汽车交流发电机的电压调节器(上)

amnic · 发表于 2009-2-3 14:41:42

　　由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱动旋转的，且发动机和交流发电机的速比为1．7～3，因此交流发电机转子的转速变化范围非常大，这样将引起发电机的输出电压发生较大变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电机必须配用电压调节器，使其输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。

一、电压调节器的分类

　　1．交流发电机电压调节器按工作原理可分为：
　　（1）触点式电压调节器
　　触点式电压调节器应用较早，这种调节器触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯性，电压调节精度低，触点易产生火花，对无线电干扰大，可靠性差，寿命短，现已被淘汰。
　　（2）晶体管调节器
　　随着半导体技术的发展，采用了晶体管调节器。其优点是：三极管的开关频率高，且不产生火花，调节精度高，还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点，现广泛应用于东风、解放及多种中低档车型。
　　（3）集成电路调节器
　　集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点外，还具有超小型，安装于发电机的内部（又称内装式调节器），减少了外接线，并且冷却效果得到了改善，现广泛应用于桑塔纳。奥迪等多种轿车车型上。
　　（4）电脑控制调节器
　　电脑控制调节器是现在轿车采用的一种新型调节器，由电负载检测仪测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，然后由发动机电脑控制发电机电压调节器，适时地接通和断开磁场电路，即能可靠地保证电器系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性。如上海别克、广州本田等轿车发电机上使用了这种调节器。

　　2．电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式可分为：
　　（1）内搭铁型调节器：适合于与内搭铁型交流发电机所匹配的电子调节器称为内搭铁型调节器；
　　（2）外搭铁型调节器：适合于与外搭铁型交流发电机所匹配的电子调节器称为外搭铁型调节器。
　　在使用过程中，对于晶体管调节器，最好使用汽车说明书中指定的调节器，如果采用其他型号替代，除标称电压等规定参数与原调节器相同外，代用调节器必须与原调节器的搭铁形式相同，否则，发电机可能由于励磁电路不通而不能正常工作。对于集成电路调节器，必须是专用的，是不能替代的。

二、电压调节器的调压原理

　　由交流发电机的工作原理我们知道，交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值
　　　　　　　　　　　　　Eφ==CeФn（V）
　　这里Ce为发电机的结构常数，n为转子转速，Ф为转子的磁极磁通，也就是说交流发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正比。
　　当转速升高时，Eφ增大，输出端电压UB升高，当转速升高到一定值时（空载转速以上），输出端电压达到极限，要想使发电机的输出电压UB不再随转速的升高而上升，只能通过减小磁通Ф来实现。又磁极磁通Ф与励磁电流If成正比，减小磁通Ф也就是减小励磁电流If。
　　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If来减小磁通Ф，使发电机的输出电压UB保持不变。
　　触点式电压调节器通过触点开闭，接通和断开磁场电路，来改变磁场电流If大小；晶体管调节器、集成电路调节器等利用大功率三极管的导通和截止，接通和断开磁场电路，来改变磁场电流If大小。

三、电子调节器结构与工作原理

　　电子调节器有多种型式，其电路个不相同，但一般采用整体封装型式，不可拆卸，不能维修，只能整体更换。
　　这里向大家介绍电子调节器的基本电路，实际电路要复杂的多，但工作原理可用基本电路工作原理去理解。

　　1．外搭铁型电子调节器的基本电路
　　晶体管调节器又称为电子调节器，图2－29所示为外搭铁型电子调节器的基本电路：基本电路是由三只电阻R1、R2 、R3，两只三极管VT1、VT2，一只稳压二极管VS和一只二极管VD组成。

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　　电阻R3既是VT1的分压电阻，又是VT2的负载电阻
　　电阻R1和R2组成一个分压器，分压器R1、R2两端的电压为发电机电压UB，R1上得分压为：
　　VT2是大功率三极管（NPN型），和发电机的磁场绕组串联，起开关作用，用来接通与切断发电机的励磁电路；
　　VT1是小功率三极管（NPN型），用来放大控制信号；
　　VD是续流二极管；磁场绕组由接通转为断开状态时（F端为+，B端为－），经二极管 VD构成放电回路，防止三极管VT2被击穿损坏
　　稳压管VS是感受元件，串联在VT1的基极电路中，并通过VT1的发射结并联于分压电阻R1的两端，以感受发电机的输出电压；
　　UR1电压加在稳压管VS上，R1的阻值是这样确定的,当发电机输出电压UB达到规定的调整值时（如桑塔纳为13．5—14．SV），UR1电压正好等于稳压管VS的反向击穿电压。

　　2．外搭铁式电子节器的工作原理　　　　　　　　　　　　　

　　（1）点火开关SW接通，发电机电压UB＜蓄电池电动势时,VT1截止，VT2导通，蓄电池直接供电到磁场绕组。
　　磁场绕组电路为：
　　蓄电池正极→磁场绕组→调节器Ｆ接柱→三极管VT2→调节器Ｅ接柱→搭铁→蓄电池负极。
　　发电机电压随转速升高而升高。发电机他励
　　(2) 发电机电压虽然升高,但如果蓄电池电动势＜发电机输出电压UB<调节上限时,VT1继续截止，VT2继续导通，发电机自励且开始对外供电。
　　磁场绕组电路为：
　　发电机正极→磁场绕组→调节器Ｆ接柱→三极管VT2→调节器Ｅ→搭铁→发电机负极。
　　发电机电压随转速升高而继续升高。
　　(3)当发电机电压升高到等于调节上限U2时，调节器开始工作。
　　电阻R1、R2分压，UR1=UVS+Ube1，VS导通，VT1导通，VT2截止，磁场电路被切断，发电机输出电压迅速下降。
　　当发电机电压下降到等于调节下限U1时
　　电阻R1、R2分压减小，当UR1＜UW+Ube1，VS截止，VT1截止，VT2重新导通，磁场电路重新被接通，发电机电压上升。
　　发电机电压升到调节上限时，VT2就截止，磁场电路被切断，输出电压下降；降到等于调节下限U1时，磁场电路被接通，发电机电压上升，周而复始，发电机输出电压被控制在一定范围内。
　　配装电子调节器的发电机的输出电压上限U2和下限U1的差值很小，所以发电机的输出电压波动非常小，再加上电容的滤波，所以发电机的输出电压很稳定。
　　内搭铁式电子调节器基本电路见图3-30。原理与外搭铁式类似。

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