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1、第二章交流发电机与电压调节器第二章交流发电机与电压调节器 第一节交流发电机的构造第一节交流发电机的构造 第二节交流发电机的工作原理第二节交流发电机的工作原理 第三节交流发电机的特性第三节交流发电机的特性 第四节新型交流发电机第四节新型交流发电机 第五节电压调节器第五节电压调节器 第六节交流发电机与电压调节器的使用维护与故第六节交流发电机与电压调节器的使用维护与故障排除障排除第一节交流发电机的构造第一节交流发电机的构造 目前国内外生产的汽车交流发电机的结构基本相同，都是由三相同目前国内外生产的汽车交流发电机的结构基本相同，都是由三相同步交流发电机和硅二极管整流器两大部分构成。步交流发电机和硅二极
2、管整流器两大部分构成。图图2一一1所示为交流发电所示为交流发电机的组件图。机的组件图。一、三相同步交流发电机一、三相同步交流发电机 三相同步交流发电机的作用是产生三相交流电。它主要由转子、三相同步交流发电机的作用是产生三相交流电。它主要由转子、定子、前后端盖、风扇及皮带轮等组成。定子、前后端盖、风扇及皮带轮等组成。1.转子转子 转子是三相同步交流发电机的旋转磁场部分。它是由转轴、两块爪转子是三相同步交流发电机的旋转磁场部分。它是由转轴、两块爪形磁极、磁扼、激磁绕组、滑环等部件构成，如形磁极、磁扼、激磁绕组、滑环等部件构成，如图图2-2所示。所示。下一页返回第一节交流发电机的构造第一节交流发电机
3、的构造 2.定子定子 定子又称电枢，是三相同步交流发电机产生三相交流电的部件。它定子又称电枢，是三相同步交流发电机产生三相交流电的部件。它由铁芯和三相绕组组成。定子铁芯由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片由铁芯和三相绕组组成。定子铁芯由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成，硅钢片厚度为叠成，硅钢片厚度为0.51 mm。定子槽内置有三相绕组，绕组用的是高。定子槽内置有三相绕组，绕组用的是高强度漆包线，作星形连接。为使三相绕组中产生大小相等，相位相差强度漆包线，作星形连接。为使三相绕组中产生大小相等，相位相差1200(电角度电角度)的对称电动势，在三相绕组的绕法上需要遵循以下原则。的对称电动势，在三相绕
4、组的绕法上需要遵循以下原则。(1)为使三相电动势大小相等，每相绕组的线圈个数和每个线圈的节距与为使三相电动势大小相等，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。匝数都必须完全相等。(2)为使三相电动势在相位上互差为使三相电动势在相位上互差120，三相绕组的起端，三相绕组的起端A,B,C(或末端或末端X,Y，Z)在定子槽内的排列，必须相隔在定子槽内的排列，必须相隔120 电角度电角度(即两个槽的宽度即两个槽的宽度)。下一页返回上一页第一节交流发电机的构造第一节交流发电机的构造 3.端盖端盖 端盖分前端盖端盖分前端盖(驱动端盖驱动端盖)和后端盖和后端盖(整流端盖整流端盖)，其作用是支
5、承转子，其作用是支承转子，安装和封闭内部构件。前后端盖均用非导磁材料铝合金制成，漏磁少，安装和封闭内部构件。前后端盖均用非导磁材料铝合金制成，漏磁少，质量轻，散热性能好。端盖的中心有球轴承，外围有通风孔和组装螺孔。质量轻，散热性能好。端盖的中心有球轴承，外围有通风孔和组装螺孔。前端盖有突出的安全臂和调整臂，由于它的外侧为驱动发电机旋转前端盖有突出的安全臂和调整臂，由于它的外侧为驱动发电机旋转的皮带轮，所以又称驱动端盖。的皮带轮，所以又称驱动端盖。4.风扇风扇 风扇用风扇用1.52 mm厚的钢板冲制而成，并用半圆键装在前端盖外侧厚的钢板冲制而成，并用半圆键装在前端盖外侧的转轴上。发电机的后端盖上
6、有进风口，前端盖上有出风口，当皮带轮的转轴上。发电机的后端盖上有进风口，前端盖上有出风口，当皮带轮与风扇一起旋转时，使空气高速流经发电机内部进行强力通风冷却。与风扇一起旋转时，使空气高速流经发电机内部进行强力通风冷却。下一页返回上一页第一节交流发电机的构造第一节交流发电机的构造 5.皮带轮皮带轮 皮带轮是利用皮带将发动机的转矩传给转子，通常用铝合金制成。皮带轮是利用皮带将发动机的转矩传给转子，通常用铝合金制成。一般分为单槽和双槽两种，利用风扇的半圆键装在风扇外侧的转轴上，一般分为单槽和双槽两种，利用风扇的半圆键装在风扇外侧的转轴上，并用弹簧垫圈和螺母紧固。并用弹簧垫圈和螺母紧固。二、整流器二、
7、整流器 硅整流器的作用是将三相交流电变为直流向外输出，它由一块元件硅整流器的作用是将三相交流电变为直流向外输出，它由一块元件板和六只硅二极管组成。板和六只硅二极管组成。1.元件板元件板 元件板又称散热板，用铝合金制成月牙形，如元件板又称散热板，用铝合金制成月牙形，如图图2-8所示。所示。2.硅整流二极管硅整流二极管 交流发电机的整流器，由六只硅二极管组成。二极管的内部结构、交流发电机的整流器，由六只硅二极管组成。二极管的内部结构、外形和表示符号如外形和表示符号如图图2一一9所示。其引线和外壳分别是它的两个电极。所示。其引线和外壳分别是它的两个电极。下一页返回上一页第一节交流发电机的构造第一节交
8、流发电机的构造三、交流发电机的型号三、交流发电机的型号 根据我国汽车行业标准根据我国汽车行业标准QC/T 73-1993汽车电气设备产品型号编汽车电气设备产品型号编制方法制方法规定，汽车交流发电机的型号组成下所示：规定，汽车交流发电机的型号组成下所示：返回上一页第二节交流发电机的工作原理第二节交流发电机的工作原理一、交流发电机的发电原理一、交流发电机的发电原理 直流发电机的工作原理是使线圈在磁场中转动，线圈的工作边不断直流发电机的工作原理是使线圈在磁场中转动，线圈的工作边不断切割磁力线而发电切割磁力线而发电;反过来，如果使磁场旋转，而将线圈固定在其周围，反过来，如果使磁场旋转，而将线圈固定在其
9、周围，同样也能发电。交流发电机就是把通电线圈所产生的磁场在发电机中旋同样也能发电。交流发电机就是把通电线圈所产生的磁场在发电机中旋转，使其磁力线切割定子线圈，在线圈内产生交变电动势交流发电机产转，使其磁力线切割定子线圈，在线圈内产生交变电动势交流发电机产生交流电的基本原理，仍然是电磁感应原理。交流发电机工作原理图如生交流电的基本原理，仍然是电磁感应原理。交流发电机工作原理图如图图2一一12所示。所示。下一页返回第二节交流发电机的工作原理第二节交流发电机的工作原理 实际使用的交流发电机是三相同步交流发电机，即是指转子的转速实际使用的交流发电机是三相同步交流发电机，即是指转子的转速与旋转磁场的转速
10、相同与旋转磁场的转速相同(同步转速同步转速)的三相交流发电机。的三相交流发电机。图图2一一13为三相同步交流发电机的工作原理图。当转子旋转时，磁为三相同步交流发电机的工作原理图。当转子旋转时，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变电动势，其力线和定子绕组之间产生相对运动，在三相绕组中产生交变电动势，其频率为频率为下一页返回上一页第二节交流发电机的工作原理第二节交流发电机的工作原理 在汽车用交流发电机中，由于转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近在汽车用交流发电机中，由于转子磁极呈鸟嘴形，其磁场的分布近似正弦规律，所以交流电动势也近似正弦波形。三相绕组在定子槽中是似正弦规律，所以交流电
11、动势也近似正弦波形。三相绕组在定子槽中是对称绕制的，产生的三相电动势也是对称的。所以在三相绕组中产生频对称绕制的，产生的三相电动势也是对称的。所以在三相绕组中产生频率相同，幅值相等，相位互差率相同，幅值相等，相位互差120电角度的正弦电动势电角度的正弦电动势eA、eB和和 eC。其。其波形如波形如图图2一一14所示。所示。三相绕组中电动势的瞬时值方程式为三相绕组中电动势的瞬时值方程式为下一页返回上一页第二节交流发电机的工作原理第二节交流发电机的工作原理发电机每相绕组中所产生的电动势的有效值为发电机每相绕组中所产生的电动势的有效值为:二、整流原理二、整流原理 定子绕组中所感应出的交流电，要靠硅二
12、极管组成的整流器改变为定子绕组中所感应出的交流电，要靠硅二极管组成的整流器改变为直流电。硅二极管具有单向导电性。当给二极管加上正向电压直流电。硅二极管具有单向导电性。当给二极管加上正向电压(正电位高正电位高于负电位于负电位)时导通，即呈现低电阻状态时导通，即呈现低电阻状态;当给二极管加一反向电压当给二极管加一反向电压(正极电正极电位低于负极电位位低于负极电位)时截止，即呈现高电阻状态。利用硅二极管的这种单向时截止，即呈现高电阻状态。利用硅二极管的这种单向导电的特性就可把交流电变为直流电。导电的特性就可把交流电变为直流电。三相桥式全波整流电路的整流原理如三相桥式全波整流电路的整流原理如图图2一一
13、14所示。所示。返回上一页一、输出特性一、输出特性 交流发电机的输出特性又称负载或输出电流特性。它是指发电机向交流发电机的输出特性又称负载或输出电流特性。它是指发电机向负载供电时，保持发电机输出电压恒定负载供电时，保持发电机输出电压恒定(对对12 V的发电机规定为的发电机规定为14 V，对，对24 V的发电机规定为的发电机规定为28 V),即即u=常数的情况下，发电机的输出电流与转常数的情况下，发电机的输出电流与转速之间的关系，即速之间的关系，即I=f(n)的函数关系。的函数关系。图图2一一17所示为交流发电机的输出特性曲线所示为交流发电机的输出特性曲线.从交流发电机的输出特性曲线从交流发电机
14、的输出特性曲线I=f(n)可以看出可以看出:(1)发电机的转速甚低时，其端电压低于额定电压，此时发电机不能向外发电机的转速甚低时，其端电压低于额定电压，此时发电机不能向外供电供电;当转速达到空载转速当转速达到空载转速n1时，电压达到额定值时，电压达到额定值;当转速高于空载转速当转速高于空载转速n1时，发电机才有能力在额定电压下向外供电。所以空载转速值时，发电机才有能力在额定电压下向外供电。所以空载转速值n1常用常用作选择发电机与发动机速比的主要依据。作选择发电机与发动机速比的主要依据。下一页返回第三节交流发电机的特性第三节交流发电机的特性 (2)当转速超过当转速超过n1时，发电机输出电流时，发
15、电机输出电流I将随着转速将随着转速n的升高和电阻的升高和电阻R的减小的减小而增大而增大;当转速等于当转速等于n2时，发电机输出额定功率时，发电机输出额定功率(即额定电流与额定电压即额定电流与额定电压之积之积)，故将转速，故将转速n2称为满载转速。称为满载转速。空载转速和满载转速是交流发电机的主要性能指标，在产品说明书空载转速和满载转速是交流发电机的主要性能指标，在产品说明书中均有规定。在使用中，应定期测得这两个数据，与规定值相比较，就中均有规定。在使用中，应定期测得这两个数据，与规定值相比较，就可判断发电机性能是否良好。可判断发电机性能是否良好。(3)当发电机转速达到一定值时，发电机的输出电流
16、就不再随转速的升高当发电机转速达到一定值时，发电机的输出电流就不再随转速的升高和负载电阻和负载电阻R的减小而增大。这时的电流值称为发电机的最大输出电流的减小而增大。这时的电流值称为发电机的最大输出电流或限流值。这个性能表明，交流发电机具有自动限制电流的自我保护能或限流值。这个性能表明，交流发电机具有自动限制电流的自我保护能力。交流发电机的最大输出电流约为额定电流的力。交流发电机的最大输出电流约为额定电流的1.5倍。倍。下一页返回上一页第三节交流发电机的特性第三节交流发电机的特性二、空载特性二、空载特性 空载特性是指发电机空载时，发电机的端电压与转速之间的关系，空载特性是指发电机空载时，发电机的
17、端电压与转速之间的关系，即即I=0时，时，u=f(n)的函数关系如的函数关系如图图2一一18所示。所示。从曲线可以看出，随着转速的升高，端电压上升较快，由他激转入从曲线可以看出，随着转速的升高，端电压上升较快，由他激转入自激发电时，即能向铅蓄电池进行补充充电，进一步证实了低速充电性自激发电时，即能向铅蓄电池进行补充充电，进一步证实了低速充电性能好的优点。因此，空载特性是判定硅整流发电机充电性能是否良好的能好的优点。因此，空载特性是判定硅整流发电机充电性能是否良好的重要依据。重要依据。三、外特性三、外特性 外特性是指转速一定时，发电机的端电压与输出电流的关系。即外特性是指转速一定时，发电机的端电
18、压与输出电流的关系。即n=常数时，常数时，u=f(I)的函数关系。经不同恒定转速的试验后，可输出一组相的函数关系。经不同恒定转速的试验后，可输出一组相似外特性曲线，如似外特性曲线，如图图2一一19所示。所示。返回上一页第四节新型交流发电机第四节新型交流发电机 一、八管交流发电机一、八管交流发电机 有的交流发电机除具有组成三相桥式整流电路的有的交流发电机除具有组成三相桥式整流电路的6个二极管外，还个二极管外，还具有具有2个中性点二极管，其接线柱的记号为个中性点二极管，其接线柱的记号为“N”。中性点对发电机外壳。中性点对发电机外壳(即搭铁即搭铁)之间的电压之间的电压U、是通过、是通过3个负极管三相
19、半波整流得到的直流电压，个负极管三相半波整流得到的直流电压，所以所以UN=(1/2)U。中性点电压一般用来控制各种继电器如磁场继电器、。中性点电压一般用来控制各种继电器如磁场继电器、充电指示灯继电器等。充电指示灯继电器等。有的交流发电机还利用中性点的输出提高发电机的输出功率。提高有的交流发电机还利用中性点的输出提高发电机的输出功率。提高输出功率的原理如下：输出功率的原理如下：下一页返回第四节新型交流发电机第四节新型交流发电机 发电机高速时，当中性点电压的瞬时值高于输出电压发电机高速时，当中性点电压的瞬时值高于输出电压(平均电压平均电压14 V)时，从中性点输出的电流见时，从中性点输出的电流见图
20、图2-20(a)，其输出电路为，其输出电路为:定子绕组定子绕组中中性点二极管性点二极管VDT 负载负载(包括蓄电池包括蓄电池)负极管负极管定子绕组。当中性点定子绕组。当中性点电压瞬时值低于搭铁电位时，流过中性点二极管电压瞬时值低于搭铁电位时，流过中性点二极管VDT的电流见的电流见图图2-20(b)，其输出电路为，其输出电路为:定子绕组定子绕组正极管正极管 B接线柱接线柱负载负载(包括蓄电池包括蓄电池)中性点二极管中性点二极管VDT 定子绕组。定子绕组。由此可见，只要在中性点处连接两只整流二极管，就可利用中性点由此可见，只要在中性点处连接两只整流二极管，就可利用中性点输出的交流电压来增加交流发电
21、机的输出电流，如输出的交流电压来增加交流发电机的输出电流，如图图2-21所示。所示。下一页返回上一页第四节新型交流发电机第四节新型交流发电机 二、九管交流发电机二、九管交流发电机 1.九管交流发电机结构特点九管交流发电机结构特点 在普通交流发电机的基础上增设三只小功率二极管在普通交流发电机的基础上增设三只小功率二极管VD7,VDT,VD9，并与三只负极管，并与三只负极管VDZ,VD4,VDT组成三相桥式整流电路来专门组成三相桥式整流电路来专门供给磁场电流的发电机，称为九管交流发电机，所增设的三只小功率二供给磁场电流的发电机，称为九管交流发电机，所增设的三只小功率二极管称为磁场二极管。九管交流发
22、电机不仅可以控制充电指示灯来指示极管称为磁场二极管。九管交流发电机不仅可以控制充电指示灯来指示蓄电池充电情况，而且能够指示充电系统是否发生故障。九管交流发电蓄电池充电情况，而且能够指示充电系统是否发生故障。九管交流发电机充电系统电路如机充电系统电路如图图2-25所示。所示。2.充电指示灯工作情况充电指示灯工作情况 九管交流发电机不仅可以控制充电指示灯来指示蓄电池充电情况，九管交流发电机不仅可以控制充电指示灯来指示蓄电池充电情况，而且能够指示充电系统是否发生故障。而且能够指示充电系统是否发生故障。下一页返回上一页第四节新型交流发电机第四节新型交流发电机三、十一管交流发电机三、十一管交流发电机 十
23、一管交流发电机充电系统电路如十一管交流发电机充电系统电路如图图2-26所示，这种发电机不仅所示，这种发电机不仅具有八管交流发电机提高输出功率的功用，而且具有九管交流发电机反具有八管交流发电机提高输出功率的功用，而且具有九管交流发电机反映充电系统工作情况的功用。映充电系统工作情况的功用。四、爪极式无刷交流发电机四、爪极式无刷交流发电机 1.爪极式无刷交流发电机结构特点爪极式无刷交流发电机结构特点 爪极式无刷交流发电机的结构与前述有刷交流发电机基本相同，爪极式无刷交流发电机的结构与前述有刷交流发电机基本相同，图图2一一27所示为国产所示为国产JFW 14系列无刷交流发电机的外形及零部件组成图，系列
24、无刷交流发电机的外形及零部件组成图，其显著特点是磁场绕组不随转子轴转动，因此磁场绕组两端引线可直接其显著特点是磁场绕组不随转子轴转动，因此磁场绕组两端引线可直接从发电机内部引出，从而省去集电环和电刷并形成无刷结构，而爪极在从发电机内部引出，从而省去集电环和电刷并形成无刷结构，而爪极在磁场绕组的外围旋转。磁场绕组的外围旋转。下一页返回上一页第四节新型交流发电机第四节新型交流发电机2.爪极式无刷交流发电机工作原理爪极式无刷交流发电机工作原理 当磁场绕组接通直流电流时，其主磁通路径由转子磁扼出发，经附当磁场绕组接通直流电流时，其主磁通路径由转子磁扼出发，经附加间隙加间隙g2磁扼托架磁扼托架附加间隙附
25、加间隙g1 左边爪极的磁极左边爪极的磁极N 主气隙主气隙g 定定子铁芯子铁芯主气隙主气隙g 右边爪极的磁极右边爪极的磁极S 转子磁扼而形成闭合回路。由此转子磁扼而形成闭合回路。由此可见可见:爪形磁极的磁通是单向通道，即左边爪极的磁极全是爪形磁极的磁通是单向通道，即左边爪极的磁极全是N极，右边爪极，右边爪极的磁极全是极的磁极全是S极，或者相反。极，或者相反。因为无刷交流发电机的磁场绕组静止不动，转子上的爪极在磁场绕因为无刷交流发电机的磁场绕组静止不动，转子上的爪极在磁场绕组与定子铁芯之间旋转，所以在转子旋转时，磁力线便交替穿过定子铁组与定子铁芯之间旋转，所以在转子旋转时，磁力线便交替穿过定子铁芯
26、，定子槽中的三相绕组就会感应产生交变电动势形成三相交流电，经芯，定子槽中的三相绕组就会感应产生交变电动势形成三相交流电，经整流器整流后，即可变为直流电供给用电系统使用。整流器整流后，即可变为直流电供给用电系统使用。下一页返回上一页第四节新型交流发电机第四节新型交流发电机 3.爪极式无刷交流发电机的优缺点爪极式无刷交流发电机的优缺点 爪极式无刷交流发电机的优点是爪极式无刷交流发电机的优点是:结构简单、维护工作量少，工作结构简单、维护工作量少，工作可靠性高，可在潮湿和多尘环境中工作可靠性高，可在潮湿和多尘环境中工作;工作时无火花，减小了无线电干工作时无火花，减小了无线电干扰，这是因为无刷交流发电机
27、没有集电环和电刷，不存在电刷与集电环扰，这是因为无刷交流发电机没有集电环和电刷，不存在电刷与集电环接触不良而导致发电不稳或不发电等故障。接触不良而导致发电不稳或不发电等故障。爪极式无刷交流发电机的缺点是爪极式无刷交流发电机的缺点是:由于汽车发电机转速最高可达由于汽车发电机转速最高可达18 000 r/min，因此连接两块爪极的制造工艺要求高、焊接困难，因此连接两块爪极的制造工艺要求高、焊接困难;此外，由此外，由于主磁通路径中增加了两个附加间隙，因此在输出功率与有刷交流发电于主磁通路径中增加了两个附加间隙，因此在输出功率与有刷交流发电机相同的情况下，必须增大磁场绕组电流，这对控制磁场电流的调节器
28、机相同的情况下，必须增大磁场绕组电流，这对控制磁场电流的调节器就提出了更高的要求。就提出了更高的要求。下一页返回上一页第四节新型交流发电机第四节新型交流发电机五、感应子式无刷交流发电机五、感应子式无刷交流发电机 (1)结构。感应子式交流发电机将磁场绕组和定子绕组都装在定子上。它结构。感应子式交流发电机将磁场绕组和定子绕组都装在定子上。它由转子、定子、整流器等组成，如由转子、定子、整流器等组成，如图图2-29所示。所示。(2)原理。当磁场绕组中有电流通过时，其周围产生磁场，使转子凸齿磁原理。当磁场绕组中有电流通过时，其周围产生磁场，使转子凸齿磁化，磁力线的方向与凸齿的极性如化，磁力线的方向与凸齿
29、的极性如图图2-29中箭头方向所示。转子的凸齿中箭头方向所示。转子的凸齿没有固定的极性，只与所处的位置有关。当凸齿处于图中右上角和左下没有固定的极性，只与所处的位置有关。当凸齿处于图中右上角和左下角时为角时为N极，而处于左上角和右下角时为极，而处于左上角和右下角时为S极发电机工作时，转子不断旋极发电机工作时，转子不断旋转，凸齿的极性以及定子绕组周围的磁场不断变化，则会使定子绕组中转，凸齿的极性以及定子绕组周围的磁场不断变化，则会使定子绕组中感应出大小和方向不断变化的感应电动势。电动势的方向总是与磁场变感应出大小和方向不断变化的感应电动势。电动势的方向总是与磁场变化的方向相反，按电动势相加的原则
30、将定子绕组串联起来，经单相全波化的方向相反，按电动势相加的原则将定子绕组串联起来，经单相全波整流，即转变为直流电。整流，即转变为直流电。返回上一页第五节电压调节器第五节电压调节器一、触点式电压调节器一、触点式电压调节器 1.双级触点式电压调节器的构造双级触点式电压调节器的构造 双级触点式调节器与单级式的区别在于多装了一对高速触点，而且双级触点式调节器与单级式的区别在于多装了一对高速触点，而且高速触点是搭铁的。不同厂家生产的双级触点式调节器的具体结构虽然高速触点是搭铁的。不同厂家生产的双级触点式调节器的具体结构虽然不同，但都具有两对触点，一对动断触点为低速触点，一对动合触点为不同，但都具有两对触
31、点，一对动断触点为低速触点，一对动合触点为高速触点。活动触点在两个静触点的中间，可以进行两级电压调节。调高速触点。活动触点在两个静触点的中间，可以进行两级电压调节。调节器对外部只有火线和磁场两个接线柱。节器对外部只有火线和磁场两个接线柱。下一页返回第五节电压调节器第五节电压调节器 2.双级触点式电压调节器的工作原理双级触点式电压调节器的工作原理 交流发电机每相电压交流发电机每相电压U=4.44KfN ，而发电机经整流后输出的直，而发电机经整流后输出的直流电压流电压U=2.34 U所以得所以得 因此，交流发电机端电压的高低，取决于转子的转速和磁极磁通。因此，交流发电机端电压的高低，取决于转子的转
32、速和磁极磁通。要保持电压要保持电压u恒定，在转速恒定，在转速n升高时，相应减弱磁通升高时，相应减弱磁通，这可以通过减少，这可以通过减少励磁电流来实现励磁电流来实现;在转速在转速;n降低时，相应增强磁通降低时，相应增强磁通，这可以通过增大励，这可以通过增大励磁电流来实现。现以磁电流来实现。现以FT61型双级触点式调节器为例，说明其工作原理，型双级触点式调节器为例，说明其工作原理，如如图图2一一30所示。所示。下一页返回上一页第五节电压调节器第五节电压调节器 3.调节器的性能调节器的性能 双级触点式调节器能调控两级电压，适合与高速旋转的交流发电机双级触点式调节器能调控两级电压，适合与高速旋转的交流
33、发电机匹配使用。在汽车正常行驶中，调节器一般多工作在第二级电压调节状匹配使用。在汽车正常行驶中，调节器一般多工作在第二级电压调节状态。态。双级触点式调节器的优点是双级触点式调节器的优点是:在设计制造时对所配电阻值作了合理在设计制造时对所配电阻值作了合理的选择，触点火花小，触点开合频率有所改善，灵敏度较高，调压质量的选择，触点火花小，触点开合频率有所改善，灵敏度较高，调压质量符合使用要求。其缺点是符合使用要求。其缺点是:触点间隙太小，仅触点间隙太小，仅0.20.3 mm，不便于保养，不便于保养和检查调整和检查调整;第一级调节电压与第二级调节电压相差仅第一级调节电压与第二级调节电压相差仅0.5 1
34、V，在低速，在低速触点过渡到高速触点工作时，出现失调区，对充电性能有一定影响触点过渡到高速触点工作时，出现失调区，对充电性能有一定影响;触点触点断开时仍有电火花产生，对无线电有一定干扰断开时仍有电火花产生，对无线电有一定干扰;在脏污情况下会导致触点在脏污情况下会导致触点烧结故障。烧结故障。下一页返回上一页第五节电压调节器第五节电压调节器二、电子电压调节器二、电子电压调节器 电子电压调节器比触点式电磁振动式调节器好，其优点如下。电子电压调节器比触点式电磁振动式调节器好，其优点如下。(1)结构简单、工作可靠、故障少。结构简单、工作可靠、故障少。(2)由于电子调节器没有触点，故不会产生触点火花，因而
35、对无线电设备由于电子调节器没有触点，故不会产生触点火花，因而对无线电设备的干扰减小。的干扰减小。(3)使用寿命长。使用寿命长。下一页返回上一页第五节电压调节器第五节电压调节器(一一)晶体管调节器晶体管调节器 目前国内外所生产的晶体管调节器的基本结构大致相同，一般都目前国内外所生产的晶体管调节器的基本结构大致相同，一般都是由两三个三极管、一个稳压管或二极管，以及一些电阻、电容等组成。是由两三个三极管、一个稳压管或二极管，以及一些电阻、电容等组成。晶体管调节器大多采用铝合金材料做外壳，将大功率三极管直接晶体管调节器大多采用铝合金材料做外壳，将大功率三极管直接安装在外壳上，其外壳装有散热片。其他元件
36、一般都装在印刷电路板上，安装在外壳上，其外壳装有散热片。其他元件一般都装在印刷电路板上，电路板用螺钉与调压器底座固定。电路板用螺钉与调压器底座固定。晶体管调节器由三个基本部分构成晶体管调节器由三个基本部分构成:电子开关部分、开关控制部分电子开关部分、开关控制部分和信号检出部分。和信号检出部分。信号检出部分也叫电压敏感电路，它的作用是检出高于规定的供信号检出部分也叫电压敏感电路，它的作用是检出高于规定的供电电压，并将其变为另一信号电压。电电压，并将其变为另一信号电压。下一页返回上一页第五节电压调节器第五节电压调节器 开关控制部分的作用是把这一信号电压变为控制电子开关通断的控开关控制部分的作用是把
37、这一信号电压变为控制电子开关通断的控制电压制电压 电子开关部分则是按控制电压的变化，改变发电机激磁绕组电路通电子开关部分则是按控制电压的变化，改变发电机激磁绕组电路通断时间比例的开关装置。断时间比例的开关装置。当发电机电压高于规定供电电压时，电子开关即切断激磁电流，使当发电机电压高于规定供电电压时，电子开关即切断激磁电流，使发电机输出电压迅速下降，当其降至规定电压之后，开关又接通激磁电发电机输出电压迅速下降，当其降至规定电压之后，开关又接通激磁电流，如此反复，实现如同振动式调压器触点振动的效果，控制发电机输流，如此反复，实现如同振动式调压器触点振动的效果，控制发电机输出电压，使之稳定不变。下面
38、举几个实例出电压，使之稳定不变。下面举几个实例下一页返回上一页第五节电压调节器第五节电压调节器1.JFT126、JFT246型调节器型调节器这种调节器的原理电路如这种调节器的原理电路如图图2一一31所示。所示。2.JFT106型调节器型调节器JFT106型电压调节器电路如型电压调节器电路如图图2一一32所示。所示。下一页返回上一页第五节电压调节器第五节电压调节器(二二)集成电路集成电路(IC)调节器调节器 集成电路，是指在一块微小基片上，组装着许多半导体元件和其他集成电路，是指在一块微小基片上，组装着许多半导体元件和其他电路元件所构成的电子电路。电路元件所构成的电子电路。1967年美国通用汽车
39、公司的台尔柯无线电分部年美国通用汽车公司的台尔柯无线电分部(The Delco Radio Division of General Motors)，成功地发展了集成电路调节器。它是自分，成功地发展了集成电路调节器。它是自分立元件型晶体管调节器取代触点式调节器以来，对晶体管调节器的改进立元件型晶体管调节器取代触点式调节器以来，对晶体管调节器的改进或更新换代产品。或更新换代产品。集成电路调节器有如下优点集成电路调节器有如下优点:体积很小，可以把它组装到发电机内部，简化了接线，减少了线路损体积很小，可以把它组装到发电机内部，简化了接线，减少了线路损失，从而使发电机的实际输出功率提高失，从而使发电机的
40、实际输出功率提高5%10%。下一页返回上一页第五节电压调节器第五节电压调节器 电压调节精度高。电磁振动式调节器的电压调节精度为电压调节精度高。电磁振动式调节器的电压调节精度为 1.0 V,晶体管调晶体管调节器为节器为 0.5 V，而集成电路调节器则为，而集成电路调节器则为0.3 V。当发电机在不同转速范。当发电机在不同转速范围内变化时，其电压的变化可限定在围内变化时，其电压的变化可限定在0.1 V以内。采用集成电路调节器可以内。采用集成电路调节器可使汽车电系的工作电压保持稳定，并且基本上不需要对调节器进行检修使汽车电系的工作电压保持稳定，并且基本上不需要对调节器进行检修和调整。和调整。可增大发
41、电机激磁电流。使电流可达可增大发电机激磁电流。使电流可达6 A以上，确保发电机自激和建压。以上，确保发电机自激和建压。集成电路调节器用塑料或树脂封装，故能承受潮湿、泥土、油污、低集成电路调节器用塑料或树脂封装，故能承受潮湿、泥土、油污、低温等恶劣环境的影响，它还能耐温等恶劣环境的影响，它还能耐130高温。高温。由于内部无可移动零件，能承受较大机械振动和冲击。由于内部无可移动零件，能承受较大机械振动和冲击。使用寿命长，可达使用寿命长，可达16万万km以上。以上。具有自检、保护等功能。具有自检、保护等功能。下一页返回上一页第五节电压调节器第五节电压调节器 集成电路可分为两大类集成电路可分为两大类:
42、绝缘基片和半导体基片。绝缘基片式集成绝缘基片和半导体基片。绝缘基片式集成电路是由镀在绝缘板上的无源元件电路是由镀在绝缘板上的无源元件(电阻、电容电阻、电容)和焊在该板上的半导体和焊在该板上的半导体元件所组成。这种集成电路按无源元件的涂镀方法，通常分为厚膜电路元件所组成。这种集成电路按无源元件的涂镀方法，通常分为厚膜电路和薄膜电路两种。厚膜电路和薄膜电路的制造工艺是从印刷电路的制造和薄膜电路两种。厚膜电路和薄膜电路的制造工艺是从印刷电路的制造工艺发展而来。采用连续印制刻蚀的方法，用涂料在其基板上制作出各工艺发展而来。采用连续印制刻蚀的方法，用涂料在其基板上制作出各种无源元件种无源元件;而半导体基
43、片式集成电路则是以晶体管制造工艺为基础来制而半导体基片式集成电路则是以晶体管制造工艺为基础来制作的。作的。集成电路调节器通常由电压控制、激磁电流控制集成电路调节器通常由电压控制、激磁电流控制(输出控制输出控制)和温度和温度补偿三大部分组成，如补偿三大部分组成，如图图2-35所示。图中的电压控制部分包括由电阻组所示。图中的电压控制部分包括由电阻组成的分压器和由稳压管及晶体三极管所组成的电压放大极成的分压器和由稳压管及晶体三极管所组成的电压放大极;输出部分通常输出部分通常由大功率复合管构成由大功率复合管构成;温度补偿部分，一般将热敏电阻与分压电阻并联，温度补偿部分，一般将热敏电阻与分压电阻并联，或
44、用无源元件与半导体元件一起组成温度补偿网络。或用无源元件与半导体元件一起组成温度补偿网络。下一页返回上一页第五节电压调节器第五节电压调节器1.典型的集成电路调节器典型的集成电路调节器 图图2-36所示即为典型的集成电路调节器电路，图中稳压管所示即为典型的集成电路调节器电路，图中稳压管Z:是起限是起限压保护作用，限制由点火系统传感到集成电路调节器上来的过电压，保压保护作用，限制由点火系统传感到集成电路调节器上来的过电压，保护调节器不被损坏。护调节器不被损坏。2.JFT151型集成电路调节器型集成电路调节器 JFT151型集成电路调节器为薄膜混合集成电路调节器。其内部电路型集成电路调节器为薄膜混合
45、集成电路调节器。其内部电路如如图图2一一37所示。所示。3.英国鲁卡斯英国鲁卡斯(Lucas)集成电路调节器集成电路调节器(8TR型型)英国英国8TR型调节器是厚膜工艺中最早的调节器。其电路如型调节器是厚膜工艺中最早的调节器。其电路如图图2-38所所示。示。8TR型调节器的电阻用钉制造，连接导线用把银材料，两个电容器型调节器的电阻用钉制造，连接导线用把银材料，两个电容器和和5个半导体器件是另外加上的，整个部件装在一个导热良好的铝壳内，个半导体器件是另外加上的，整个部件装在一个导热良好的铝壳内，并用硅橡胶封装。并用硅橡胶封装。返回上一页第六节交流发电机与电压调节器的第六节交流发电机与电压调节器的
46、 使用维护与故障排除使用维护与故障排除一、交流发电机与电压调节器的正确使用一、交流发电机与电压调节器的正确使用 为了保证电源系统的使用性能，交流发电机与调节器在使用中应注为了保证电源系统的使用性能，交流发电机与调节器在使用中应注意以下几点意以下几点:(1)汽车交流发电机均为负极搭铁，蓄电池搭铁极性必须与发电机一致。汽车交流发电机均为负极搭铁，蓄电池搭铁极性必须与发电机一致。否则蓄电池将正向加在整流二极管上使二极管烧坏。否则蓄电池将正向加在整流二极管上使二极管烧坏。(2)发电机运转时，不能短接交流发电机的发电机运转时，不能短接交流发电机的“B”,“E”端子端子(即用试火即用试火花的方法花的方法)
47、来检查发电机是否发电，否则容易烧坏整流二极管。来检查发电机是否发电，否则容易烧坏整流二极管。(3)一旦发现发电机不发电或充电电流很小时，就应及时找出原因并排除一旦发现发电机不发电或充电电流很小时，就应及时找出原因并排除故障。如果继续运转，那么故障就会扩大。如当一只二极管短路后，就故障。如果继续运转，那么故障就会扩大。如当一只二极管短路后，就会导致其他二极管和定子绕组被烧坏。会导致其他二极管和定子绕组被烧坏。下一页返回第六节交流发电机与电压调节器的第六节交流发电机与电压调节器的 使用维护与故障排除使用维护与故障排除 (4)当整流器的六只整流二极管与定子绕组连接时，绝对禁止使用当整流器的六只整流二
48、极管与定子绕组连接时，绝对禁止使用220 V以上交流电压或兆欧表检查发电机的绝缘情况，否则将会损坏二极管及以上交流电压或兆欧表检查发电机的绝缘情况，否则将会损坏二极管及调节器中的电子元件。调节器中的电子元件。(5)调节器与交流发电机的搭铁型式、电压等级必须一致。否则充电系统调节器与交流发电机的搭铁型式、电压等级必须一致。否则充电系统不能正常工作。不能正常工作。(6)交流发电机的功率不得超过调节器所能匹配的功率。调节器所能匹配交流发电机的功率不得超过调节器所能匹配的功率。调节器所能匹配的功率，取决于大功率三极管的功率。的功率，取决于大功率三极管的功率。(7)汽车停驶时应断开点火开关，以免蓄电池长
49、时间向磁场绕组放电。汽车停驶时应断开点火开关，以免蓄电池长时间向磁场绕组放电。下一页返回上一页第六节交流发电机与电压调节器的第六节交流发电机与电压调节器的 使用维护与故障排除使用维护与故障排除 (8)发电机正常运行时，切不可任意拆卸各电器的连接线，以防引起电路发电机正常运行时，切不可任意拆卸各电器的连接线，以防引起电路中的瞬时过电压损坏二极管及调节器中的电子元件或其他电子设备。中的瞬时过电压损坏二极管及调节器中的电子元件或其他电子设备。(9)蓄电池可起到电容器的作用，即可在一定程度上吸收电路中的瞬时过蓄电池可起到电容器的作用，即可在一定程度上吸收电路中的瞬时过电压。在发动机运行过程中不要拆下蓄
50、电池连接导线，否则容易造成发电压。在发动机运行过程中不要拆下蓄电池连接导线，否则容易造成发电机二极管及调节器中的电子元件的损坏。电机二极管及调节器中的电子元件的损坏。(10)调节器的调节电压不能过高或过低，避免损坏用电设备或引起蓄电调节器的调节电压不能过高或过低，避免损坏用电设备或引起蓄电池充电不足。池充电不足。下一页返回上一页第六节交流发电机与电压调节器的第六节交流发电机与电压调节器的 使用维护与故障排除使用维护与故障排除二、交流发电机的维护二、交流发电机的维护 1.检查驱动带外观检查驱动带外观 驱动带外观检查如驱动带外观检查如图图2-40所示，用肉眼观察驱动带有无裂纹和破损所示，用肉眼观察