技工院校實(shí)訓(xùn)課教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

陳垚 周長穩(wěn)

摘要：本文對大眾桑塔納轎車JFZ1913Z 整體式硅整流發(fā)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部電路進(jìn)行了介紹，闡述了發(fā)電機(jī)拆裝與零部件性能檢測的教學(xué)目標(biāo)與重難點(diǎn)及學(xué)情分析，并進(jìn)行了整體構(gòu)思與設(shè)計(jì)，著重對發(fā)電機(jī)零部件性能的檢測做了全面的分析，并對整流橋及電壓調(diào)節(jié)器各接腳的定義進(jìn)行了標(biāo)注；另外，對發(fā)電機(jī)整體性能的檢測做了介紹。學(xué)生或在職維修技師通過本文系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，能夠達(dá)到正確維護(hù)與檢修汽車發(fā)電機(jī)的本領(lǐng)。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；拆裝與檢測；實(shí)訓(xùn)；教學(xué)模式；設(shè)計(jì)

中圖分類號： G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

汽車發(fā)電機(jī)是汽車兩大供電電源之一，同時(shí)也是汽車充電系統(tǒng)中的核心部件，是全車電氣設(shè)備正常工作不可缺少的供電設(shè)備。汽車發(fā)電機(jī)檢修屬汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程教學(xué)中的重要內(nèi)容，其教學(xué)內(nèi)容通常分為兩大部分，即發(fā)電機(jī)拆裝與發(fā)電機(jī)零部件性能檢測。

由于汽車發(fā)電機(jī)的工作原理應(yīng)用了電磁、電子與整流等技術(shù)，對于技工院校汽修專業(yè)的學(xué)生來說理解其工作原理難度較大，通常也是這門課程的任課教師很難把握的部分。因此，本文作者通過查閱相關(guān)資料以及平時(shí)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)積累，總結(jié)出發(fā)電機(jī)的拆裝與零部件性能檢測的教學(xué)模式，能夠解決學(xué)生難以掌握發(fā)電機(jī)檢修的這一困惑，僅供同行教學(xué)中參考。

本文以桑塔納2000 轎車的JFZ1913Z 整體式硅整流發(fā)電機(jī)為例，對教學(xué)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)如下。

1 發(fā)電機(jī)拆裝與零部件性能檢測的教學(xué)目標(biāo)與重點(diǎn)難點(diǎn)

桑塔納2000 轎車裝配的整體式硅整流發(fā)電機(jī)， 內(nèi)裝有11 只二極管（圖1）。其中包括3 對三相繞組輸出端與接地端之間的整流二極管；1 對三相繞組中性點(diǎn)與搭鐵端之間的整流二極管；另外還有3 個(gè)勵(lì)磁二極管，分別與負(fù)整流二極管組成整流電路[1]。電壓調(diào)節(jié)器采用全集成式結(jié)構(gòu)，與發(fā)電機(jī)炭刷支架做成一體。其外部接線圖如圖2 所示[2]。

（1）教學(xué)目標(biāo)：能夠識別發(fā)電機(jī)銘牌上的含義；能夠運(yùn)用適當(dāng)?shù)墓ぞ邔Πl(fā)電機(jī)進(jìn)行規(guī)范地分解；能夠掌握發(fā)電機(jī)各零部件的作用與工作原理；能夠用萬用表快速測量與判別各零部件的好壞與性能。

（2）教學(xué)重點(diǎn)：發(fā)電機(jī)各零部件的拆卸與組裝。

（3）教學(xué)難點(diǎn)：發(fā)電機(jī)的組裝與零部件性能檢測及判別。本課程教學(xué)對象為技工院校初中起點(diǎn)的高二年級下半學(xué)期的汽修專業(yè)學(xué)生，已經(jīng)學(xué)習(xí)過電工電子基礎(chǔ)及電路分析、汽車構(gòu)造等課程。學(xué)生對于汽車總體構(gòu)造與行駛原理有了系統(tǒng)的認(rèn)識，掌握了電路基本原理和基本器件原理，已經(jīng)具備學(xué)習(xí)汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程的基礎(chǔ)。

2 教學(xué)整體構(gòu)思與設(shè)計(jì)

2.1 課前設(shè)備、儀器和工量具的準(zhǔn)備

為了能夠順利完成發(fā)電機(jī)拆裝與零部件性能檢測方面的教學(xué)任務(wù)，必須做好課前準(zhǔn)備工作，需要的設(shè)備、儀器和工量具如表1 所示。

2.2 將學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)操指導(dǎo)

將班級學(xué)生按學(xué)號分成2 個(gè)大組，如單號為A 大組，雙號為B 大組。每大組分別由1 位老師進(jìn)行實(shí)操指導(dǎo)，每2 位同學(xué)為1個(gè)小組，2 個(gè)小組（4 人）在一個(gè)工位上進(jìn)行實(shí)操練習(xí)。

2.3 發(fā)電機(jī)拆裝與零部件性能檢測考核時(shí)間與評分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置

發(fā)電機(jī)拆裝與零部件性能檢測實(shí)操練習(xí)與實(shí)操考核應(yīng)分2 次進(jìn)行，即實(shí)操練習(xí)（分解與檢測）為2 節(jié)課（90 min）；實(shí)操考核（檢測與組裝）為2 節(jié)課（90 min）?？筛鶕?jù)學(xué)期課程授課計(jì)劃，課程安排由教師自己把控。發(fā)電機(jī)拆裝與零部件性能檢測考核時(shí)間與評分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置如表2 所示。

3 發(fā)電機(jī)的拆卸（分解）與組裝

發(fā)電機(jī)的拆卸需要按照規(guī)定的操作流程進(jìn)行，規(guī)范操作流程如下：① 拆卸發(fā)電機(jī)后罩蓋；②拆卸電壓調(diào)節(jié)器；③拆卸前后端蓋緊固螺釘；④分解前后端蓋；⑤拆卸皮帶輪緊固螺母，取下皮帶輪、風(fēng)扇葉與墊片及半圓鍵；⑥用三爪拉馬從轉(zhuǎn)子軸上取下前端蓋；⑦用100 W 電烙鐵溶解整流橋上的定子線圈的4 個(gè)引出線；⑧取下定子總成；⑨拆卸整流橋固定螺釘并、取下整流橋；⑩拆卸后端蓋上的濾波電容器固定螺釘，并取下電容器[3]。

發(fā)電機(jī)的組裝按拆卸的相反順序完成，時(shí)間分配和評分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置與拆卸一樣（45 min）。組裝時(shí)需要注意的是整流橋及定子線圈與后端蓋之間的固定位置。

4 發(fā)電機(jī)零部件性能檢測

4.1 磁場繞組（轉(zhuǎn)子繞組）檢測

磁場繞組檢測包含繞組電阻值的檢測與繞組絕緣性能的檢測（圖3）。磁場繞組電阻值一般為2.5 ～ 4.0 Ω，屬正常。磁場繞組絕緣性能檢測為無窮大，屬正常[4]。

注意事項(xiàng)：對于發(fā)電機(jī)磁場繞組對搭鐵短路故障的檢測，萬用表往往不能檢測出相應(yīng)的短路故障點(diǎn)，通常需要采用220.00 V交流試燈進(jìn)行檢測（圖4）。

4.2 定子繞組檢測

定子繞組檢測包含定子繞組電阻值檢測與絕緣性能檢測（圖5）。定子繞組電阻值應(yīng)小于0.1 Ω；絕緣性能檢測為無窮大，屬正常[5]。

4.3 整流橋檢測

整流橋電阻值的檢測，其實(shí)就是對正負(fù)整流硅二極管的性能的檢測。如果采用指針式萬用表對硅二極管電阻值進(jìn)行檢測，則需要選擇“R×1”擋位，檢測的數(shù)值為導(dǎo)通電阻。正常情況下，正向電阻通常為8.0 ～ 10.0 Ω，反向電阻值為無窮大[6]（圖6）。

不過，現(xiàn)在職業(yè)院校電工電子實(shí)驗(yàn)室普遍采用數(shù)字式萬用表對電子元器件性能進(jìn)行檢測。用數(shù)字式萬用表檢測硅二極管，是測量二極管的正向?qū)妷?，通常硅二極管的導(dǎo)通電壓為0.45 ～ 0.80 V。整體式硅整流發(fā)電機(jī)整流橋上，正（陽性）、負(fù)（陰性）硅二極管正向?qū)妷旱臋z測數(shù)值如圖7 所示。整體式硅整流發(fā)電機(jī)整流橋端子定義如圖8 所示。

4.4 濾波電容器檢測

該款發(fā)電機(jī)配備的濾波電容器型號為100.00 V ×2.2 μF，主要用于濾波與防止電磁干擾。如圖9 所示，濾波電容器性能檢測實(shí)際結(jié)果為1.1 nF，明顯異常。

4.5 電壓調(diào)節(jié)器性能檢測

該款發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器為晶體管式電壓調(diào)節(jié)器，就是利用1個(gè)三極管對發(fā)電機(jī)磁場繞組的激磁電流進(jìn)行控制，以此來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出電壓維持在一定的范圍內(nèi)（13.50 ～ 14.50 V），保持恒定。其接線端子定義如圖10 所示。晶體管式電壓調(diào)節(jié)器工作原理為：①將晶體三極管作為一只開關(guān)串聯(lián)在發(fā)電機(jī)的激磁電路中；②根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出電壓的高低，控制晶體三極管的導(dǎo)通和截止；③調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的激磁電流；④使發(fā)電機(jī)輸出電壓保持穩(wěn)定。電壓調(diào)節(jié)器的檢測，就相當(dāng)于三極管的檢測，檢測方法如圖11 所示。

4.6 發(fā)電機(jī)炭刷長度檢測

發(fā)電機(jī)炭刷的長度正常值為13.0 mm，使用極限為5.0 mm。炭刷可以通過游標(biāo)卡尺或鋼直尺進(jìn)行測量。

4.7 轉(zhuǎn)子滑環(huán)表面磨損的檢查

檢查滑環(huán)表面是否有傷痕，并用卡尺測量。若磨損傷痕深度超過0.2 mm 時(shí)，則應(yīng)更換。

4.8 發(fā)電機(jī)軸承檢查

該款發(fā)電機(jī)前端蓋軸承型號為6201，后端蓋軸承型號為6203。對軸承的檢查，主要看旋轉(zhuǎn)時(shí)是否有異響；另外，檢查軸承內(nèi)外圈是否存在松曠。通常用左手的食指與大拇指捏住軸承的內(nèi)圈，右手捏住外圈晃動(dòng)，如果能夠晃動(dòng)，說明軸承存在嚴(yán)重磨損，需要更換。

5 發(fā)電機(jī)整體性能檢測

發(fā)電機(jī)整體性能檢測，就是利用萬用表對發(fā)電機(jī)進(jìn)行不解體的檢測。通常采用指針式萬用表的“R×1”擋位可以測量。將紅色表筆接電樞接線柱（B+），黑色表筆接發(fā)電機(jī)外殼，其正向電阻值為40.0 Ω 左右，反向?yàn)闊o窮大；將紅色表筆接D+ 接線柱，黑色表筆接發(fā)電機(jī)外殼，其正向電阻值為50.0 Ω 左右，反向?yàn)闊o窮大。如果測量結(jié)果如前述，則說明發(fā)電機(jī)內(nèi)部整流元件沒有問題。

6 課程小結(jié)

對于發(fā)電機(jī)拆裝與零部件性能檢測的教學(xué)設(shè)計(jì)是從課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的情況入手的，教學(xué)設(shè)計(jì)本著以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)。在教學(xué)過程中鼓勵(lì)學(xué)生多動(dòng)手，勤思考，激發(fā)學(xué)生的好奇心，在求知欲的推動(dòng)下調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

學(xué)生通過分解觀察發(fā)電機(jī)內(nèi)部構(gòu)造、分析工作原理、焊接定子繞組引出線和零部件性能檢測等，再通過發(fā)電機(jī)零部件的組裝，循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)了發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理、組裝技巧與檢測知識。這為今后學(xué)習(xí)及步入工作崗位后，從事汽車電氣系統(tǒng)維修相關(guān)工作打下良好基礎(chǔ)。

課程結(jié)束后，必須安排值日生對使用的實(shí)訓(xùn)教室場地進(jìn)行5S 整理，包括工作臺、課桌椅、設(shè)備、儀器和工量具的收集、整理和擺放，以及地面的衛(wèi)生清理等。

7 結(jié)束語

本文在課堂中較全面地介紹了大眾桑塔納轎車發(fā)電機(jī)零部件性能檢測的方法，并給出了相關(guān)檢測數(shù)據(jù)，且對整流橋、電壓調(diào)節(jié)器電路上的各端子含義進(jìn)行了標(biāo)注。另外，對發(fā)電機(jī)整體性能的檢測給予了參考數(shù)據(jù)。本文中很多知識點(diǎn)都是與電工電子技術(shù)息息相關(guān)，在汽車電氣系統(tǒng)維修教材與汽車維修手冊上是見不到的，這也是作者寫這篇文章的主要目的。另外，通過本課程的教學(xué)模式設(shè)計(jì)，有效地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與動(dòng)手能力。

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作者簡介：

陳垚，本科，講師，研究方向?yàn)殡娮与姎饧夹g(shù)教育。

周長穩(wěn)，本科，講師，研究方向?yàn)殡姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化。