各端子含义进行了标注。另外，对发电机整体性能的检测给予了参考数据。本文中很多知识点都是与电工电子技术息息相关，在汽车电气系统维修教材与汽车维修手册上是见不到的，这也是作者写这篇文章的主要目的。另外，通过本课程的教学模式设计，有效地提高了学生学习的积极性与动手能力。

【参考文献】

[1] 刘静， 陈林山. 汽车电气系统维修[M]. 西安： 西安交通大学出版社，2017.

[2] 周建平. 汽车电气设备构造与维修. 第三版[M]. 北京： 人民交通出版社，2014.

[3] 朱彩云， 张忠伟. 汽车电气与电子控制系统检修[M]. 北京： 机械工业出版社，2010.

[4] 李俊玲， 周旭. 汽车电气设备的构造与检修[M]. 北京： 人民邮电出版社，2010.

[5] 周双斌， 刘红， 冯淑波. 汽车电气设备构造与维修[M]. 长春： 东北师范大学出版社，2011.

[6] 张朝许， 李永康. 汽车电气设备构造与维修[M]. 成都： 西南交通大学出版社，2014.

作者简介：

陈垚，本科，讲师，研究方向为电子电气技术教育。

周长稳，本科，讲师，研究方向为电气工程及其自动化。