汽車交流發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器原理

因為汽車正常行駛時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化范圍很大，對發(fā)電機輸出電壓的大小肯定會有很大影響，而電機調(diào)節(jié)器作為調(diào)節(jié)電壓使電壓保持一定范圍有著非常重要的作用。汽車發(fā)電機調(diào)節(jié)器工作原理是什么？

由于交流發(fā)電機地轉(zhuǎn)子是由發(fā)動機通過皮帶驅(qū)動旋轉(zhuǎn)地，且發(fā)動機和交流發(fā)電機地速比為1．7～3，因此交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子地轉(zhuǎn)速變化范圍非常大，這樣將引起發(fā)電機地輸出電壓發(fā)生較大變化，無法滿足汽車用電設(shè)備地工作要求。為了滿足用電設(shè)備恒定電壓地要求，交流發(fā)電機必須配用電壓調(diào)節(jié)器，使其輸出電壓在發(fā)動機所有工況下基本保持恒定。?

汽車發(fā)電機調(diào)節(jié)器的作用

電壓調(diào)節(jié)器是協(xié)助發(fā)電機工作的重要部件。因為汽車正常行駛時，由于交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是由發(fā)動機通過皮帶驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速從最低約800轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)到最高約6000轉(zhuǎn)/分鐘，發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化范圍很大，對發(fā)電機輸出電壓的大小肯定會有很大影響，引起發(fā)電機的輸出電壓發(fā)生較大變化，無法滿足汽車用電設(shè)備的工作要求。為使發(fā)電機電壓在不同的轉(zhuǎn)速下均能保持一定，且能隨發(fā)電機轉(zhuǎn)速的變化而自動調(diào)節(jié)，使電壓值保持在某一特定范圍，就必須裝置電壓調(diào)節(jié)器，使其輸出電壓在發(fā)動機所有工況下基本保持恒定。 而電壓調(diào)節(jié)器的正常工作，對保證整個汽車電氣系統(tǒng)的正常工作和對延長汽車電氣設(shè)備的使用壽命關(guān)系極大。汽車發(fā)電機調(diào)節(jié)器輸出電壓（或充電電壓）對蓄電池的使用壽命有著很大的影響，其作用是保護蓄電池，是蓄電池的充電保護裝置，以免過度充電而影響壽命。 對于12V的汽車電器系統(tǒng)，調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出電壓范圍在13.8－14.4伏之間。

汽車交流發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器原理

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

1.電壓調(diào)節(jié)原理

根據(jù)電磁感應(yīng)原理，發(fā)電機的感應(yīng)電動勢為EΦ＝C1nΦ，其中C1為常數(shù)，因此，交流發(fā)電機端電壓的高低，取決于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n和磁極磁通Φ。要保持電壓恒定，在轉(zhuǎn)速n升高時，應(yīng)相應(yīng)減弱磁通Φ，這可以通過減少勵磁電流來實現(xiàn)；在轉(zhuǎn)速n降低時，應(yīng)相應(yīng)增強磁通Φ，這可以通過增大勵磁電流來實現(xiàn)。

2.電壓調(diào)節(jié)器的類型

交流發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器分為觸點式和電子式調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)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(diào)節(jié)器

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

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

圖1-26 JFT106型晶體管調(diào)節(jié)器電路原理圖

電路中R1、R2、R3和穩(wěn)壓管VD1構(gòu)成了電壓敏感電路，穩(wěn)壓管VD1為穩(wěn)壓元件，R1、R2、R3為構(gòu)成分壓器，將交流發(fā)電機的端電壓進行分壓后加在穩(wěn)壓管VD1的兩端；隨時檢測發(fā)電機端電壓的變化。當(dāng)穩(wěn)壓管VD1上的電壓低于穩(wěn)壓管VD1的穩(wěn)壓值時，VD1穩(wěn)壓管截止；當(dāng)穩(wěn)壓管VD1上的電壓高于穩(wěn)壓管VD1的穩(wěn)定電壓時，穩(wěn)壓管VD1導(dǎo)通?？梢姡妷好舾须娐窓z測出交流發(fā)電機端電壓的變化。晶體三極管VT6、VT7、VT8組成復(fù)合大功率三級開關(guān)電路，利用其開關(guān)特性控制磁場電路的接通或斷開。

（1）接通點火開關(guān)，起動發(fā)動機，蓄電池通過分壓器R1、R2、R3將電壓加在穩(wěn)壓管VD1兩端，當(dāng)電壓低于穩(wěn)壓管VD1的穩(wěn)定電壓值，VD1截止，則VT6截止，VT7、VT8導(dǎo)通，蓄電池經(jīng)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(guān)S→調(diào)節(jié)器磁場接線柱F2→發(fā)電機磁場繞組→調(diào)節(jié)器磁場接線柱F1→VT8→搭鐵→發(fā)電機負極。由蓄電池提供發(fā)電機的勵磁電流，他勵狀態(tài)。

（2）發(fā)動機轉(zhuǎn)速逐漸升高，發(fā)電機轉(zhuǎn)速隨之逐漸升高。當(dāng)發(fā)電機端電壓高于蓄電池端電壓時，發(fā)電機給用電設(shè)備供電，并且給蓄電池充電，勵磁回路也由發(fā)電機供電，由他勵轉(zhuǎn)為自勵。由于此時轉(zhuǎn)速較低，加在穩(wěn)壓管VD1兩端的電壓仍低于穩(wěn)壓管VD1的穩(wěn)定電壓值，VD1依然截止，輸出電壓未達到調(diào)節(jié)電壓值，VT6仍然截止，VT7、VT8仍然導(dǎo)通，發(fā)電機的端電壓可以隨轉(zhuǎn)速和自勵電流的增大而升高，逐漸提高輸出電壓。

（3）發(fā)動機轉(zhuǎn)速進一步升高，直到轉(zhuǎn)速升至一定值使輸出電壓達到調(diào)壓值時，經(jīng)分壓器加至穩(wěn)壓管VD1兩端的電壓達到穩(wěn)定電壓值，VD1反向擊穿導(dǎo)通，使VT6導(dǎo)通，VT7、VT8截止，斷開了勵磁電路，發(fā)電機端電壓下降。當(dāng)發(fā)電機端電壓下降到調(diào)壓值以下時，經(jīng)分壓器加至穩(wěn)壓管VD1兩端的電壓又低于穩(wěn)定電壓值，使VT6再次截止，VT7、VT8再次導(dǎo)通，再次接通了勵磁電路，發(fā)電機端電壓又上升。如此循環(huán)反復(fù)，調(diào)控發(fā)電機的端電壓保持恒定。

4.集成電路電壓調(diào)節(jié)器

集成電路電壓調(diào)節(jié)器簡稱IC電壓調(diào)節(jié)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(xiàn)了電壓調(diào)節(jié)器的小型化，將其裝在發(fā)電機內(nèi)部，減少了外部線，縮小了整個充電系統(tǒng)的體積。

夏利汽車發(fā)電機內(nèi)裝集成電壓調(diào)節(jié)器及充電系統(tǒng)電路如圖1-27所示。該發(fā)電機調(diào)節(jié)器裝于發(fā)電機內(nèi)部，構(gòu)成整體式交流發(fā)電機。

圖1-27 夏利轎車用整體式交流發(fā)電機電路原理圖

調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器根據(jù)各個檢測點的信號控制T1、T2的基極電壓。

（1）點火開關(guān)S接通且發(fā)動機起動時，蓄電池端電壓經(jīng)接線柱IG輸入單片集成電路，使三極管T1、T2均有基極電流流過，T1、T2同時導(dǎo)通。T1導(dǎo)通，發(fā)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(dǎo)通時，充電指示燈亮，充電指示燈電路為：蓄電池“+”→點火開關(guān)S→充電指示燈→T2→搭鐵→蓄電池“—”。

（2）發(fā)動機運轉(zhuǎn)后，發(fā)電機輸出電壓逐漸升高，發(fā)電機由他勵轉(zhuǎn)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(fā)電機的輸出電壓情況。由P點輸入單片集成電路的發(fā)電機的輸出電壓，發(fā)電機運轉(zhuǎn)后，輸出電壓逐漸升高，直到高于蓄電池電壓而小于調(diào)節(jié)電壓時，使三極管T1繼續(xù)導(dǎo)通，T2截止。T1導(dǎo)通，磁場繞組中仍有電流流過，發(fā)電機的端電壓可以隨轉(zhuǎn)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(fā)電機工作正常。

（3）當(dāng)發(fā)電機電壓隨轉(zhuǎn)速升高到調(diào)節(jié)電壓時，單片集成電路通過P點檢測出該電壓，于是T1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，磁場繞組電流中斷，發(fā)電機電壓下降。當(dāng)電壓下降到低于調(diào)節(jié)電壓時，單片集成電路使T1再次導(dǎo)通，如此反復(fù)，使發(fā)電機輸出電壓將被控制在規(guī)定電壓范圍內(nèi)。

單片集成電路檢測各點的信號，當(dāng)各點信號消失或者超出檢測范圍，判斷此時電路出現(xiàn)了異常后，控制VT2導(dǎo)通，點亮充電指示燈。

5.晶體管電壓調(diào)節(jié)器的檢測

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

1）晶體管調(diào)節(jié)器類型的判別

（1）將晶體管調(diào)節(jié)器的“+”、“-”分別接蓄電池分壓器或直流穩(wěn)壓電源的“正”、“負”極。將電壓調(diào)至12V，如圖1-28所示。

圖1-28 晶體管電壓調(diào)節(jié)器類型的判別與性能檢測接線圖

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

當(dāng)試燈接“+”接柱時試燈亮，而接“-”接柱時試燈不亮，則調(diào)節(jié)器為外搭鐵型。

當(dāng)試燈接“-”接柱時試燈亮，而接“+”接柱時試燈不亮，則調(diào)節(jié)器為內(nèi)搭鐵型。

2）電子調(diào)節(jié)器性能及故障檢測

在判定調(diào)節(jié)器的類別后，應(yīng)進一步檢測調(diào)節(jié)器的好壞及調(diào)節(jié)電壓。檢測方法步驟如下：

（1） 內(nèi)搭鐵型調(diào)節(jié)器按圖1-29（a）所示連接線路，試燈接“-”接柱和“F” ；對于外搭鐵型調(diào)節(jié)器按圖1-29（b）所示連接線路試燈接“+”接柱和“F”。

圖1-29 電子調(diào)節(jié)器檢測電路

（2）接通開關(guān)，然后由零伏逐漸調(diào)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(dāng)電壓U調(diào)高到調(diào)節(jié)電壓值（14V調(diào)節(jié)器為13.5V~14.5V）或略高于調(diào)節(jié)電壓值時，小燈泡熄滅，則調(diào)節(jié)器工作正常。

若小燈泡L始終發(fā)亮，則說明調(diào)節(jié)器已損壞。

若小燈泡L始終不亮（燈泡未壞），說明調(diào)節(jié)器已損壞。