发电机的电压调节器

09-17
发电机的电压调节器

汽车上的发电机是由发动机 通过风扇皮带驱动旋转的,由于发动机 工作时的转速在很宽的范围内变化,使发电机的转速随之变化,发电机的电压也将在很宽的范围内变化。汽车用电设备的工作电压和对蓄电池的充电电压是恒定的,一般为12V、24V或6V。为此,要求在发动机 工作时,发电机的输出电压也保持恒定,以便保证用电设备和蓄电池正常工作。因此,汽车上使用的发电机,必须配电压调节器,以便在发电机转速变化时,保持发电机端电压恒定。发电机工作时,电压调节器在发电机电压超过一定值以后,通过调节经过励磁绕组的电流强度来调节磁场磁通的方法 ,在发电机转速变化时,保持其端电压为规定值。发电机的调节电压一般为13.5~14.5V(或13.8~14.8V)。电压调节器有触点振荡式电压调节器、晶体管电压调节器和集成电路电压调节器等多种形式。

1.触点振荡式电压调节器

触点振荡式电压调节器简称为触点式电压调节器,是一种机械式电压调节器,它包括单级触点式电压调节器、双级触点式电压调节器和具有充电继电器的触点式电压调节器等多种形式。其基本原理 都是以发电机的转速为基础,通过改变触点的开闭时间,改变励磁电流,维持发电机电压的恒定。由于触点振荡式电压调节器存在体积大、触点易烧蚀、机械惯性大、被调电压起伏幅度大等缺点,已逐步被晶体管和集成电路电子电压调节器所取代。

2.晶体管电压调节器

晶体管电压调节器利用晶体管的开关作用,控制发电机励磁电路的通、断,调节励磁电流和磁极磁通,在发电机转速超过一定数值以后维持发电机电压恒定。CA1091型汽车发电机上配用的晶体管电压调节器电路原理 图。

晶体管电压调节器工作原理 :

接通点火开关,蓄电池的电压作用于发电机的磁场接线柱“F”,并经调节器的“+”端作用于分压器 R1、R2 的两端,使稳压管 VS1 承受反向电压。由于作用于分压器两端的电压是蓄电池的电压,低于发电机的调节电压,使作用于稳压管 VS2 两端的电压也低于它的反向击穿电压,稳压管 VS2 截止,三极管 VT1 也截止。“b”点的电位接近电源电位,使二极管 VD2、三极管 VT2、VT3 导通,接通发电机励磁绕组的电路,发电机建立磁场,开始发电。随着发电机转速升高,发电机电压上升,作用于分压器的电压及稳压管两端的反向电压升高。当发电机电压略高于规定的调节电压时,稳压管VS2被反向击穿而导通,三极管 VT1 也导通。VT1 导通后,“b”点的电位降低到接近零电位,于是二极管 VD2 及三极管 VT2、VT3 截止,切断发电机励磁绕组的电路,发电机的励磁电流中断,磁场迅速消失,发电机电压下降。发电机电压下降到略低于规定的调节电压时,稳压管 VS2 已截止,发电机电压又上升,如此反复使发电机转速变化时,发电机电压保持恒定。

可见,晶体管电压调节器在发动机 工作时,由电阻 R1、R2 组成 的分压器感受发电机电压的变化,利用稳压管和晶体三极管的开关作用控制发电机励磁电路的通断,调节发电机的励磁电流和磁极磁通,在发电机转速超过一定值后保持发电机电压恒定。

3.集成电路电压调节器

集成电路电压调节器的组成 和工作原理 与晶体管电压调节器相似,但集成电路调节器中的所有元件都制作在同一个半导体基片上,形成一个独立的、相互不可分割的电子电路。集成电路调节器具有体积小、工作可靠、无需维护等特点 ,在现代汽车上应用十分广泛。由于集成电路调节器体积小巧、外部结构十分简单,它可以安装在发电机的内部或安装在发电机的壳体上,与发电机组成 一个完整的充电系统,简化了充电系统的结构。安装在发电机内部的调节器,称为内装式调节器。具有内装式调节器的发电机和调节器安装在发电机壳体上的发电机都称为整体式交流发电机。桑塔纳轿车上采用的整体式交流发电机的结构图

例子:

桑塔纳轿车

桑塔纳轿车采用JFZ1913Z和JFZ1813Z整体式外搭铁十一管交流发电机,额定功率为1.2kW。发电机共有2个接线柱,输出接线柱直接与蓄电池正极相连对外供电;磁场接线柱通过二极管、充电指示灯、熔断器和点火开关与蓄电池正极连接,为发电机提供它激电流、控制充电指示灯。调节器采用发电机电压检测 法,通过3个端子分别与发电机的励磁二极管输出端、电刷和壳体连接。电路原理 图。

工作过程如下:

接通点火开关,蓄电池通过点火开关、熔断器、充电指示灯、二极管给发电机提供它激电流和为调节器检测 控制部分提供电压。由于蓄电池电压低于调节器的调节电压上限值,调节器使励磁电路接通,同时充电指示灯亮。它激电路和充电指示灯电路为:

蓄电池正极→点火开关→熔断器→充电指示灯→二极管→励磁绕组→调节器→搭铁→蓄电池负极。

随着发动机 转速升高,当发电机端电压超过蓄电池的端电压时,发电机开始自激并给负载供电,给蓄电池充电,并为调节器检测 控制部分提供电压。充电指示灯因两端的电压几乎为零而熄灭,指示发电机正常工作。如果发电机端电压还未升高到调节器的调节电压上限值,则调节器使励磁电路接通。发电机自励电路为:发电机定子绕组→励磁二极管→励磁绕组→调节器→搭铁→负极管→发电机定子绕组。当发电机端电压高于调节器的调节电压上限值时,调节器使励磁电路断开,发电机磁通减弱,端电压降低;当发电机端电压低于调节器的调节电压下限值时,调节器又使励磁电路接通,发电机电压上升。如此循环,调节器不断控制励磁电路通断,维持发电机端电压不超过调节器调节电压。

与充电指示灯串联的二极管的作用是:在发电机端电压高于蓄电池端电压时,保证发电机不通过励磁二极管和充电指示灯对外供电,以免充电指示灯亮给驾驶人造成错觉,以及励磁二极管过载损坏。

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来源:智能汽车网
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