第3章交流发电机4.ppt

第3章交流发电机与电压调节器,第3章交流发电机与电压调节器本章重点3.1 硅整流发电机的类型与构造3.2 交流发电机的工作原理及特性3.3 实用新 型交流发电机3.4 交流发 电机的电压调节器3.5 汽车电 源系统的保护电路本 章 小结自 测 题,第3章交流发电机与电压调节器,本章重点1、了解交流发电机的功用、分类；、掌握发电机的结构、工作原理及检测维修方法；、掌握汽车充电系的组成、电路及检测维修方法；、了解调节器的工作原理；、掌握调节器的检测方法,第3章交流发电机与电压调节器,发电机是汽车电器系统的主要电源，与电压调节器互相配合工作，对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电。现代汽车上应用的都是交流发电机，经过硅整流器整流以后变成直流向用电设备供电。,第3章交流发电机与电压调节器,3.1 硅整流发电机的类型与构造 汽车用发电机可分为：直流发电机和交流发电机 目前汽车采用三相交流发电机，内部带有二极管整流电路，将交流电整流为直流电，所以，汽车交流发电机输出的是直流电。,第3章交流发电机与电压调节器,早期使用的是直流发电机，它是靠换向器将电枢绕组内产生的交流电转变为直流电的。在换向过程中，电刷与换向器之间容易产生火花引起换向器和电刷的烧蚀和磨损，并且随着发电机转速的提高，换向火花也相应增大，无线电干扰严重，磨损加剧。,第3章交流发电机与电压调节器,现代汽车都使用硅整流交流发电机，它包括一个三相同步交流发电机和数个整流二极管，它使用硅二极管将发电机定子绕组中产生的三相交流电整流为直流电。硅整流发电机必须配用电压调节器，以在发电机转速变化时也能输出稳定的电压。,第3章交流发电机与电压调节器,硅整流发电机优点:与直流发电机相比，具有体积小、重量轻、结构简单、维修方便、使用寿命长、发动机低速充电性能好、配用的电压调节器结构简单、无线电干扰小及节约钢材等优点。,第3章交流发电机与电压调节器,汽车用硅整流发电机的分类方法：按总体结构分类按整流器结构分类搭铁形式分类,第3章交流发电机与电压调节器,1.硅整流发电机按总体结构分类（1）普通硅整流发电机，由三相交流发电机和6只硅整流二极管组成。如在东风EQ1090型载货汽车上用的JF132型发电机。（2）整体式硅整流发电机，采用内装式电子电压调节器的硅整流发电机，如一汽奥迪、上海桑塔纳等轿车使用的JFZ1813Z型发电机都是这种类型。（3）带泵硅整流发电机，是指带真空制动助力泵的硅整流发电机。多用于柴油车，如在依维柯汽车上使用的JFZ1912Z型发电机就是这种类型。（4）无刷硅整流发电机，是指无电刷和滑环结构的发电机，如JFW1913型发电机。（5）永磁硅整流发电机，是指转子磁极采用永磁材料的发电机。,第3章交流发电机与电压调节器,2.硅整流发电机按使用硅整流二极管的个数分类：（1）六管发电机，其整流器由6只硅整流二极管组成。如JF132型、CA1091型、JF1522A型和JF152D型发电机。（2）八管发电机，其整流器共有8只二极管，其中有2只是中性点二极管。如在天津夏利TJ7100轿车上使用的JFZ1542型发电机。（3）九管发电机，其整流器共有9只二极管，其中有3只磁场二极管。如在北京BJ1022轻型货车上使用的JFZ141型发电机。（4）十一管发电机，其整流器共有11只二极管，其中有2只中性点二极管和3只磁场二极管。如在桑塔纳轿车上使用的JFZ1813Z型发电机,第3章交流发电机与电压调节器,3.硅整流发电机按磁场绕组搭铁形式分类 按照磁场绕组搭铁形式分类，硅整流发电机有两种类型。（1）内搭铁式磁场绕组的一端与发电机外壳相连接。如在东风EQ1090型车上使用的JF132型发电机。（2）外搭铁式这种发电机磁场绕组的一端经调节器以后再搭铁。如在解放CA1091型车上使用的JF152D型和JF1522A型发电机。,第3章交流发电机与电压调节器,4.交流发电机的构造汽车上的交流发电机，多采用三相同步交流发电机，由6只二极管构成三相桥式全波整流器。各国生产的交流发电机都大同小异，主要由定子、转子、电刷、整流二极管、前后端盖、风扇及皮带轮等组成。有的厂家还将电压调节器与发电机装在一起。我国生产的JF132型交流发电机的结构如图3-1所示。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-1 JF132型交流发电机的组件,1后端盖;2电刷架;3电刷;4电刷弹簧压盖;5硅二极管;6散热板;7转子;8定子总成;9前端盖;10风扇;11皮带轮,第3章交流发电机与电压调节器,（1）转子 转子是用来建立磁场的，它主要由两块爪极、激磁绕组、轴和滑环等组成。两块爪极压装在转子轴上，在两块爪极的内腔装有导磁用的铁心，其上绕有激磁绕组。激磁绕组的两端引线分别焊在两个彼此绝缘的两个滑环上（与轴绝缘）。两个滑环与装在后端盖上的两个电刷相接触。爪极凸缘的外形像鸟嘴，这种形状可以使定子感应的交流电动势近似于正弦波形。转子每转一周，定子的每相电路上就能产生周波个数等于磁极对数的交流电动势。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-2 转子的磁力线分布和磁场电路,1，5电刷;2，4滑环;3激磁绕组;6点火开关;7蓄电池,第3章交流发电机与电压调节器,滑环 两个滑环与装在后端盖上的两个电刷相接触。这两个电刷引出的接线柱即为发电机的“F”（磁场）接线柱和“-”（E或搭铁）接线柱。当发电机工作，两个电刷与直流电源接通时，便有电流通过激磁绕组（该电流称为发电机的激磁电流），在激磁绕组中产生磁场，使两块爪极被磁化为N极和S极，从而形成相互交错的N、S磁极，磁极的对数一般为48对，国产交流发电机的磁极对数多为6对。,第3章交流发电机与电压调节器,（2）定子 定子又叫电枢，是用来产生交流电动势的，由铁心和三相绕组组成。定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成，在定子槽内置有三相对称绕组，三相绕组的连接方法可分为星形连接和三角形连接，目前大多数汽车上使用的交流发电机采用星形连接。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-3 定子及定子绕组的连接,注意:桑塔纳、奥迪等的交流发电机的定子绕组为星形连接，富康、北京切诺基发电机定子绕组为三角形连接。,第3章交流发电机与电压调节器,三相绕组 在三相绕组中产生的电动势应该是对称电动势，即电动势的大小相等，相位互差120。为此，每相绕组的线圈个数和每个线圈的节距与匝数都必须完全相等。例JF132型发电机，其磁极对数为6，定子总槽数为36，每相绕组占有的槽数为36/3=12，采用单层集中绕法，即每个槽内放置一个有效边（一个线圈有两个有效边，放在两个定子槽内）。因此，每相绕组都由6个线圈串联而成，每个线圈有13匝，则每相绕组共有613=78匝。每个线圈的两个有效边之间间隔的定子槽数叫做线圈节距，相邻两异性磁极中心线之间的槽数称为极距。另外，三相绕组的首端A、B、C在定子槽内的排列必须相隔120电角度。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-4 JF132型交流发电机定子绕组的展开图,第3章交流发电机与电压调节器,（3）整流器 由6个硅二极管组成。近年来又生产了九管发电机，增加了3个小功率的磁场二极管。外壳为正极、中心引线为负极的二极管，称为负极管，管壳底上注有黑色标记；壳体为负极，中心线为正极的二极管，称为正极管，管壳底上有红色标记。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-5 硅整流二极管的安装,1火线接线柱;2正整流板;3正极管子;4负极管子;5负整流板,第3章交流发电机与电压调节器,三只正二极管的外壳与元件板接在一起成为发电机的正极，用螺栓引至后端盖外部作为发电机的火线接线柱，标记为“B”（“A”、“+”或“电枢”）三只负二极管的外壳与发电机的后端盖接在一起成为发电机的负极。元件板必须与后端盖绝缘，并固定在后端盖上为维修方便，有些车型的发电机将三只负二极管压装在另一个元件板上。,第3章交流发电机与电压调节器,（4）前后端盖 前后端盖是由铝合金制成的，它具有漏磁少、轻便、散热性能好等优点。在后端盖上装有电刷架和电刷，两个电刷分别装在电刷架的孔内，借助弹簧的压力与滑环保持接触。目前，交流发电机的电刷架有两种结构形式，一种是电刷架可以直接从发电机的外部进行拆装，称外装式，另一种是电刷架不可以从发电机的外部进行拆装，称内装式，电刷架的结构如图3-7所示。无刷发电机中没有电刷。,第3章交流发电机与电压调节器,电刷的功用将电源的电流引入到转子的线圈（磁场绕组）中，使内部的电磁铁（磁轭和爪极）产生较强的磁场。,图3-6 电刷架的结构,第3章交流发电机与电压调节器,外装式电刷拆装和更换在发电机外部即可进行，拆装检修十分方便，因此被普遍采用;内装式电刷若需更换电刷，必须将发电机解体，由于拆装检修不便，因此现在很少采用。提示：电刷的高度低于7 mm时应更换，更换时注意电刷的规格型号要求一致。,第3章交流发电机与电压调节器,交流发电机的搭铁形式分为内搭铁和外搭铁两种。交流发电机的内搭铁和外搭铁和电刷的接线方法有关内搭铁式的交流发电机，其激磁绕组的两端通过电刷分别引至发电机后端盖上的接线柱，分别称为“F”（“磁场”）和“E”（“搭铁”）接线柱，即激磁绕组的一端在发电机的外壳上直接搭铁，如图3-7（a）所示;外搭铁式的交流发电机，其激磁绕组的两端引至后端盖上的接线柱分别称为“F1”和“F2”接线柱，且两个接线柱均与发电机的后端盖绝缘，激磁绕组需经调节器搭铁，如图3-7（b）所示。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-7 交流发电机的搭铁方式,第3章交流发电机与电压调节器,（5）.风扇及皮带轮 交流发电机的前端装有带轮和风扇，由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转。（1）转子的转动使发电机发电；（2）风扇的转动为发电机散热。,第3章交流发电机与电压调节器,.国产交流发电机的型号 根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-1993汽车电器设备产品型号编制方法的规定，汽车交流发电机型号由五部分组成：,第3章交流发电机与电压调节器,第1部分为产品代号 JF表示普通交流发电机；JFZ表示整体式（调节器内置）交流发电机；JFB表示带泵的交流发电机；JFW表示无刷交流发电机。,第3章交流发电机与电压调节器,第2部分为电压等级代号电压等级代号用一位阿拉伯数字表示。1表示12V系统；2表示24V系统；6表示6V系统。,第3章交流发电机与电压调节器,第3部分为电流等级代号 电流等级代号也用一位阿拉伯数字表示：,第4部分为设计序号按产品的先后顺序，用12位阿拉伯数字表示 第5部分为变型代号 交流发电机以调整臂位置作为变形代号。从驱动端看，Y表示右边;Z表示左边;无表示中间。例：JFZ1913Z发电机电压等级为12 V、输出电流大于90 A、第13次设计、调整臂位于左边的整体式交流发电机。,第3章交流发电机与电压调节器,第3章交流发电机与电压调节器,JFZ1913Y发电机JFWZ240发电机,第3章交流发电机与电压调节器,3.2 交流发电机的工作原理及特性 1.交流发电机的基本原理 交流发电机的基本原理是电磁感应，当产生磁场的转子旋转时，使穿过定子绕组的磁通量发生变化，则在定子的绕组内就会产生交流电动势。,第3章交流发电机与电压调节器,交流发电机的工作原理,当激磁绕组有电流通过时，激磁绕组便产生磁场，转子轴上的两个爪极分别被磁化为N极和S极。当转子旋转时，磁极交替地在定子铁心中穿过，形成一个旋转的磁场，磁力线和定子绕组之间产生相对运动，在三相绕组中产生交流感应电动势。,第3章交流发电机与电压调节器,三相绕组中所产生的感应电动势可用下列方程式表示:,式中：Em相电动势的最大值；E相电动势的有效值；电角速度(2)。,第3章交流发电机与电压调节器,发电机每相绕组所产生的电动势的有效值为式中：K定子绕组系数，一般小于1；感应电动势的频率(Hz)，Pn/60(P为磁极对数，n为转速(r/min)；N每相绕组的匝数(匝)；磁极的磁通(Wb)。上式表明，使用中的交流发电机，其交变电动势的有效值取决于转速和转子的磁通量，这一性质将直接决定着交流发电机的输出电压值。,第3章交流发电机与电压调节器,2.整流过程 硅二极管具有单向导电特性。当二极管加上正向电压时，管子处于导通状态;当二极管加上反向电压时，管子处于截止状态。用硅二极管组成整流电路，就可以把交流电变成直流电。在交流发电机中，6只二极管组成的三相全波整流电路。由于3个正极管子（VD1、VD3、VD5）的正极分别接在发电机三相绕组的首端（A、B、C），它们的负极同接在元件板上，所以在某一瞬间，哪一相的电压最高，哪一相就获得正向电压而导通。由于3个负极管子（VD2、VD4、VD6）的负极也分别接在三相绕组的首端，而它们的正极同时接在后端盖上，所以在某一瞬间，哪一相的电压最低，哪一相的负极管子就导通，而在某一瞬间同时导通的管子只有两个（即正负管子各一个）。,第3章交流发电机与电压调节器,三相全波整流器的整流过程,图3-10 三相全波整流电路及电压波形,第3章交流发电机与电压调节器,t 时间内,第3章交流发电机与电压调节器,t1 t2 时间内,第3章交流发电机与电压调节器,t2 t3 时间内,第3章交流发电机与电压调节器,以此类推，周而复始，在负载上就得到一个比较平缓的直流脉动电压。在三相全波整流电路中每只二极管所承受的最高反向电压，为线电压 的最大值。,第3章交流发电机与电压调节器,中性点电压 的作用：有的交流发电机带有中心抽头，它是从三相绕组的中性点引出来的，如图3-11所示，其接线柱的记号为“N”。中性点对发电机外壳（即搭铁）之间的电压一般用来控制各种用途的继电器，如磁场继电器、充电指示灯继电器等。,图3-11 带有中心抽头的交流发电机,第3章交流发电机与电压调节器,3.励磁方法 将电源引入到磁场绕组，使之产生磁场称为励磁。励磁方法 分为自励和他励他励在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。这种供给磁场电流的方式称为他励发电。自励当发电机有能力对外供电时，就可以把自身发的电供给磁场绕组生磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自励。除永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁。,第3章交流发电机与电压调节器,交流发电机的激磁电路图,图3-12 交流发电机的激磁电路图,第3章交流发电机与电压调节器,发电机的激磁方法是:先他激、后自激。交流发电机的激磁电路如图3-12所示。当点火开关S接通时，蓄电池便通过调节器向发电机的激磁绕组提供激磁电流（他激），激磁电路为:蓄电池正极点火开关S调节器“火线”接线柱调节器调节器的“F”接线柱发电机的“F”接线柱发电机激磁绕组搭铁。当发动机起动以后，发电机的输出电压略高于蓄电池电压时，发电机自己给激磁绕组提供激磁电流（自激），激磁电路为:发电机“+”点火开关S调节器“火线”接线柱调节器调节器的“F”接线柱发电机的“F”接线柱发电机激磁绕组搭铁，发电机自激发电，并给蓄电池充电。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-12 交流发电机的激磁电路存在着一个缺点，即驾驶员如果在发动机熄火后忘记将点火开关S关闭，蓄电池就会通过调节器向发电机激磁绕组长时间放电。针对这一问题，有很多车型使用了九管发电机，如图3-13所示。在这个电路中，增加了三个功率较小的硅二极管，专供激磁电流，称为激磁二极管，激磁二极管同时也控制充电指示灯。三只激磁二极管与三只负极管子同样组成桥式整流电路，“D+”与火线接线柱“B”电位相等。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-13 九管交流发电机的原理图1激磁二极管;2点火开关;3充电指示灯 4调节器;5负载,第3章交流发电机与电压调节器,当点火开关S接通时，激磁电路是他激式电流由蓄电池正极点火开关S充电指示灯调节器发电机激磁绕组搭铁。这时充电指示灯亮，表示蓄电池在放电。当发动机起动以后，发电机电压高于蓄电池电压时，由于D+与B两点电位相等，因此充电指示灯因两端电位相等而熄灭，表示发电机正常发电。一方面，由发电机的火线接线柱“B”向全车供电及向蓄电池充电，另一方面通过“D+”为发电机的激磁绕组提供激磁电流（自激）。激磁电路如下:D+调节器发电机激磁绕组搭铁。当发动机熄火时，充电指示灯亮，表明蓄电池在放电，提醒驾驶员关闭点火开关;当车辆运行时，充电指示灯亮，说明充电系统有故障，提醒驾驶员应及时维修。,第3章交流发电机与电压调节器,4.交流发电机的工作特性 交流发电机的工作特性有输出特性、空载特性和外特性，其中以输出特性最为重要。,第3章交流发电机与电压调节器,（1）输出特性 指在发电机端电压 U不变时，其输出电流与转速之间的关系，如图3-14所示。由特性曲线可以看出:发电机达到额定电压时的转速定为空载转速n1，空载转速常用作为选择发电机与发动机速比的主要依据。发电机达到额定电流时的转速定为满载转速n2，额定电流一般定为最大输出电流的2/3。当转速 n达到一定值后，发电机的输出电流不再随转速升高而增加，此时电流又称为发电机的最大输出电流或限流值。由此可见，交流发电机自身具有限制输出电流防止过载的能力，又称为交流发电机的自我保护能力。空载转速与满载转速是测试交流发电机性能的重要依据，发电机出厂时，通过试验，规定了空载转速与满载转速，并列入产品说明书。在使用过程中，可通过检测这两个数据，来判断发电机性能的好坏。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-14 交流发电机的输出特性曲线,第3章交流发电机与电压调节器,（2）空载特性指无负荷时，发电机端电压与转速的变化规律，如图3-15所示。从曲线可以看出，随着转速的升高，端电压上升较快。当发电机由他激转入自激发电时，即能向蓄电池进行补充充电。空载特性是判定交流发电机充电性能是否良好的重要依据。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-15 交流发电机的空载特性曲线图,第3章交流发电机与电压调节器,（3）外特性指转速保持一定时，发电机的端电压与输出电流的关系，如图3-16所示。发电机的转速越高，端电压越高，输出电流也越大。转速对端电压的影响较大，但当发电机保持在某一转速时，端电压随输出电流的增大而相应下降。此外，当发电机的输出电流增加到一定值时，若再继续增加负载，输出电流不再增加，反而同端电压一起下降。交流发电机的端电压受转速和负载变化的影响较大，因此必须配用电压调节器才能输出恒定的电压值。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-16 交流发电机的外特性,第3章交流发电机与电压调节器,3.3 实用新型交流发电机,1.八管硅整流发电机,（1）当中性点的瞬时电压高于发电机的输出电压 UB 时，,第3章交流发电机与电压调节器,（2）当中性点的瞬时电压低于0 V时,第3章交流发电机与电压调节器,2.九管硅整流发电机在六管硅整流发电机的基础上，增设三只小功率二极管与三只负极管子组成三相桥式整流电路专门供给磁场电流的发电机称为九管交流发电机，增设的三只小功率二极管称为磁场二极管。九管硅整流发电机充电系统的典型电路如图3-13所示。当发电机工作时，定子绕组中产生的三相交流电动势经由三只正极管子和三只负极管子组成的三相桥式全波整流电路整流后，输出直流电压 UB 向负载供电和向蓄电池充电。发电机的磁场电流则由三只磁场二极管和三只负极管子组成的三相桥式全波整流电路后输出的直流电压 UD+供给。,第3章交流发电机与电压调节器,3.十一管硅整流发电机 整流器具有三只正极管子、三只负极管子、三只磁场二极管和两只中性点二极管的硅整流发电机，称为十一管硅整流发电机，其典型电路如图3-18所示。十一管发电机兼有八管和九管发电机的特点和作用。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-18 十一管交流发电机充电系电路,第3章交流发电机与电压调节器,4.无刷硅整流发电机 由于没有电刷和集电环，所以不会因为电刷和集电环的磨损和接触不良造成激磁不稳定或发电机不发电等故障；同时工作时无火花，也减小了无线电干扰。汽车用无刷硅整流发电机有爪极式无刷发电机、带有激磁机的无刷发电机和永磁式无刷发电机三种类型。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-19 爪极式无刷发电机结构原理及磁路1转子轴;2磁轭托架;3后端盖;4爪极;5定子铁心;6非导磁连接环;7磁场绕组;8转子磁轭,第3章交流发电机与电压调节器,图3-20 带有激磁机的无刷硅整流发电机,1接线柱;2抑制电容;3晶体管调节器;4转子部分;5磁极;6磁场绕组;,7定子铁心;8定子绕组;9驱动端盖;10油封;11风扇;12油道;,13油杯;14爪极式转子;15磁场绕组;16二极管;17散热板;18进风口,第3章交流发电机与电压调节器,永磁式无刷硅整流发电机,图3-21 钕铁硼永磁转子的结构,图3-22 永磁硅整流发电机电路及电压控制原理,1导磁轭;2转轴;3通风孔;4永磁体;5环氧树脂胶,第3章交流发电机与电压调节器,3.4 交流发电机的电压调节器 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1.73，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能保持恒定。,第3章交流发电机与电压调节器,1.电压调节器的分类按工作原理可分为：,触点式电压调节器 电子式调节器 集成电路调节器,电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式可分为：,（1）内搭铁型电子调节器：适配于与内搭铁型交流发机；（2）外搭铁型调节器：适配于与外搭铁型交流发电机,第3章交流发电机与电压调节器,.电压调节器的工作原理 交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值：E=Cen（V）Ce为发电机的结构常数，n 为转子转速，为转子磁极的磁通，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。E（不变）=CenE（不变）=Ce n 转速n是随发动机转速变化的，无法控制 我们可以控制磁通 使之随n的变化作相应的变化来保持发电机电动势E的不变 方法是：当交流发电机的转速升高时，通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通，使发电机电动势E保持不变。,第3章交流发电机与电压调节器,E不随转速变化，输出电压UB即可保持恒定 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，使发电机的输出电压UB保持不变。,第3章交流发电机与电压调节器,3.电子电压调节器的基本原理 电子式调节器就是利用大功率三极管的导通和截止，接通和断开磁场电路，来改变磁场电流大小。,图3-23 电子电压调节器的基本电路,第3章交流发电机与电压调节器,JFT106型电子电压调节器的工作原理,图3-24 JFT106型电子电压调节器电路图,第3章交流发电机与电压调节器,JFT106型电子电压调节器为14 V负极搭铁型，可以配14 V、750 W的九管交流发电机，也可用于14 V、功率小于1000 W的六管交流发电机，调节电压为13.814.6 V，其工作过程如下:（1）接通点火开关SW，蓄电池经充电指示灯、R5、VD2 和 R7 向VT2 提供偏流使其导通，VT3 也接着导通。电流从蓄电池正极经点火开关SW充电指示灯激磁绕组 LVT3 的c、e极蓄电池负极（搭铁），对交流发电机进行他激，此时充电指示灯亮。,第3章交流发电机与电压调节器,（2）随着发电机转速升高，电压逐渐升高，通过激磁二极管加于指示灯两端电位相近，指示灯熄灭。当A点电压达到调节电压时，R1、R2 组成的分压器上 R1 两端的电压将VD4 反向击穿，使VT1 导通，VT2 与VT3 则截止，激磁电流迅速下降，发电机端电压及A点电位亦随之下降。,第3章交流发电机与电压调节器,（3）A点电位下降，稳压管VD4 截止，VT1 随之截止，而VT2、VT3 导通，电压又迅速上升。如此反复交替工作，控制发电机电压保持在额定值上。,第3章交流发电机与电压调节器,JFT106型电子电压调节器电路其他元件的作用:R3 调整电阻，R3 的合理选择，可以提高调节器的稳定性。C1、C2 为滤波电容，可以使VD4 两端的电压平滑过渡，减小对发电机输出电压脉冲影响，降低晶体管的工作频率和减小损耗。VD1、VD2 温度补偿二极管，可以减少温度对晶体管工作特性的影响。VD3 续流二极管，可以将VT3 由导通进入截止时，在激磁绕组中产生的瞬时过电压短路，以保护VT3。R6限制VD4 的击穿电流，保护VD4，保护VD5，同时又是VT1 的偏压电阻。R4 为正反馈电阻，用以提高晶体管的转换速度，减少损耗。,第3章交流发电机与电压调节器,5.集成电路调节器 集成电路调节器也称IC调节器IC调节器是根据使用要求，将若干元件集成到同一基片上制成一个独立的电子芯片所组成的调节器。IC调节器体积小，装在发电机内部，在成整体式发电机。集成电路调节器工作原理和晶体管调节器相同。,第3章交流发电机与电压调节器,夏利车IC调节器,第3章交流发电机与电压调节器,（1）集成电路调节器的特点 集成电路调节器可分为全集成电路和混合集成电路调节器两类，前者是将二极管、三极管、电阻、电容等电子元件同时制在一块基片上;后者是指由厚膜电阻或薄膜电阻与集成芯片或分立元件组装而成。现在使用最广泛的是厚膜混合集成电路调节器。集成电路调节器除具有分立电子元件调节器的优点外，还有以下更突出的优点:体积和重量更小，故可直接装在发电机内部或壳体上成为整体式硅整流发电机的一个零件，这样可省去调节器与发电机的连接导线，减少了线路损失，使调节精度达到0.3 V。由于取消了外接线路，发生故障的可能性更小，且无需任何保养，性能十分可靠。耐高温性能好，可在130的高温下正常工作。更加耐震，寿命更长。,第3章交流发电机与电压调节器,（2）集成电路调节器的电压检测法 集成电路调节器是装在发电机上的，可直接在发电机上检测发电机的输出电压，也可通过检测蓄电池的端电压来检测发电机的输出电压。根据其电压检测点的不同，集成电路调节器的电压检测法分为发电机电压检测法和蓄电池电压检测法两种。,第3章交流发电机与电压调节器,发电机电压检测法 发电机电压检测法的基本电路如图3-25所示。加在分压器 R1 和R2 上的电压是磁场二极管输出端L的电压 UL，UL 和发电机B端电压 UB 相等，检测点P的电压为:Up=UBR2/(R1+R2)由于检测点P电压UP加在稳压管VD1 两端的反向电压与发电机的端电压成正比，所以称为发电机电压检测法。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-25 发电机电压检测法,第3章交流发电机与电压调节器,蓄电池电压检测法 基本电路如图3-26所示。加到分压器R1 和R2 上的电压为蓄电池端电压，由于检测点P加在稳压管VD1 上的反向电压与蓄电池端电压成正比，所以称为蓄电池电压检测法。采用发电机电压检测法时，发电机的引出线可以少一根，缺点是在“B”到“BAT”接线柱之间导线的电压降较大（因发电机输出电流太大）时，蓄电池的充电电压将会偏低，使蓄电池充电不足。因此，一般大功率发电机宜采用蓄电池电压检测法。用蓄电池电压检测法时，如“B”到“BAT”之间或“S”到“BAT”之间断线时，由于不能检测出发电机的端电压，发电机的输出电压将会失控。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-26 蓄电池电压检测法,第3章交流发电机与电压调节器,改进后的蓄电池电压检测法 在调节器的分压器与发电机“B”点之间增加了一个电阻 R6 和一个二极管VD2，这样，当“B”点与蓄电池正极之间或“S”点与蓄电池正极之间出现断线时，由于 R6 的存在，仍能检测出发电机的端电压 UB，使调节器正常工作，可以防止发电机出现电压过高的现象。,图3-27 蓄电池电压检测法,第3章交流发电机与电压调节器,（3）国产JFT152型集成电路电压调节器 JFT152型集成电路调节器是一种厚膜混合集成电路调节器，由外壳、安装板、电路板三部分组成。调节器通过安装板安装在发电机的电刷架上，适用于14 V/350 W500 W的外搭铁硅整流发电机，如东风EQ1090车用的JFZ132N、JFZ13A、JFZ13E型发电机等。JFT152型集成电路电压调节器的内部电路如图3-28所示，采用的是发电机电压检测法。工作原理与前述分立元件外搭铁型调节器相同，电路中的VD1VD2 为温度补偿二极管，R4 为正反馈电阻，VD4 为续流二极管，VD5 用于保护大功率三极管VT3 免受瞬时过电压的冲击而损坏，电容 C起降低三极管的开关频率、减小三极管损耗的作用。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-28 JFT152型集成电路调节器内部电路,第3章交流发电机与电压调节器,(4)多功能集成电路调节器 多功能集成电路调节器除具有电压调节功能以外，还具有充电指示灯控制、发电机故障检测和指示等多种功能。如天津夏利TJ7100、TJ7100U车的发电机用单片式集成电路调节器的外形。该调节器共有6个接线柱，其中“B”、“F”、“P”、“E”4个接线柱用螺钉直接与发电机相连，接线插座内的“IG”、“L”两个接线柱用导线引出。该调节器具有控制发电机电压、充电指示灯、发电机故障检测功能，并在发电机输出端与蓄电池正极连线断开时，能起保护作用，不致造成电压失控。“IG”端经点火开关接至蓄电池，用于检测蓄电池和发电机电压，从而控制三极管VT2 的导通与截止。“P”端接在发电机定子绕组的某一相上，该点电压为硅整流发电机直流输出电压的一半。单片集成电路调节器从“P”端检测到硅整流发电机的电压，从而控制三极管VT1的导通与截止。,第3章交流发电机与电压调节器,多功能集成电路调节器(天津夏利TJ7100)工作原理 接通点火开关，发电机未转动时，蓄电池电压经点火开关加到发电机的“IG”端和调节器的“IG”端，单片集成电路检测出这个电压，使VT2 导通，于是激磁电路接通。此时，发电机因未运转不发电，故“P”端电压为零，单片集成电路检测出该电压，使VT1 导通，于是充电指示灯点亮，指示蓄电池放电。当发电机转速升高，发电机电压超过蓄电池电压时，“P”端电压信号使集成电路控制VT1 截止，于是充电指示灯熄灭，指示发电机开始向蓄电池充电，并向用电设备供电。,第3章交流发电机与电压调节器,当发电机电压升高并超过调节电压值时，“B”端电压使集成电路控制VT2 截止，切断了激磁电流，使发电机电压下降。当发电机电压下降到低于调节电压值时，集成电路又控制VT2 导通，激磁电路又接通，发电机电压又升高，该过程反复进行，使“B”端电压稳定于调节电压值。当激磁电路断开等故障造成发电机不发电时，“P”端电压为零，单片集成电路检测出该电压信号后便控制VT1 导通，使充电指示灯点亮，从而告知驾驶员充电系统出现故障。在发电机运行中，如发电机输出端“B”与蓄电池正极的连线断开时，单片集成电路仍能检测出发电机“B”端电压，使调节器正常工作，即可防止发电机电压过高的现象。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-32 夏利轿车集成电路调节器电路,第3章交流发电机与电压调节器,电压调节器实例(卢卡斯14TR型集成电路调节器),卢卡斯14TR型集成电路调节器电路,第3章交流发电机与电压调节器,电压调节器实例(LR160-780型发电机与集成电路调节器),1蓄电池;2整体式九管发电机;3点火开关;4点火继电器;5熔断丝;6充电指示灯及其并联电阻,图3-30 LR160-780型发电机与集成电路调节器电路,第3章交流发电机与电压调节器,(7)充电指示灯的控制电路 充电指示灯（属于报警装置），用来监测充电系统的工作情况。当接通点火开关时，充电指示灯亮，而当发动机起动后，交流发电机正常工作时，充电指示灯熄灭。因此，当发动机正常工作时，充电指示灯突然发亮，则表示充电系统有故障，提醒驾驶员注意及时维修。,第3章交流发电机与电压调节器,利用中性点电压，通过起动复合继电器控制充电指示灯 如图3-33所示，充电指示灯由起动复合继电器中的保护继电器控制。充电指示灯的控制电路为:蓄电池正极点火开关S充电指示灯起动复合继电器的接线柱L保护继电器的常闭触点S2 磁轭起动复合继电器的接线柱E搭铁。当点火开关接通时，充电指示灯亮。当发动机起动后，发电机开始正常发电，由于发电机的中性点N有电压输出，这时，起动复合继电器上的磁化线圈X2 有电流通过，其电路如下:发电机的中性点接线柱N起动复合继电器的接线柱N磁化线圈X2 搭铁接线柱E。这时，磁化线圈X2 将产生磁吸力，将常闭触点S2 打开，充电指示灯熄灭，表示发电机正常工作。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-33 东风1092、解放CA1092充电指示灯控制电路,第3章交流发电机与电压调节器,利用二极管来控制充电指示灯 沃尔沃汽车采用二极管控制充电指示灯，如图3-34所示。其工作原理是:当点火开关S闭合时，激磁电路如下（他激）:蓄电池正极点火开关S充电指示灯调节器发电机激磁绕组搭铁。这时，充电指示灯亮。当发动机起动后，发电机的输出电压高于蓄电池的电动势，二极管VD导通，同时，二极管VD将充电指示灯短路，充电指示灯熄灭，表示发电机正常工作。蓄电池的充电电路为:发电机的火线接线柱B二极管VD蓄电池正极。激磁电路为（自激）:发电机的B调节器发电机的激磁绕组搭铁。,第3章交流发电机与电压调节器,图3-34 沃尔沃汽车的充电指示灯控制电路,第3章交流发电机与电压调节器,3.5 汽车电源系统的保护电路 汽车电源系统的保护主要指电源系统的过电压保护和柴油发动机用硅整流发电机的 磁场绕组保护。汽车电源系统的过电压 发电机激磁绕组的保护,第3章交流发电机与电压调节器,1.汽车电源系统的过电压 电子元器件对于过电压十分敏感，另外过电压对其他电器也十分有害，例如额定电压为12 V的车灯，在13.5 V的电压工作时，其寿命为100%，若在15 V电压下工作，其寿命只有28%。过电压包括瞬变性过电压和非瞬变性过电压。非瞬变性过电压主要是由于调节器失控造成发电机电压过高，在12 V蓄电池电源系统中，电压可上升到17 V，使蓄电池充电电流过大，从而导致蓄电池早期损坏;如果此时将蓄电池的连接断开，发电机电压会升高到80 V，使汽车电器很快烧坏。,第3章交流发电机与电压调节器,瞬变性过电压根据过电压的方向与电源电压方向相同与否，又分为正向瞬变和反向瞬变过电压两种。由于交流发电机的定子绕组有一定电 感，如果发电机突然断开负载（如蓄电池连线松脱），定子绕组中的电流发生突变会产生自感电动势，该自感电动势附加在原绕组的电动势上，会使发电机的端电压产生正向瞬变过电压。发电机转速越高、失去负载越快，则产生的过电压幅值越大，最大峰值可达120 V，升压时间为100s左右。当点火开关突然断开或激磁电路因故障突然断开时，在激磁绕组两端也会产生峰值为126 V、衰减时间为200 ms左右的反向瞬变过电压。,第3章交流发电机与电压调节器,2.发电机激磁绕组的保护 汽油机通常利用点火开关对硅整流发电机的激磁电路进行控制。发电机熄火时关断点火开关，可切断上述电路，防止蓄电池对它们长期放电而将其烧坏。柴油发动机上没有点火开关，上述电路由电源开关控制。驾驶员通过断油使发动机熄火后，如果忘记关断电源开关，蓄电池便会长时间对发电机激磁绕组放电，使激磁绕组有烧坏的危险。因此，在柴油发动机上的电压调节器中必须装有油压开关控制的发电机激磁绕组电路，以保护发电机的激磁绕组不会因驾驶员忘关电源开关而烧坏。,第3章交流发电机与电压调节器,3.汽车电源系统的过电压保护电路 稳压管保护电路 稳压管加继电器保护电路 可控硅保护电路 具有瞬变过电压和非瞬变过电压的保护电路,第3章交流发电机与电压调节器,(1).稳压管保护电路 目前应用最广泛而且电路最简单的一种。国产JFT106型调节器采用的稳压管保护电路如图3-35所示。,图3-35 稳压管保护电路,第3章交流发电机与电压调节器,(2).稳压管加继电器保护电路 在保护继电器的磁化线圈电路中反向串联一个稳压管VD,图3-36 稳压管加继电器保护电路,第3章交流发电机与电压调节器,（3）可控硅保护电路 德国波许（BOSCH）公司采用的一种过电压保护电路。该电路的中心元件