发电机电压调节器的工作原理

交流发电机三相绕组产生的相电动势有效值为Eφ==CeФn(V) 即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。

当转速n升高时,Eφ增大,发电机输出端电压UB升高,当转速升高到一定值时,输出端电压达到限定值,要想使发电机的输出电压UB不再随转速的升高而上升,只能通过减小磁通Ф来实现。又因磁极磁通Ф与励磁电流If成正比,所以减小磁通Ф也就是减小励磁电流If。

所以,交流发电机电压调节器的调压原理是:当发电机转速升高时,调节器通过减小发电机励磁电流If来减小磁通Ф,使发电机的输出电压UB保持不变;当发电机的转速降低时,调节器通过增大发电机的励磁电流If来增加磁通Ф,使发电机的输出电压UB保持不变 。


外搭铁型电压调节器工作原理

(1)基本电路

电压调节器有多种型式,其内部电路各不相同,但工作原理可用基本电路工作原理理解。如图3-34所示。

(2)工作原理

① 点火开关SW刚接通时,发动机不转。发电机不发电,蓄电池电压加在分压器R1、R2上,此时因UR1较低不能使稳压管VS的反向击穿,VT1截止,VT1截止使得VT2导通,发电机磁场电路接通,此时由蓄电池供给磁场电流。随着发动机的起动,发电机转速升高,发电机他励发电,电压上升。

② 当发电机电压升高到大于蓄电池电压时,发电机自励发电并开始对外蓄电池充电,如果此时发电机输出电压UB调节器调节电压的上限UB2,VT1继续截止,VT2继续导通,但此时的磁场电流由发电机供给,发电机电压随转速升高迅速升高。

③ 当发电机电压升高到等于调节电压上限UB2时,调节器对电压的调节开始。此时VS导通,VT1导通,VT2截止,发电机磁场电路被切断,由于磁场被断路,磁通下降,发电机输出电压下降。

④ 当发电机电压下降到等于调节下限UB1时,VS截止,VT1截止,VT2重新导通,磁场电路重新被接通,发电机电压上升。

周而复始,发电机输出电压UB被控制在一定范围内。


内搭铁型电压调节器工作原理

(1)基本电路

如图3-35所示,内搭铁型电子调节器基本电路的特点是晶体管VT1、VT2采用PNP型,发电机的励磁绕组连接在VT2的集电极和搭铁端之间,与外搭铁型电路显著不同。电路工作原理和结构与外搭铁型电子调节器类似。

(2)工作特性

调节器通过三级管VT2的通断控制磁场电流,随着转速的提高,大功率三级管VT2的导通时间减小,截止时间增加,这样可使得磁场电流平均值减小,磁通减小,保持输出电压UB不变。发电机的输出电压UB、磁场电流If(平均值)随转速n的变化关系称为电子调节器的工作特性。如图3-36所示。

从电子调节器的工作特性曲线可以看出,n1为调节器开始工作转速,称为工作下限,随着发电机转速的升高,磁场电流减小。当发电机转速很高时,由于大功率三极管可不导通,磁场电流被切断,发电机仅靠剩磁发电,所以,电子调节器的工作转速上限很高,调节范围很大。


集成电路电压调节器

集成电路也叫IC电路。是将二极管、三极管、电阻电容等电子元件集成在一块硅基片上,制成一个独立的电子芯片。集成电路调节器,在很多方面优于晶体管式调节器。比如体积更小,可将其安装在发电机内部,减少了外部线路,缩小了整个充电系统的体积。同时更加泼辣耐用。所以目前已被广泛的应用。

IC电压调节器在工作原理与晶体管调节器工作原理完全相同。都是根据发电机得电压信号,利用三极管的开关特性控制磁场电流来调节发电机的输出电压。集成电路调节器同样也有内、外搭铁之分,而且以外搭铁形式居多。

(1)电压检测方法

根据IC调节器分压电路检测的电压归属的不同,可分为发电机端电压检测法和蓄电池端电压检测法。

1)发电机电压检测法

发电机电压检测电路见3-37b所示,分压器R1、R2从发电机输出端(D+端)得到电压,稳压管VS上的电压与发电机的输出电压成正比,所以该电路称为发电机电压检测电路(检测点在发电机上)。

发电机电压检测电路的优点:发电机到检测电路距离近,可不用导线连接,直接接在发电机输出端,连接可靠,不致使检测电路检测不到信号。发电机电压检测电路的缺点:当发电机到蓄电池之间连接电阻大时,蓄电池充电电压会偏低,使蓄电池充电不足。

2)蓄电池电压检测法

蓄电池电压检测电路如图3-37a所示,分压器R1、R2从蓄电池输出端得到电压,稳压管VS上的电压和蓄电池端电压成正比,所以该电路称为蓄电池电压检测电路(检测点在蓄电池上)。蓄电池电压检测电路优点:直接检测蓄电池端电压来控制发电机的输出,可使蓄电池的充电电压有保证。蓄电池电压检测电路的缺点:当蓄电池和发电机之间的连接不可靠时,会使发电机失控。

(2)集成电路调节器应用举例

天津夏利汽车发电机使用的集成电路调节器外形如图3-38所示。该发电机为整体式交流发电机,调节器为内装式外搭铁型。该调节器有6个接线端子F、P、E三个端子用螺钉直接和发电机连接,B端用螺母固定在发电机的输出端子“B”上,IG、L两个端子佣金属线引到调节器的外部接线插座上。

夏利汽车调节器电路连接图如图3-39所示。

①磁场电流控制:VT2是大功率三极管,和磁场串联,由集成片IC控制VT2的导通和截止,从而控制磁场电路通断,使发电机电压得到控制。

②充电指示灯:充电指示灯串接在VT1集电极上,VT1导通充电指示灯亮,VT1截止充电指示灯熄灭。在集成片IC中有控制VT1导通和截止的电路,控制信号由p点提供,p点提供的是发电机单相电压的交流信号,其信号幅值大小可反映发电机输出电压高低。

当发电机输出电压低于蓄电池电压时,IC中控制电路使VT1导通,充电指示灯亮,当发电机输出电压高于蓄电池电压时,IC中控制电路使VT1截止,充电指示熄灭。