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文檔簡介
1、一、發(fā)電機功用 二、交流發(fā)電機原理、特點 三、交流發(fā)電機種類 發(fā)電機是汽車電器系統(tǒng)的主要電源,由汽車發(fā)動機驅動。 它在正常工作時,對除起動機以外的所有用電設備供電,并向蓄電池充電以補充蓄電池在使用中所消耗的電能。簡易發(fā)電機示意圖簡易發(fā)電機示意圖1-定子;2-轉子;3-炭刷(a、b);4-滑環(huán);5-燈泡(吸收能量) 發(fā)電機是根據(jù)磁場與線圈之間的相互切割運動設計制成。給兩個炭刷上通人固定方向的電流,則線圈附近就會產生磁場。為增加磁場的強度,當發(fā)動機帶動轉子旋轉,便形成旋轉磁場,使導線和磁場之間產生了相對運動。 汽車上早期使用的是直流發(fā)電機(靠換向器將電樞繞組內感應的交流電轉變?yōu)橹绷麟姡瑩Q向過程電刷
2、與換向器之間產生火花引起換向器和電刷的燒蝕和磨損,并隨轉速提高而加劇,且無線電干擾嚴重,不能適應現(xiàn)代高速發(fā)動機的要求),到20世紀60年代逐步被交流發(fā)電機取代。 交流發(fā)電機(與直流發(fā)電機相比)特點: 1、具有體積小、重量輕、節(jié)約銅材; 2、結構簡單、工作可靠、維修方便、使用壽命長; 3、發(fā)動機低速充電性能好(他激方式建立電動勢); 4、無線電干擾小等優(yōu)點; 5、配用的調節(jié)器結構簡單(僅有電壓調節(jié)器,本身具有限流和截流作用) 。 汽車用交流發(fā)電機是一個三相同步交流發(fā)電機,通過硅二極管組成的整流器,將發(fā)電機定子繞組所產生的交流電變?yōu)橹绷麟姡虼艘卜Q硅整流發(fā)電機。 1 1、交流發(fā)電機原理交流發(fā)電機原
3、理 2 2、交流發(fā)電機特點交流發(fā)電機特點組成:組成:由三相同步交流發(fā)電機和硅二極管整流器構成。 JF132型交流發(fā)電機分解圖、結構剖視圖(見圖)。一、三相同步交流發(fā)電機 由轉子、定子、前后端蓋、風扇及皮帶輪等組成。二、整流器 一般由6只硅二極管和安裝整流管的元件板構成 。三、電子調節(jié)器1-后端蓋;2-電刷架;3-電刷;4-電刷彈簧壓蓋;5-硅二極管;6-元件板(散熱板);7-轉子;8-定子總成;9-前端蓋;10-風扇;11-皮帶輪JFl32JFl32型交流發(fā)電機分解圖型交流發(fā)電機分解圖 1 1、轉子:、轉子:產生旋轉磁場,主要由磁場繞組、兩塊爪極、碳刷和滑環(huán)等組成。 兩塊爪極壓裝在轉子軸上,將
4、直流電源引入磁場繞組。磁場繞組通如勵磁電流后產生磁場,被磁化的爪極其中一塊為N極,另一塊為S極,于是就形成了68對磁極。 1-滑環(huán);2-軸;3-爪極;4-磁軛;5-磁場繞組 2、定子:、定子:由定子鐵心和對稱的三相電樞繞組組成,固定在兩端蓋之間。 前端蓋上裝有支承轉子的軸承。轉子軸伸出端蓋,冷卻風扇(強制通風散熱)和皮帶輪裝在軸端。 a) 葉片外裝式 b) 葉片內裝式風扇結構及通風方式風扇結構及通風方式 后端蓋上裝有支承轉子軸后端的軸承、整流器、電刷組件和接線柱。整體式交流發(fā)電機的內裝式電子調節(jié)器也裝在其上。 功用:功用:將三相交流電變換為直流電。組成:組成:一般由6只硅二極管和安裝整流管的元
5、件板(散熱板)構成。整流二極管有正極管與負極管之分:整流二極管有正極管與負極管之分:正極管-引出電極為二極管的正極,其上標有紅色標記;負極管-引出電極為二極管的負極,其上標有綠色或黑色標記。壓裝式安裝 電路圖 焊接式安裝l-正整流板(絕緣散熱板);2-正極管;3-負極管;4-負整流板(接地散熱板或后端蓋);B-電樞接柱交流發(fā)電機整流器交流發(fā)電機整流器 汽車發(fā)電機電子調節(jié)器與轉子線圈配合,由調節(jié)器根據(jù)發(fā)電機輸出的電壓大小來管控為轉子線圈輸送電流,從而控制轉子產生的磁場強度來調整定制繞組輸出平穩(wěn)的電壓(發(fā)電機輸出電壓固定在14V) 。一、三相交變電動勢的產生一、三相交變電動勢的產生 二、整流原理二
6、、整流原理 三、勵磁方式三、勵磁方式 三相同步交流發(fā)電機工作原理見圖,發(fā)電機的轉子為磁極,磁極繞組通過電刷和滑環(huán)引入直流電而產生磁場;發(fā)電機的定子為電樞,三相電樞繞組按一定的規(guī)律分布在定子的槽中,彼此相差120電角度。當轉子旋轉時,產生一個旋轉的磁場,使得相對靜止的電樞繞組切割磁力線(產生相對運動)而在三相電樞繞組產生頻率相同、幅值相等、相位互差120電角度的正弦感應電動勢(磁極設計成鳥嘴形使磁場近似正弦規(guī)律分布)eA、eB、eC (見圖):式中:E-每相繞組電動勢的有效值(V) E E=Cn=Cn -為電角速度(s-1) =2f=pn/30 t時間(s)式中:f-感應電動勢頻率(Hz);P-
7、磁極對數(shù);n-發(fā)電機轉速(r/min);C電機常數(shù);磁極磁通(Wb)。可見可見,當交流發(fā)電機結構一定時,定子繞組內感應電動勢的大小與發(fā)電機轉速和磁極,當交流發(fā)電機結構一定時,定子繞組內感應電動勢的大小與發(fā)電機轉速和磁極磁通成正比。磁通成正比。 )240sin(2)120sin(2sin2tEetEetEeCBA三相交變電動勢的產生三相交變電動勢的產生整流原理整流原理 交流發(fā)電機通過六只二極管組成的三相橋式整流電路利用二極管的單向導電特性將電樞繞組產生的三相交流電轉變?yōu)橹绷麟姟? 1、二極管的導通原則、二極管的導通原則 當三只二極管負極端相連時,正極端電位最高者導通(正極電位最高的二極管導通后,
8、就使另兩只二極管的負極電位高于正極而截止)。當三只二極管正極端相連時,負極端電位最低者導通(該二極管導通后,就使另兩只二極管的正極電位低于負極而截止) 。2、整流時二極管導通、整流時二極管導通情況情況在任一瞬時,負極連接在一起的3只正極管(VD1、VD3、VD5),電壓最高一相的正極管導通;而正極連接在一起的3只負極管(VD2、VD4、VD6)電壓最低一相的負極管導通。但同時導通的管子總是兩個,正、負管子各一個。 例如,在t1t2時間內,A相電壓最高,B相電壓最低,VD1、VD4導通;而在t2t3時間內,A相電壓最高,C相電壓最低,VD1、VD6導通。3、發(fā)電機的端電壓、發(fā)電機的端電壓 從二極
9、管導通情況可知,三相交流通過整流后加在負載上的是一個脈動直流電壓,在任一瞬時,負載上的電壓為某兩相電動勢之和(線電壓),其電壓波形如圖所示。交流發(fā)電機輸出電壓的平均值為:交流發(fā)電機輸出電壓的平均值為:U=1.35UL2.34U(星形連接U=1.35UL1.35U(三角形連接)式中:UL-三相繞組的線電壓有效值;U-三相繞組相電壓的有效值。 4、發(fā)電機的中性點電壓發(fā)電機的中性點電壓 一些發(fā)電機有一個中性點接線柱(“N”接柱),用于控制磁場繼電器、充電指示燈繼電器等。“N”接柱連接三相繞組的中性點,其對地電壓稱為發(fā)電機的中性點電壓,由VD2、VD4、VD6組成的半波整流得到。發(fā) 電 機 中 性 點
10、 電 壓 ( 平 均 值 ) 是 發(fā) 電 機輸出電壓的一半:UN=U/2。 勵磁方式勵磁方式 他激(勵):他激(勵):發(fā)電機不接外電源時,也能自激發(fā)電,但必須有剩磁并且發(fā)電機轉速要足夠高時才行。為了克服發(fā)電機在低速時不能很快建立電壓的缺點,在發(fā)電機轉速較低,發(fā)電機電壓低于蓄電池電壓時,由蓄電池通過電源開關供給磁場電流,進行他激,使電壓很快上升。自激(勵):自激(勵):當發(fā)電機轉速升高,發(fā)電機電壓超過蓄電池電壓時,進行自激,并對外輸出。交流發(fā)電機的工作特性:交流發(fā)電機的工作特性:指發(fā)電機經整流后輸出的直流電壓、電流和轉速之間的關系,包括輸出特性、空載特性和外特性。其中,輸出特性最為重要。汽車用交
11、流發(fā)電機與其他發(fā)電機比最大的特點:汽車用交流發(fā)電機與其他發(fā)電機比最大的特點:是工作轉速變化范圍很大(汽車發(fā)動機從怠速到最高轉速,一般汽油機轉速變化范圍為1:8,柴油機為1:5)。因此發(fā)電機的特性,應以轉速為基準來分析各有關參數(shù)之間的關系。一、輸出特性一、輸出特性 交流發(fā)電機的輸出特性,又叫負載特性或輸出電流特性。是指發(fā)電機輸出電壓一定時(對12V電系,規(guī)定為14V,對于24V電系,規(guī)定為28V),發(fā)電機的輸出電流與轉速之間的關系,即輸出電壓U為常數(shù)時I=f(n)的曲線。交流發(fā)電機的輸出特性(可由試驗測得)如圖所示。二、空載特性二、空載特性 發(fā)電機空載時,發(fā)電機端電壓與轉速的關系,稱空載特性。即
12、I=0時,U=f(n)的函數(shù)關系。空載特性如圖所示。 三、外特性三、外特性 轉速一定時,發(fā)電機端電壓與輸出電流的關系,叫外特性,即n為常數(shù)時,U=f(I)的函數(shù)關系。外特性如圖所示。 2、轉速n1時,發(fā)電機輸出電流隨轉速的升高而升高,隨電阻的減小而升高。轉速=n2時,發(fā)電機輸出額定功率(額定電壓與額定電流之積)或電流。n2-滿載轉速(或額定轉速),通常所選n2應低于發(fā)動機最高轉速,等于或略高于發(fā)動機常用轉速。3、發(fā)電機轉速達到一定值時,輸出電流不再隨轉速的升高而升高,也不再隨負載電阻的減小而升高,即發(fā)電機具有自動限制電流的自我保護能力。這時的電流值稱為發(fā)電機的最大輸出電流或限流值(約為額定電流
13、的1.5倍)。 空載轉速和滿載轉速,是交流發(fā)電機的主要性能指標,在產品說明書中均有規(guī)定。使用中只要測得這兩個數(shù)據(jù),與規(guī)定值相比即可判斷發(fā)電機性能是否良好。輸出特性曲線輸出特性曲線If(n)表明:表明:1、轉速n1時,發(fā)電機在額定電壓下向外供電。 n1-空載轉速(I=0,U=額定電壓時),空載轉速n1的值,是選擇發(fā)電機與發(fā)動機速比的主要依據(jù)。一般地,n1應等于或略高于發(fā)動機怠速轉速。自動限制電流的機理:1、定子繞組具有一定阻抗Z,對通過繞組的電流起阻礙作用。阻抗Z由繞組的電阻R和感抗XL組成:感抗:XL=L=2fL=2pnL/60=pnL/30pnL/30式中:-角速度,=2f;f-頻率,f=p
14、n/60;L-相定子繞組的電感;p-磁極對數(shù);n-轉子的轉速(rmin)。可見,XL與轉速成正比。高速時,繞組電阻R與XL相比,可以忽略不計,因此可以認為定子繞組的阻抗Z與轉速成正比。轉速越高,感抗XL越大,其阻抗Z越大,阻礙交流電流的能力越強,產生很大的內部電壓降。2、定子電流增加時,電樞反應也增強(電樞磁場對磁極磁場產生去磁作用),使感應電動勢下降。發(fā)電機內部有兩個磁場,磁極磁場和電樞磁場。電樞磁場對磁極磁場的影響,稱電樞反應。在交流發(fā)電機中,爪極轉子是旋轉的磁極磁場。定子中的電樞產生電樞磁場。因此,當轉速升高使電流達到一定值后,再提高轉速,盡管定子繞組中感應電動勢增加,但因定子繞組的阻抗
15、增大,內部電壓降增大,再加上電樞反應引起的感應電動勢下降,使發(fā)電機的輸出電流不再增大。因而交流發(fā)電機具有自動限制輸出電流的作用。所限制的電流大小,與定子繞組的電感L有關,也就是與定子繞組的匝數(shù)有關。 所以,交流發(fā)電機調節(jié)器中不需要電流限制器。 22LXRZ 隨著轉速的升高,端電壓上升較快,由他勵轉人自勵時,即能向蓄電池進行補充充電(進一步證實了低速充電性能好的優(yōu)點)。 曲 線 的 上 升 速 率(與磁路有關,磁路氣隙越小、漏磁越小,上升率越大)和達到蓄電池電壓的轉速高低可判斷發(fā)電機性能是否良好。 當輸出電流增大到一定值時,如負載再增大,其電流不僅不會增加,反而會同端電壓一起下降,即在外特性曲線
16、上存在一個轉折點。因此,當發(fā)電機短路時,其短路電流將受到限制,這也說明硅整流發(fā)電機具有自身限制電流的功能。一般發(fā)電機是工作在轉折點以前的。 發(fā)電機轉速越高,端電壓也越高,輸出電流也越大。當保持任一轉速時,端電壓均隨輸出電流的增大而下降。由于端電壓受轉速和負載變化的影響,交流發(fā)電機必須配用電壓調節(jié)器,才能保持電壓的恒定。否則,當發(fā)電機高速運轉時,若突然失去負載,其電壓會突然升高,可能擊穿電子元件和燒毀用電設備。 硅整流發(fā)電機輸出的直流電壓U正比于交流發(fā)電機的感應電動勢E,而感應電動勢又正比于發(fā)電機轉速n與每極磁通,即:UE=Cn 電壓調節(jié)器調節(jié)方法(見圖):電壓調節(jié)器調節(jié)方法(見圖):調節(jié)器動作
17、的控制參量為發(fā)電機電壓,即當發(fā)電機的電壓達設定的上限值U2時,調節(jié)器動作,使磁場繞組的勵磁電流If下降(觸點式)或斷流(電子式),從而減弱磁極磁通量,致使發(fā)電機電壓下降;當發(fā)電機電壓下降至設定的下限值U1時,調節(jié)器又動作,使If增大,磁通量加強,發(fā)電機電壓又上升;當發(fā)電機的電壓上升至U2時又重復上述過程,使發(fā)電機的電壓在設定的范圍內波動,得到一個穩(wěn)定的平均電壓Ue。 因此,當發(fā)電機轉速n變化時,相應地改變每極磁通才能達到保持電壓恒定的目的,而磁通的大小取決于發(fā)電機勵磁電流的大小,故在在發(fā)電機轉速變化時,只要相發(fā)電機轉速變化時,只要相應調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流便應調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流便可保持輸出電壓
18、恒定可保持輸出電壓恒定。電壓調節(jié)器就是利用這一原理工作的。 交流發(fā)電機配用的調節(jié)器種類繁多、型號各異,按其結構特點和工作原理可分為機械電磁振動式(觸點式)調節(jié)器、電子調節(jié)器兩大類(現(xiàn)代汽車有的用微處理器控制交流發(fā)電機的輸出電壓,取消了單獨設置的電壓調節(jié)器)。1、電磁振動式調節(jié)器 2、電子調節(jié)器 1、電磁振動式調節(jié)器、電磁振動式調節(jié)器電磁振動式調節(jié)器是通過一對或兩對觸點的反復開閉改變磁場電路的電阻來調節(jié)勵磁電流的。(1)按觸點的對數(shù)劃分單級式:只有一對觸點,如FTlll、FT211型調節(jié)器。雙級式:有兩對觸點,如FT61、FT70型調節(jié)器。(2)按組成的聯(lián)數(shù)劃分單聯(lián)式:只有一組電壓調節(jié)器,如FT
19、61、FT71型調節(jié)器。 雙聯(lián)式:除電壓調節(jié)器外,另有一組磁場繼電器或充電指示燈繼電器等,如FT61A型調節(jié)器。 2、電子調節(jié)器(、電子調節(jié)器(1)電子調節(jié)器是利用晶體三極管的開關特性,使磁場電路接通和斷開來調節(jié)磁場繞組的平均電流的。(1)按結構型式劃分晶體管式:由分立電子元件組成的調節(jié)器,如JFTl06型電子調節(jié)器(解放CAl091型載貨汽車用)。集成電路調節(jié)器:由集成電路(IC)組成的調節(jié)器,如北京切諾基BJ2021、奧迪100和桑塔納等轎車的調節(jié)器。(2)按安裝方式劃分外裝式:與交流發(fā)電機分開安裝的調節(jié)器,如JFTl06型調節(jié)器。內裝式:安裝在交流發(fā)電機上的調節(jié)器。一般為集成電路調節(jié)器,
20、如北京切諾基、上海桑塔納、南京依維柯、天津夏利等車的調節(jié)器。2、電子調節(jié)器(、電子調節(jié)器(2)(3)按搭鐵型式劃分內搭鐵式:與內搭鐵型交流發(fā)電機配套使用的電子調節(jié)器,如JFTl26A型調節(jié)器。外搭鐵式:與外搭鐵型交流發(fā)電機配套使用的電子調節(jié)器,如JFTl06型調節(jié)器。(4)按功能的多少劃分單功能型:僅有調節(jié)電壓功能的調節(jié)器,如JFTl06型調節(jié)器。多功能型:除電壓調節(jié)功能外,還具有充電指示燈控制功能、過壓控制功能等。隨著汽車電子技術的迅速發(fā)展,現(xiàn)代汽車已廣泛使用交流發(fā)電機和集成電路調節(jié)器裝在一起的整體式交流發(fā)電機。有的還利用微處理器控制交流發(fā)電機的輸出電壓,而取消了單獨設置的電壓調節(jié)器。 根據(jù)
21、汽車行業(yè)標準QC/T73-1993QC/T73-1993汽車電氣設備產品型號編制方法規(guī)定,發(fā)電機調節(jié)器的產品型號編制方法見圖(1)產品代號:硅整流發(fā)電機調節(jié)器的產品代號有“FT”和“FTD”兩種,分別表示發(fā)電機調節(jié)器和電子發(fā)電機調節(jié)器(字母“F”、“T”、“D”分別為“發(fā)”、“調”、“電”的漢語拼音第一個字母)。(2)電壓等級代號與交流發(fā)電機相同。 (3)結構型式代號:用1位阿拉伯數(shù)字表示,見表。(4)設計序號:按產品設計先后次序,以12位阿拉伯數(shù)字表示。 (5)變型代號:以漢語拼音大寫字母A、B、C順序表示(不能用O和I)。 結構型式代號12345觸點式調節(jié)器單聯(lián)雙聯(lián)三聯(lián) 電子調節(jié)器 晶體管
22、式集成電路式例:FTl26C表示12V的雙聯(lián)電磁振動式調節(jié)器,第6次設計,第3次變型。 電磁振動式(觸點式)電壓調節(jié)器應用較早,這種調節(jié)器觸點振動頻率慢,存在機械慣性和電磁慣性,電壓調節(jié)精度低,觸點易產生火花,對無線電干擾大,可靠性差,壽命短,現(xiàn)已基本淘汰。一、基本結構和工作原理 二、單級電磁振動式調節(jié)器 三、雙級電磁振動式調節(jié)器 基本結構:基本結構:如圖所示為電磁振動式電壓調節(jié)器的基本結構,主要由電磁鐵機構、觸點組件和調節(jié)電阻Rtj三部分組成。 電磁鐵機構由鐵心7、磁化線圈8和磁軛9組成。鐵心固定在磁軛上,磁軛固定在調節(jié)器底座上,磁化線圈一端經調節(jié)器接線柱,通過點火開關與發(fā)電機輸出端子“B+
23、”連接,另一端搭鐵。 觸點組件由觸點3、4、支架5、銜鐵2和彈簧11組成。觸點串聯(lián)在發(fā)電機磁場電路中,當調節(jié)器不工作時,觸點在彈簧拉力作用下保持閉合狀態(tài)。 調節(jié)電阻Rtj與觸點并聯(lián)。鐵心、磁軛、銜鐵以及銜鐵與鐵心之間的空氣隙形成電壓調節(jié)器的磁路。 磁化線圈并聯(lián)在發(fā)電機兩端,直接承受發(fā)電機的端電壓,流過磁化線圈的電流及其產生的電磁吸力的大小反映了發(fā)電機端電壓的高低(相當一個電壓傳感器)。 1-鉸鏈;2-銜鐵;3、4-觸點;5、10-支架; 6-絕緣條;7-鐵心;8-磁化線圈;9-磁軛;11-彈簧;Rtj-調節(jié)電阻電磁振動式調節(jié)器基本結構電磁振動式調節(jié)器基本結構 工作原理工作原理 : 當發(fā)電機電壓
24、低于調節(jié)電壓上限值U2時,磁化繞圈通過的電流較小,產生的電磁力矩小于彈簧拉力的力矩,觸點K仍保持閉合狀態(tài),調節(jié)電阻Rtj被觸點短路。此時,磁場電流的電路為:發(fā)電機正極端子“B”-點火開關SW-調節(jié)電阻Rtj-磁場繞組-搭鐵-發(fā)電機負極發(fā)電機(或蓄電池)正極-點火開關SW-觸點K-磁場繞組-搭鐵-發(fā)電機(或蓄電池)負極由于磁場電路串人了調節(jié)電阻,電流If減小,磁場減弱,使發(fā)電機電壓下降。當電壓降到調節(jié)電壓下限值U1時,由于磁化線圈電流減小,觸點再次閉合,調節(jié)電阻被短路,磁場電流增大,發(fā)電機電壓再次升高。當發(fā)電機電壓升高到調節(jié)電壓上限值時,觸點重新斷開。如此循環(huán),使發(fā)電機輸出電壓在調節(jié)電壓上、下限
25、值U2、U1之間脈動而保持平均電壓值Ue不變。電壓調節(jié)器控制的平均電壓稱為電壓調節(jié)器的調節(jié)電壓,用Ue表示。對于12V電氣系統(tǒng),該電壓值為13.5-14.8V;24V電氣系統(tǒng)為27-29V。當發(fā)電機轉速升高到一定值,輸出電壓達到調節(jié)電壓上限值U2時,磁化線圈產生的電磁力矩大于彈簧力矩使觸點K斷開,調節(jié)電阻Rtj隨之串入磁場電路中。此時的磁場電路為: 圖示為FT111型單級電磁振動式電壓調節(jié)器結構原理圖。與電壓調節(jié)器基本結構相比,具有以下特點:1、提高了觸點振動頻率 加裝加速電阻,減少磁滯性,提高觸點的振動頻率。 2、具有溫度補償功能 采用溫度補償電阻、磁分路 。 3、減小了觸點火花 增設由二極
26、管VD、扼流線圈L2和電容C組成的VD-L-C滅弧系統(tǒng)。 FT111型單級電磁振動式調節(jié)器Rjs-加速電阻(4);Rtj-調節(jié)電阻(150);Rbc-補償電阻(15);L1-磁化線圈;L2-扼流線圈;VD-二極管;C-電容器(0.1F) 電路原理 基本結構調節(jié)器,因機械部分的機械慣性及磁化線圈的磁滯性,使觸點振動頻率較低,使發(fā)電機輸出電壓脈動振幅較大,電壓不夠平穩(wěn)。FT111FT111型電壓調節(jié)器采用加裝加速電阻的方法減少磁滯性,提高觸點的振動頻率型電壓調節(jié)器采用加裝加速電阻的方法減少磁滯性,提高觸點的振動頻率 加速電阻功用:加速電阻功用:加速電阻Rjs與調節(jié)電阻Rtj串聯(lián),磁化線圈的一端接在
27、兩電阻之間,Rjs除了起調節(jié)電阻的作用外,還具有加速觸點振動頻率的作用(由此得名)。 加速原理:加速原理:增加加速電阻后,磁化線圈所承受的電壓為發(fā)電機電壓減去加速電阻上的電壓降。當觸點閉合時,磁化線圈的電流分兩路流入,一路經加速電阻Rjs,另一路經觸點K和調節(jié)電阻Rtj,所以此時Rjs上產生的壓降很小,故作用在磁化線圈兩端的電壓幾乎等于發(fā)電機的端電壓。當觸點斷開時,磁場電流和磁化線圈電流同時流過加速電阻Rjs,使加速電阻Rjs上的壓降迅速增大,作用在磁化線圈上電壓迅速減小,加速了鐵心的退磁,使觸點迅速閉合。觸點閉合后,Rjs兩端的壓降又迅速減小,磁化線圈兩端的電壓迅速增大,又使觸點迅速斷開,如
28、此使得觸點振動頻率大大提高。 當汽車運行環(huán)境溫度或調節(jié)器磁化線圈本身發(fā)熱時,銅制磁化線圈的電阻值r0將發(fā)生變化,而使調節(jié)電壓值也發(fā)生變化。為此,電壓調節(jié)器必須進行溫度補償,電磁振動式電壓調節(jié)器常見電磁振動式電壓調節(jié)器常見溫度補償方法有兩種:溫度補償方法有兩種: 電壓調節(jié)器溫度補償電壓調節(jié)器溫度補償1-固定觸點支架;2-銜鐵;3-鐵心;4-磁分路片;5-觸點彈簧;6-磁軛;7-磁化線圈 采用溫度補償電阻采用溫度補償電阻:在磁化線圈的電路中附加一個康銅電阻(銅鎳合金)或將磁化線圈的一部分改用康銅絲材料,設計時一般取為磁化線圈總電阻值的30%-65%。由于康銅絲的電阻溫度系數(shù)很小,僅為銅導線溫度系數(shù)
29、的1/800,因此,總電阻值隨溫度變化相對減小,調節(jié)電壓值受溫度的影響相應減小。采用磁分路采用磁分路:安裝在鐵心與磁扼之間的片狀磁分路4,與銜鐵2形成并聯(lián)磁路。磁分路的材料采用鐵鎳合金,其磁阻隨溫度的升高而增大。當溫度升高時,雖然磁化線圈電阻值增大,使電磁鐵心磁通量減少,但溫度升高使磁分路的磁阻增大,通過磁分路的漏磁通減少,因此通過銜鐵的磁通量不變,從而使調節(jié)電壓值不隨溫度變化而變化。 電磁振動式電壓調節(jié)器的觸點K串聯(lián)在發(fā)電機的磁場電路中,當觸點斷開時,調節(jié)電阻串入到磁場電路,使磁場電流急劇減小。磁場線圈在磁場電流發(fā)生變化時將產生自感電動勢,自感電動勢作用在觸點兩端,可能擊穿觸點間的空氣間隙而
30、產生觸點火花。調節(jié)電阻值越大,磁場電流變化率越大,觸點火花越嚴重。觸點火花嚴重時會使觸點燒蝕甚至粘結,影響工作可靠性。為減小觸點火為減小觸點火花,增設了由二極管花,增設了由二極管VDVD、扼流線圈扼流線圈L2L2和電容和電容C C組成組成的的VD-L-CVD-L-C滅弧系統(tǒng)。滅弧系統(tǒng)。 滅弧系統(tǒng)滅弧系統(tǒng)可使磁場線圈產生的自感電動勢通過二極管VD、扼流線圈L2構成泄放回路,使自感電動勢快速衰減,達到保護觸點的目的。另外在觸點兩端通過L2并聯(lián)電容器C,用來吸收自感電動勢,也減小了觸點火花。同時,當觸點斷開,自感電流通過扼流線圈L2時,由于L2產生的磁通方向與磁化線圈L1產生的磁通方向相反,加速了電
31、磁鐵心的退磁,因此也加速了觸點的閉合,使觸點的振動頻率提高。 雙級電磁振動式調節(jié)器基本線路及工作特性雙級電磁振動式調節(jié)器基本線路及工作特性 圖示為雙級電磁振動式調節(jié)器的基本線路及工作特性。1 1、基本線路、基本線路 與單級式的區(qū)別 工作原理 特點2 2、FT61FT61型調節(jié)器型調節(jié)器 1 1、基本線路、基本線路 與單級式的區(qū)別:第一,具有兩對觸點,即一級觸點(低速觸點)K1,二級觸點(高速觸點)K2,K2是新增觸點且觸點直接搭鐵;第二,調節(jié)器電阻值比單級式要小得多。 低速觸點(在發(fā)電機低速時起作用)K1為常閉觸點,與調節(jié)電阻Rtj并聯(lián);高速觸點(在發(fā)電機高速時起作用)K2為常開觸點,與發(fā)電機
32、磁場繞組并聯(lián),當K2閉合時,磁場繞組將無勵磁電流通過;磁化線圈并聯(lián)在發(fā)電機兩端,直接承受發(fā)電機端電壓,控制K1、K2的開閉。 工作原理 : (1)轉速低于n1時,調節(jié)器未起作用,K1保持閉合,電壓隨轉速的上升而升高。在發(fā)電機電動勢達到蓄電池電壓前,磁場繞組由蓄電池提供勵磁電流;在發(fā)電機的端電壓高于蓄電池電壓后,發(fā)電機自激發(fā)電。(2)轉速在n1n2范圍內,K1工作(低速觸點的工作情況和單級電磁振動式電壓調節(jié)器相同)。隨著轉速的上升,K1打開的相對時間增加,磁場繞組的平均勵磁電流下降,使發(fā)電機的電壓穩(wěn)定在Ue1。 (3)轉速在n2n3范圍內,K1失效(K1打開后已不能使發(fā)電機電壓下降),K2未起作
33、用(調節(jié)器電磁力還不足以使K2閉合),即銜鐵居于中間位置,K1和K2均處于斷開狀態(tài),因此發(fā)電機的電壓及磁場電流將隨轉速的上升而增高(電壓失控/過渡區(qū))。 工作原理 : (4)發(fā)電機的轉速在n3nmax范圍內,K2工作(轉速升高,電壓隨之升高,銜鐵進一步下移,使高速觸點K2閉合,磁場電流減小為零,電壓因此迅速下降。電壓下降使磁化線圈的吸力減小,觸點K2打開,銜鐵又處于中間位置。磁場電流又經過Rtj流人磁場線圈,電壓又升高。如此反復,高速觸點K2振動,使發(fā)電機電壓保持穩(wěn)定)。隨著發(fā)電機轉速的上升,K2閉合的相對時間增加,磁場繞組的平均勵磁電流下降,使發(fā)電機的電壓穩(wěn)定在Ue2。 (5)假如發(fā)電機的轉
34、速能高于nmax,K2也將失效(K2打開后已不能使發(fā)電機電壓下降),即調節(jié)器失去調節(jié)作用,但實際上發(fā)電機最高轉速要遠低于nmax。 特點 : (1)觸點火花小。調節(jié)器設計時大部分工作在第二級,第一級轉速范圍不大,Rtj較小(約為單級式的1/7-1/10),所以低速觸點切斷功率很小,火花大大減小。高速觸點閉合時磁場繞組被短路,打開時不會有火花,故使用壽命長。 (2)調節(jié)器適用轉速范圍大。調節(jié)器在第二級工作時,用短路磁場來保持電壓穩(wěn)定,終點轉速只受發(fā)電機剩磁的限制,使調節(jié)器的轉速范圍大大增加。 特點 : (3)調節(jié)器觸點從第一級過渡到第二級工作時,由于彈簧拉力以及銜鐵與鐵心之間的空氣隙發(fā)生變化,兩
35、級調節(jié)電壓的平均值略有不同,出現(xiàn)一個級差U。對于12V電系,允許級差為0.5V;對于24V電系,允許級差為1.0V。 (4)雙級式調節(jié)器具有兩對觸點,且高速觸點間隙很小,一般為0.2-0.4mm,調整比單級式困難。當高速觸點之間夾有塵土不導電時,閉合后不能將磁場繞組短路,電壓隨轉速升高而升高,使發(fā)電機和用電設備有被燒壞的危險。為此,雙級式調節(jié)器的蓋子與底座之間,密封必須良好。 2 2、FT61FT61型雙級電磁振動式調節(jié)器型雙級電磁振動式調節(jié)器 可與14V、350-500W的內搭鐵交流發(fā)電機配套。如和東風EQl090等車用交流發(fā)電機配套使用。結構及內部線路如圖所示 。FT61型雙級電磁振動式調
36、節(jié)器線路圖 1-靜觸點支架;2-銜鐵;3-磁化線圈(9.5);4-彈簧;5-磁軛;6-電刷;7-滑環(huán);8-磁場繞組;9-三相繞組;10-點火開關;Rjs-加速電阻(1);Rtj-調節(jié)電阻(8.5);Rbc-補償電阻(13);K1-低速觸點;K2-高速觸點工作過程:(1)閉合點火開關SW,蓄電池電流同時流經調節(jié)器磁化線圈3和發(fā)電機的磁場繞組8。磁化線圈電路:蓄電池正極-電流表A-點火開關SW-調節(jié)器接線柱“B”-Rjs-磁化線圈3-Rbc-搭鐵-蓄電池負極。由于電磁力不能克服彈簧拉力,低速觸點K1仍保持閉合。磁場電流電路:蓄電池正極-電流表A-點火開關SW-調節(jié)器接線柱“B”-低速觸點支架1-低
37、速觸點K1-銜鐵2-磁軛5-調節(jié)器“磁場”接線柱“F”-電刷、滑環(huán)-磁場繞組-電刷、滑環(huán)-搭鐵-蓄電池負極。發(fā)電機低速運轉時,由于磁場電流由蓄電池供給,使轉子磁場增強,電壓很快升高。(2)發(fā)電機電壓高于蓄電池電壓時,磁場電流和磁化線圈中的電流均由發(fā)電機供給。工作過程:(3)當發(fā)電機電壓達到工作電壓時,磁化線圈3的電磁吸力增強,克服彈簧拉力,將銜鐵2吸下,觸點K1打開,觸點K2仍處于打開狀態(tài)。磁場電流電路:發(fā)電機接線柱“B”-點火開關SW-調節(jié)器接線柱“B”-Rjs、Rtj-調節(jié)器接線柱“F”-發(fā)電機接線柱“F”-磁場繞組8-發(fā)電機“-”接線柱。電路中串人了Rjs、Rtj,磁場電流減小,發(fā)電機電
38、壓降低。當發(fā)電機電壓下降而略低于工作電壓后,通過磁化線圈的電流減小,電磁吸力減弱,K1在彈簧拉力的作用下重新閉合,電阻Rjs、Rtj被短路,使磁場電流增加,發(fā)電機電壓再度升高。發(fā)電機電壓升至略高于工作電壓后,K1觸點又被打開。如此反復,K1高速振動,保持發(fā)電機電壓穩(wěn)定。 工作過程:(4)當發(fā)電機轉速升高到低速觸點極限轉速(即調節(jié)電阻始終串人磁場回路時,能夠保持發(fā)電機電壓不超過調節(jié)電壓所對應的發(fā)電機最高轉速)時,低速觸點K1失去調節(jié)作用,若轉速繼續(xù)升高,則發(fā)電機電壓將會升高。 當發(fā)電機電壓略有升高時,銜鐵進一步下移使高速觸點K2閉合,磁化線圈被短路,磁場電流減小到零,發(fā)電機電壓迅速下降。 電壓下
39、降使磁化線圈的電磁吸力減小,銜鐵又被彈簧拉回中間位置,即K1、K2都打開的位置。磁場電流再次經Rjs、Rtj構成回路,發(fā)電機電壓再次升高。 如此循環(huán),通過觸點K2振動,使磁場繞組周期性的被短接,將發(fā)電機電壓控制在某一平均值不變。 電磁振動式電壓調節(jié)器存在體積大,結構復雜,觸點易燒蝕,調整精度不高,工作不夠可靠,需要經常檢修與調整等缺點,目前已逐漸被電子調節(jié)器所代替。一、概述二、電子調節(jié)器基本原理 三、晶體管調節(jié)器(分立元件電子調節(jié)器)一般由二、三個晶體管,一個穩(wěn)壓管或二極管,以及一些電阻、電容等組成。具有結構簡單、工作可靠,調節(jié)精度高、無火花、電波干擾小,重量輕、體積小、壽命長等優(yōu)點,現(xiàn)廣泛應
40、用于東風、解放及多種中低檔車型。 四、集成電路調節(jié)器 集成電路調節(jié)器除具有晶體管調節(jié)器的優(yōu)點外,還具有超小型,可安裝于發(fā)電機內部或殼體上(內裝式調節(jié)器),減少了外接線,發(fā)生故障的可能性更小,且無需調整和維護。現(xiàn)廣泛應用于桑塔納、奧迪等多種轎車車型上。五、計算機控制的調節(jié)器 80年代中期以后生產的許多汽車,其調節(jié)器功能已并入管理發(fā)動機或車身的計算機中,其基本工作情況與集成電路調節(jié)器完全一樣,但因由計算機控制而取消了單獨設置的電壓調節(jié)器。如上海別克、廣州本田等轎車發(fā)電機上使用了這種調節(jié)器。電磁振動式電壓調節(jié)器存在體積大,結構復雜,觸點易燒蝕,調整精度不高,工作不夠可靠,需要經常檢修與調整等缺點,目
41、前已逐漸被電子調節(jié)器所代替。電子電壓調節(jié)器優(yōu)點(與電磁振動式調節(jié)器相比):(1)結構簡單、工作可靠、故障少電子調節(jié)器都是由晶體三極管、二極管、穩(wěn)壓管或集成電路以及電阻、電容等元件組成。無觸點、無線圈、無振動部件,不但結構簡單,而且不可能產生觸點燒蝕、氧化、熔焊、繞組損壞及振動機構失靈等現(xiàn)象。因而電子調節(jié)器性能可靠,故障少,不必經常維護和調整。(2)調節(jié)精度高、無火花電子調節(jié)器沒有觸點,不會產生火花,無線電干擾小。三極管的開關頻率高,調節(jié)精度高。(3)重量輕、體積小、使用壽命長電子調節(jié)器封裝型式:一般有兩種,可拆式,它的蓋子與底座,是用螺釘連接的,可拆開檢修或更換元器件;密封式(多數(shù)采用),不可
42、拆卸。電子元器件裝入后,用樹脂封裝起來,如果損壞,只能更換調節(jié)器總成。電子調節(jié)器搭鐵型式:有內搭鐵與外搭鐵之分,分別與內搭鐵與外搭鐵發(fā)電機匹配使用。 電子調節(jié)器利用晶體三極管的開關特性,將晶體三極管串聯(lián)在發(fā)電機磁場電路中,根據(jù)發(fā)電機輸出電壓的高低,控制晶體三極管的導通和截止,從而控制發(fā)電機的磁場電流,使發(fā)電機的輸出電壓穩(wěn)定在某一規(guī)定的范圍之內。 通常由三個基本部分組成:通常由三個基本部分組成:信號檢出部分:即傳感器,也叫電壓敏感電路,它的作用是檢出高于規(guī)定的供電電壓。開關控制部分:即控制器,把信號電壓,變?yōu)榭刂齐娮娱_關通斷的控制電壓。電子開關部分:即執(zhí)行機構,按控制電壓的變化,改變發(fā)電機磁場繞
43、組電路的通斷時間比例。電子調節(jié)器基本電路電子調節(jié)器基本電路 R1、R2和VD-電壓信號采集和輸入控制 V1信號放大和控制;V2-功率開關三極管 電子調節(jié)器有內搭鐵與外搭鐵之分,分別與內搭鐵與外搭鐵發(fā)電機匹配使用: 1、內搭鐵式調節(jié)器 (1)PNP型 (2)NPN型 2、外搭鐵式調節(jié)器 1 1、內搭鐵式電子調節(jié)器(、內搭鐵式電子調節(jié)器(PNPPNP型型):): V2-功率開關三極管,串聯(lián)在磁場電路的電源端(內搭鐵調節(jié)器的特點);晶體管V1-將電壓檢測電路送來的電壓信號放大,控制功率開關三極管導通和截止;R1、R2和穩(wěn)壓管VD-組成發(fā)電機電壓信號的采集和控制電路。 R1、R2構成分壓器,和發(fā)電機并
44、聯(lián),從R1上取出總電壓的一部分: UAB可反映發(fā)電機的輸出電壓UAC,作為電壓調節(jié)器的輸入信號電壓。 穩(wěn)壓管VD反向串聯(lián)在晶體管V1的基極回路中,控制V1的導通和截止。 ACABURRRU2111 1、內搭鐵式電子調節(jié)器(、內搭鐵式電子調節(jié)器(PNPPNP型型):):合上點火開關SW后,蓄電池電壓便加在A、C兩端。R1上的分壓UAB通過晶體管V1的發(fā)射極加到穩(wěn)壓管VD上,由于蓄電池電壓低于發(fā)電機的規(guī)定電壓值,加到穩(wěn)壓管上的電壓值也低于穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓UVD,穩(wěn)壓管VD截止。V1因無基極電流而截止。V2則由R3提供偏置電流而處于飽和導通狀態(tài),蓄電池經V2向發(fā)電機磁場繞組提供電流。 發(fā)電機繼續(xù)
45、運轉,端電壓迅速上升,當電壓超過規(guī)定值時,加到穩(wěn)壓管的電壓超過穩(wěn)壓管VD的反向擊穿電壓時,穩(wěn)壓管導通,V1獲得基極電流導通,V2的發(fā)射結被短路而截止,切斷了發(fā)電機的勵磁電路,發(fā)電機電壓迅速下降。當發(fā)電機電壓低于規(guī)定值時,加到穩(wěn)壓管上的電壓值,又低于穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓,穩(wěn)壓管截止,V1截止,V2重新導通,接通發(fā)電機的勵磁電路,發(fā)電機電壓又升高,如此反復,以維持發(fā)電機電壓不變。 1 1、內搭鐵式電子調節(jié)器(、內搭鐵式電子調節(jié)器(NPNNPN型型):): 若內搭鐵調節(jié)器采用NPN型三極管(見圖),則發(fā)電機磁場繞組需接在功率開關三極管的發(fā)射極回路中。 因功率三極管V2的基極電流需通過磁場繞組構成回路
46、,使其基極電流減小,V2不能在飽和區(qū)工作,以致V2的管壓降較大,減小了勵磁電流而影響發(fā)電機的輸出電流。 2 2、外搭鐵式電子調節(jié)器:、外搭鐵式電子調節(jié)器: 基本電路如圖所示。 功率三極管串聯(lián)在發(fā)電機磁場繞組的搭鐵端(外搭鐵調節(jié)器的特點),應配合外搭鐵交流發(fā)電機使用,才能構成回路。 所用功率三極管以NPN型居多。 各種晶體管調節(jié)器,基本結構大致相同。一般是由二、三個晶體管,一個穩(wěn)壓管或二極管,以及一些電阻、電容等組成。1、JFTl26A型調節(jié)器 2、JFTl06型調節(jié)器 3、輔助元件作用 1 1、JFTl26AJFTl26A型調節(jié)器型調節(jié)器 調節(jié)器電路原理如圖所示,圖中右虛線框為調節(jié)器。 從左至
47、右,依次為信號檢出、開關控制和電子開關部分。 大功率三極管V3串在發(fā)電機磁場電路中,V3導通,磁場繞組有電流流過,使發(fā)電機電壓升高。當發(fā)電機電壓高于規(guī)定值時,V3截止,磁場電路斷開,發(fā)電機電壓急驟下降。降到規(guī)定值后,V3又導通,接通磁場電路,發(fā)電機電壓重新升高。如此反復,發(fā)電機電壓被穩(wěn)定在規(guī)定值。 工作過程如下: (1)合上點火開關SW,蓄電池電壓加在R1、R2組成的分壓電路A、C兩端,R2分得電壓UAB通過V1管的發(fā)射極e和二極管VD2加到穩(wěn)壓管VDZ上,穩(wěn)壓管承受反向電壓小于擊穿電壓,穩(wěn)壓管截止,V1無基極電流而截止。V2在R4的偏置下導通,V2、V3是復合管(提高放大倍數(shù)),V3也導通,
48、蓄電池通過V3供給勵磁電流,發(fā)電機產生電壓。其電路為:蓄電池“+”-點火開關SW-調節(jié)器“+”-V3(c,e)-調節(jié)器磁場接線柱F-磁場繞組-搭鐵。(2)當發(fā)電機電壓隨轉速升高,超過規(guī)定值時,穩(wěn)壓管VDZ上的反向電壓達到擊穿電壓,穩(wěn)壓管導通。V1有基極電流流過而導通,V2被短路而截止,V3也截止,切斷了勵磁電路,發(fā)電機電壓下降。 (3)發(fā)電機電壓下降到低于規(guī)定值時,穩(wěn)壓管VDZ上的反向電壓低于其擊穿電壓,穩(wěn)壓管重新截止,V3又導通,接通勵磁電路,發(fā)電機電壓上升,如此反復,把發(fā)電機電壓穩(wěn)定在規(guī)定值。 2 2、JFTl06JFTl06型調節(jié)器型調節(jié)器調節(jié)器電路如圖所示。JFTl06型調節(jié)器為14V
49、外搭鐵式,調節(jié)電壓為13.814.6V,可以配14V、500W的9管交流發(fā)電機或14V功率小于1000W的6管交流發(fā)電機。其工作過程如下:(1)接通點火開關,蓄電池經充電指示燈,R5、VD2和R7向V2提供偏流,使其導通,V3也隨之導通。蓄電池正極經點火開關-充電指示燈-磁場繞組-V3(c,e)-蓄電池負極,對交流發(fā)電機進行他激。(2)隨發(fā)電機轉速升高,電壓逐漸升高,通過勵磁二極管加于充電指示燈兩端電位相近,充電指示燈熄滅。當A點電壓達到調節(jié)值時,R1、R2組成的分壓電路R1上的端電壓上升使穩(wěn)壓管VDZ1反向擊穿,使V1導通,V2與V3截止。勵磁電流中斷,發(fā)電機端電壓及A點電位下降。(3)A點
50、電位下降,使穩(wěn)壓管VDZ1截止,V1隨之截止而V2、V3導通,電壓又上升,如此反復,控制發(fā)電機電壓保持在規(guī)定值。 3 3、輔助元件作用:、輔助元件作用:實用型調節(jié)器是在電子調節(jié)器基本電路的基礎上增加一些輔助元件和輔助電路形成,輔助元件作用如下(以JFTl06型調節(jié)器為例):(1)調整電阻R3。調整該電阻的阻值可使調節(jié)電壓更加精確。(2)降頻電容C1、C2。與分壓電阻R1并聯(lián),由于電容器兩端的電壓不能突變(電容的充放電需要一定的時間),因此推遲了穩(wěn)壓管導通與截止的時間,從而降低三極管的開關頻率,減少三極管損耗,使三極管發(fā)熱量減少,使用壽命延長。(3)溫度補償二極管VD1、VD2。穩(wěn)壓管的導通電壓
51、(反向擊穿電壓)會隨溫度的上升而上升,導致發(fā)電機的調節(jié)電壓隨之增大。加溫度系數(shù)為負的二極管VD1,起溫度補償作用,以消除溫度變化對調節(jié)電壓的影響。二極管VD2的作用是當V1導通時,使V2可靠截止。當V1處于導通狀態(tài)時,由于V1溫度升高會造成其集-射極之間的壓降增大,造成V2誤導通。增加二極管VD2后,由于其分壓作用,使V1導通時V2可靠截止。(4)正反饋電阻R4。組成正反饋電路,提高三極管的開關轉換速度(加速導通和截止的變化過程),減小三極管的功率損耗。當V2趨于截止時,其集電極電位升高,通過R4反饋給穩(wěn)壓管VDZ1,使其左端電位升高,從而加速VDZ1、V1的導通與V2截止;同理,當V2趨于導
52、通時,其集電極電位下降,經R4反饋使VDZ1、V1加速截止,V2加速導通。(5)續(xù)流二極管VD3。與發(fā)電機磁場繞組反向并聯(lián)。當V3截止時,磁場繞組由于磁場電流變化產生的自感電動勢經VD3形成回路,保護V2、V3等免受損壞。(6)穩(wěn)壓二極管VDZ2起過壓保護作用。利用其穩(wěn)壓特性,對發(fā)電機負荷突然減小或蓄電池接線突然斷開等原因造成的正向瞬變過電壓進行吸收保護,并利用其正向導通特性,對開關斷開時電路可能產生的反向瞬變電壓進行吸收,防止調節(jié)器或其他電子設備中的電子元器件損壞。 集成電路調節(jié)器是利用集成電路(IC)組成的電壓調節(jié)器,可分為:全集成電路調節(jié)器:是將半導體元件(二極管、三極管及穩(wěn)壓管)及無源
53、元件(電阻、電容及導線)同時制在一塊基片上。混合集成電路調節(jié)器:是指由厚膜或薄膜電阻與集成的單片芯片或分立元件組裝而成。實際使用最為廣泛。集成電路調節(jié)器的基本工作原理和分立元件調節(jié)器完全一樣,都是利用三極管的開關特性控制發(fā)電機的磁場電流來達到穩(wěn)定發(fā)電機輸出電壓的目的,同樣有內、外搭鐵之分。1、集成電路調節(jié)器的特點、集成電路調節(jié)器的特點集成電路調節(jié)器除具有分立元件調節(jié)器的優(yōu)點外,還有以下更突出的優(yōu)點:(1)體積和重量更小,可直接裝在發(fā)電機內部或殼體上成為整體式發(fā)電機的一個零件,這樣省去調節(jié)器與發(fā)電機的連接導線,減少了線路損失(輸出功率提高5%-10%),使調節(jié)精度更高(可達0.3V,電磁振動式1
54、.0V,晶體管式0.5V)。(2)由于取消了外接線路,發(fā)生故障的可能性更小,且無需調整和維護,性能十分可靠。(3)耐高溫性能好,可在130的高溫下正常工作。(4)更加耐振(塑料或樹脂灌封),壽命更長(16萬Km以上)。(1)發(fā)電機電壓檢測法發(fā)電機電壓檢測法 基本電路如圖所示,加在分壓器R1和R2上的電壓是磁場二極管輸出端L的電壓UL,UL和發(fā)電機B端的電壓UB相等,由于檢測點P加在穩(wěn)壓管VD1兩端的反向電壓與發(fā)電機的端電壓成正比,所以稱為發(fā)電機電壓檢測法。 發(fā)電機電壓檢測法的優(yōu)點是發(fā)電機的引出線可以少一根,缺點是在“B”到“BAT”接線柱之間導線的電壓降較大(發(fā)電機輸出電流大)時,蓄電池的充電
55、電壓將會偏低,使蓄電池充電不足。因此,一般大功率發(fā)電機宜采用蓄電池電壓檢測法。 2、集成電路調節(jié)器的電壓、集成電路調節(jié)器的電壓檢測法檢測法集成電路調節(jié)器是裝在發(fā)電機上的,可直接在發(fā)電機上檢測發(fā)電機的輸出電壓,也可通過連接導線檢測蓄電池的端電壓變化來調節(jié)發(fā)電機的輸出電壓。根據(jù)電壓檢測點的不同,可分為發(fā)電機電壓檢測法和蓄電池電壓檢測法。 (1)發(fā)電機電壓檢測法(2)蓄電池電壓檢測法(2)蓄電池電壓檢測法蓄電池電壓檢測法 基本電路如圖所示,加到分壓器R1和R2上的電壓為蓄電池端電壓,由于檢測點P加在穩(wěn)壓管VD1上的反向電壓與蓄電池端電壓成正比,所以稱為蓄電池電壓檢測法。 蓄電池電壓檢測法的不足:當“
56、B”到“BAT”之間或“S”到“BAT”之間斷路時,由于不能檢測出發(fā)電機的端電壓,發(fā)電機輸出電壓將會失控。為克服這一缺點,電路上應采取一定措施。 。 整體式交流發(fā)電機電路原理圖整體式交流發(fā)電機電路原理圖1-整體式交流發(fā)電機;2-勵磁整流二極管;3-輸出整流二極管;4-中性點整流二極管;5-定子繞組;6-勵磁繞組;7-集成電路電壓調節(jié)器的輸出部分(執(zhí)行機構);8-電壓調節(jié)器的電壓控制部分(傳感器和控制器);9-充電指示燈接線柱;10-輸出接線柱 3、集成電路調節(jié)器實例、集成電路調節(jié)器實例 右圖所示是裝有集成電路調節(jié)器的整體式交流發(fā)電機(奧迪、桑塔納等轎車裝用)的電路原理。 下圖為集成電路調節(jié)器結
57、構,IC調節(jié)器與電刷制成一個整體,并采用外裝式結構(便于電刷檢修)。 集成電路調節(jié)器結構集成電路調節(jié)器結構 1-IC調節(jié)器;2-電刷架;3-負電刷;4-正電刷 爪極式無刷交流發(fā)電機(見示意圖):爪極式無刷交流發(fā)電機(見示意圖):結構:磁場繞組2通過一個磁軛托架1固定在后端蓋4上。其中一個爪極8直接固定在發(fā)電機轉子軸上,另一爪極3用非導磁材料固定在爪極8上。轉子軸旋轉時,一個爪極就帶動另一爪極在定子內一起轉動。在爪極3的軸向制有一個圓孔,磁軛托架由此圓孔伸人爪極的空腔內。在磁軛托架與爪極以及與轉子磁軛之間均需留出附加間隙g1、g2,以便轉子轉動。 原理:當磁場繞組中有直流電流通過時,其主磁通路徑
58、由轉子磁軛出發(fā),經附加間隙g2-磁軛托架-附加間隙g1-左邊爪極的磁極-主氣隙g-定子鐵心-主氣隙g-右邊爪極的磁極-轉子磁軛形成閉合回路。 一、無刷交流發(fā)電機一、無刷交流發(fā)電機普通交流發(fā)電機采用旋轉的磁場繞組,用電刷和滑環(huán)將電流引入磁場繞組。長期使用由于滑環(huán)與電刷的磨損、接觸不良,會造成磁場電流不穩(wěn)定或發(fā)電機不發(fā)電等故障。另外,隨著發(fā)電機功率的增大,磁場電流也顯著增大,使電刷的工作可靠性和使用壽命受到影響。無刷交流發(fā)電機的特點是取消了電刷和滑環(huán)裝置,可克服普通交流發(fā)電機的上述缺陷。 車用無刷交流發(fā)電機分為爪極式和永磁式兩類。目前大多采用爪極式。 1-磁軛托架;2-磁場繞組;3、8-爪形磁極;
59、4-后端蓋;5-定子鐵心;6-前端蓋;7-定子繞組;9-磁軛;10-轉子軸爪極式無刷交流發(fā)電機(見示意圖):爪極式無刷交流發(fā)電機(見示意圖):轉子旋轉時,爪極形成的N極和S極磁力線交替穿過定子鐵心,定子槽中的三相繞組就感應產生交變電動勢,形成三相交流電,經整流后變?yōu)橹绷麟姟?yōu)點:結構簡單、維護工作量少、工作可靠性高,可在潮濕和多塵環(huán)境中工作,工作時無火花,減小了無線電干擾。缺點:兩爪極之間連接的制造工藝教困難,由于磁路中增加了兩個附加間隙,故在輸出功率相同的情況下,必須增大通過磁場繞組的電流(勵磁能力),這對控制磁場電流的調節(jié)器也提出了更高的要求。 二、高效型交流發(fā)電機(八管、十一管二、高效型
60、交流發(fā)電機(八管、十一管交流發(fā)電機)交流發(fā)電機) 交流發(fā)電機星形連接的中性點N的電壓是發(fā)電機直流輸出電壓的一半,這是指平均電壓,實際上中性點電壓包含直流分量(三相基波電壓整流得到)和交流分量(三次諧波),交流分量以平均電壓為中心交變振蕩,其幅值隨發(fā)電機轉速的上升而增大。轉速升高到一定程度時(超過2000r/min),交流分量的最高瞬時值就可能超過發(fā)電機的直流輸出電壓,最低瞬時值則可能低于搭鐵電壓。 不同轉速時中性點電壓變化波形不同轉速時中性點電壓變化波形 在中性點與發(fā)電機的“B+”端以及搭鐵端之間分別增加1只整流二極管(中性點二極管),即可利用中性點的諧波電壓增加發(fā)電機的輸出功率。試驗表明,加
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