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汽車交流發電機電壓調節器原理

2020-1-12 11:02| 編輯:電工學習網| 查看: 580| 評論: 0

摘要: 交流發電機端電壓受轉速和負載變化的影響較大,因此必須配用電壓調節器來控制電壓。電壓調節器的功用是:在發動機轉速和發電機上的負載發生變化時自動控制發電機的輸出電壓,使其保持恒定,防止發電機的電壓過高而造 ...

交流發電機端電壓受轉速和負載變化的影響較大,因此必須配用電壓調節器來控制電壓。電壓調節器的功用是:在發動機轉速和發電機上的負載發生變化時自動控制發電機的輸出電壓,使其保持恒定,防止發電機的電壓過高而造成用電設備的損壞和蓄電池過充電,同時也防止發電機電壓過低而導致用電設備不能正常工作和蓄電池充電不足。

1.電壓調節原理

根據電磁感應原理,發電機的感應電動勢為EΦC1,其中C1為常數,因此,交流發電機端電壓的高低,取決于轉子的轉速n和磁極磁通Φ。要保持電壓恒定,在轉速n升高時,應相應減弱磁通Φ,這可以通過減少勵磁電流來實現;在轉速n降低時,應相應增強磁通Φ,這可以通過增大勵磁電流來實現。

2.電壓調節器的類型

交流發電機電壓調節器分為觸點式和電子式調節器兩大類。電子式又分為晶體管式和集成電路式,基本原理都是通過改變勵磁電流的大小來控制電壓的。觸點式電壓調節器結構復雜,質量和體積大,觸點易燒蝕,壽命短,對無線電干擾大,觸點開閉動作遲緩,可靠性不高,目前已被淘汰。

3.晶體管式電壓調節器

晶體管式電壓調節器是利用晶體管的開關特性,控制發電機的磁場電流,使發電機的輸出電壓保持恒定的。下面以JFT106型晶體管電壓調節器為例進行分析。

JFT106型晶體管電壓調節器屬于外搭鐵型電壓調節器,其電路原理圖如圖1-26所示。該調節器共有“F”三個接線柱,其中接線柱與發電機磁場繞組的“F2接線柱連接后經熔斷器接至點火開關,“F”接線柱與發電機磁場繞組的“F1接線柱連接,接線柱搭鐵。該調節器由電壓敏感電路和兩級開關電路組成。

1-26 JFT106型晶體管調節器電路原理圖

    電路中R1R2R3和穩壓管VD1構成了電壓敏感電路,穩壓管VD1為穩壓元件,R1R2R3為構成分壓器,將交流發電機的端電壓進行分壓后加在穩壓管VD1的兩端;隨時檢測發電機端電壓的變化。當穩壓管VD1上的電壓低于穩壓管VD1的穩壓值時,VD1穩壓管截止;當穩壓管VD1上的電壓高于穩壓管VD1的穩定電壓時,穩壓管VD1導通。可見,電壓敏感電路檢測出交流發電機端電壓的變化。晶體三極管VT6VT7VT8組成復合大功率三級開關電路,利用其開關特性控制磁場電路的接通或斷開。

    (1)接通點火開關,起動發動機,蓄電池通過分壓器R1R2R3將電壓加在穩壓管VD1兩端,當電壓低于穩壓管VD1的穩定電壓值,VD1截止,則VT6截止,VT7VT8導通,蓄電池經大功率三極管VT8供給勵磁電流,勵磁電路為:蓄電池“+”→點火開關S→調節器磁場接線柱F2發電機磁場繞組調節器磁場接線柱F1→VT8搭鐵發電機負極。由蓄電池提供發電機的勵磁電流,他勵狀態。

    (2)發動機轉速逐漸升高,發電機轉速隨之逐漸升高。當發電機端電壓高于蓄電池端電壓時,發電機給用電設備供電,并且給蓄電池充電,勵磁回路也由發電機供電,由他勵轉為自勵。由于此時轉速較低,加在穩壓管VD1兩端的電壓仍低于穩壓管VD1的穩定電壓值,VD1依然截止,輸出電壓未達到調節電壓值,VT6仍然截止,VT7VT8仍然導通,發電機的端電壓可以隨轉速和自勵電流的增大而升高,逐漸提高輸出電壓。

    (3)發動機轉速進一步升高,直到轉速升至一定值使輸出電壓達到調壓值時,經分壓器加至穩壓管VD1兩端的電壓達到穩定電壓值,VD1反向擊穿導通,使VT6導通,VT7VT8截止,斷開了勵磁電路,發電機端電壓下降。當發電機端電壓下降到調壓值以下時,經分壓器加至穩壓管VD1兩端的電壓又低于穩定電壓值,使VT6再次截止,VT7VT8再次導通,再次接通了勵磁電路,發電機端電壓又上升。如此循環反復,調控發電機的端電壓保持恒定。

4.集成電路電壓調節器

集成電路電壓調節器簡稱IC電壓調節器,是將二極管、三極管的管心都集成在一塊基片上,這樣就實現了電壓調節器的小型化,將其裝在發電機內部,減少了外部線,縮小了整個充電系統的體積。

夏利汽車發電機內裝集成電壓調節器及充電系統電路如圖1-27所示。該發電機調節器裝于發電機內部,構成整體式交流發電機。

1-27 夏利轎車用整體式交流發電機電路原理圖

     調節器工作過程如下:T1控制勵磁回路的接通和斷開;T2控制充電指示燈的接通和斷開。調節器根據各個檢測點的信號控制T1T2的基極電壓。

    (1)點火開關S接通且發動機起動時,蓄電池端電壓經接線柱IG輸入單片集成電路,使三極管T1T2均有基極電流流過,T1T2同時導通。T1導通,發電機由蓄電池進行勵磁,磁場繞組中有電流流過,電流流向為:蓄電池“+”→接線柱B→磁場繞組→T1搭鐵蓄電池“—”T2導通時,充電指示燈亮,充電指示燈電路為:蓄電池“+”→點火開關S→充電指示燈→T2搭鐵蓄電池“—”

    (2)發動機運轉后,發電機輸出電壓逐漸升高,發電機由他勵轉為自勵,并向蓄電池充電。P點檢測的是定子繞組的輸出電壓,反映發電機的輸出電壓情況。由P點輸入單片集成電路的發電機的輸出電壓,發電機運轉后,輸出電壓逐漸升高,直到高于蓄電池電壓而小于調節電壓時,使三極管T1繼續導通,T2截止。T1導通,磁場繞組中仍有電流流過,發電機的端電壓可以隨轉速和自勵電流的增大而升高,提高輸出電壓,勵磁電路與上述相同;T2截止,故充電指示燈會熄滅,表示發電機工作正常。

(3)當發電機電壓隨轉速升高到調節電壓時,單片集成電路通過P點檢測出該電壓,于是T1由導通變為截止,磁場繞組電流中斷,發電機電壓下降。當電壓下降到低于調節電壓時,單片集成電路使T1再次導通,如此反復,使發電機輸出電壓將被控制在規定電壓范圍內。

單片集成電路檢測各點的信號,當各點信號消失或者超出檢測范圍,判斷此時電路出現了異常后,控制VT2導通,點亮充電指示燈。

5.晶體管電壓調節器的檢測

由于晶體管式電壓調節器分為內搭鐵型和外搭鐵型兩類,兩類線路聯接不同,為此檢測前必須明確其類型。國產晶體管調節器從外觀上看兩類調節器無法區分,一般均有“+”“F”“-”“B”“F”“E”三個接柱。其判別方法是模擬調節器的工作電路,用試燈進行判別。

1)晶體管調節器類型的判別

(1)將晶體管調節器的“+”“-”分別接蓄電池分壓器或直流穩壓電源極。將電壓調至12V,如圖1-28所示。

1-28 晶體管電壓調節器類型的判別與性能檢測接線圖

 (2)用一試燈代替發電機磁場繞組,一端接調節器的“F”接柱上,另一端先后觸試調節器的“+”“-”接柱:

當試燈接“+”接柱時試燈亮,而接“-”接柱時試燈不亮,則調節器為外搭鐵型。

當試燈接“-”接柱時試燈亮,而接“+”接柱時試燈不亮,則調節器為內搭鐵型。

2)電子調節器性能及故障檢測

在判定調節器的類別后,應進一步檢測調節器的好壞及調節電壓。檢測方法步驟如下:

(1) 內搭鐵型調節器按圖1-29a所示連接線路,試燈接“-”接柱和“F” ;對于外搭鐵型調節器按圖1-29b所示連接線路試燈接“+”接柱和“F”

1-29  電子調節器檢測電路

(2)接通開關,然后由零伏逐漸調高直流電源電壓U,觀察小燈泡的工作情況:

若小燈泡L的亮度隨電壓的升高而增強,且當電壓U調高到調節電壓值(14V調節器為13.5V~14.5V)或略高于調節電壓值時,小燈泡熄滅,則調節器工作正常。

若小燈泡L始終發亮,則說明調節器已損壞。

若小燈泡L始終不亮(燈泡未壞),說明調節器已損壞。

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