汽车发电机发电机

,同学们好！,第二章交流发电机及调节器,学习目标概述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三节交流发电机的特性第四节交流发电机调节器第五节电磁振动式调节器第六节电子电压调节器第七节其他型式的交流发电机第八节交流发电机及调节器的检修第九节充电系统常见故障检修小结习题,学习目标,1、掌握交流发电机的基本结构原理及主要部件功能。2、掌握电压调节器的基本类型及基本工作原理。3、会拆装发电机及用万用表检测发电机和调节器。4、掌握电子调节器的检测方法。5、掌握充电系组成、基本电路及常见故障的检修。,概述,一、发电机功用二、交流发电机原理、特点三、交流发电机种类,一、发电机功用,发电机是汽车电器系统的主要电源，由汽车发动机驱动。它在正常工作时，对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。,二、交流发电机原理、特点,汽车用交流发电机是一个三相同步交流发电机，通过硅二极管组成的整流器，将发电机定子绕组所产生的交流电变为直流电，因此也称硅整流发电机。1、交流发电机原理2、交流发电机特点,交流发电机原理（1）,交流发电机利用电磁感应原理，将发动机带动发电机轴转动的机械能转变为电能输出。根据法拉第电磁感应定律，当穿过一个闭合回路所包围的面积的磁通量（磁力线数）发生变化时（导体和磁场之间存在相对运动），回路中就有感应电动势产生，如果回路为闭合导体回路，则有感应电流产生。马蹄铁上的线圈随磁场旋转产生交流电（电流或电压是时间的正弦函数）,交流发电机原理（2）,交流发电机示意图1-定子；2-转子；3-炭刷(a、b)；4-滑环；5-灯泡(吸收能量),交流发电机就是根据上述原理设计制成，只是发电机的磁场是电磁场。给两个炭刷上通人固定方向的电流(如炭刷a流人、炭刷b流出)，则线圈附近就会产生磁场，磁场的方向用右手定则来判定。为增加磁场的强度，在线圈中间插一软铁，通电流后形成磁铁。磁铁周围磁力线的方向从N极出来，由S极回到磁铁形成环路。软铁上固接一根轴，当发动机带动此轴旋转，便形成旋转磁场，使导线和磁场之间产生了相对运动。,交流发电机特点,汽车上早期使用的是直流发电机（靠换向器将电枢绕组内感应的交流电转变为直流电，换向过程电刷与换向器之间产生火花引起换向器和电刷的烧蚀和磨损，并随转速提高而加剧，且无线电干扰严重，不能适应现代高速发动机的要求），到20世纪60年代逐步被交流发电机取代。交流发电机（与直流发电机相比）特点：1、具有体积小、重量轻、节约铜材；2、结构简单、工作可靠、维修方便、使用寿命长；3、发动机低速充电性能好（他激方式建立电动势）；4、无线电干扰小等优点；5、配用的调节器结构简单（仅有电压调节器，本身具有限流和截流作用）。,三、交流发电机种类,汽车用交流发电机可按总体结构、整流器结构和搭铁型式进行分类：,（1）按总体结构不同普通交流发电机整体式交流发电机带泵交流发电机无刷交流发电机永磁交流发电机,（2）按整流器结构不同六管发电机八管发电机九管发电机十一管发电机,普通交流发电机：由三相交流发电机和6只硅整流二极管组成。如东风EQl090型载货汽车用JFl32型发电机,（3）按磁场绕组搭铁型式不同内搭铁式外搭铁式,整体式交流发电机：采用内装式电子调节器的交流发电机，如一汽奥迪、上海桑塔纳等轿车均用JFZl813Z型发电机。,带泵交流发电机，是指带真空制动助力泵的交流发电机。多用于柴油车，如依维柯汽车用JFZl9122型发电机。无刷交流发电机，是指无电刷和滑环结构的发电机，如JFWl913型发电机。永磁交流发电机，转子磁极采用永磁材料的发电机。,六管发电机，其整流器由6只硅整流二极管组成。如东风EQl090车用的JFl32型、解放CAl091车用JFl522A、JF152D型发电机。八管发电机，具有2只中性点二极管，其整流器共有8只二极管。如天津夏利TJ7100轿车用JFZl542型发电机。,九管发电机，具有3只磁场二极管，其整流器共有9只二极管。如北京BJl022轻型货车用JFZl41型发电机。十一管发电机，具有2只中性点二极管和3只磁场二极管，其整流器共有11只二极管。如桑塔纳轿车用JFZl813Z型发电机。,内搭铁式：磁场绕组的一端与发电机壳相连接。如东风EQl090型车用的JFl32型发电机。外搭铁式：磁场绕组的一端经调节器后搭铁。如解放CAl091型车用的JFl52D、JFl522A型发电机。,第一节交流发电机的构造,组成：由三相同步交流发电机和硅二极管整流器构成。JF132型交流发电机分解图、结构剖视图（见图）。一、三相同步交流发电机由转子、定子、前后端盖、风扇及皮带轮等组成。二、整流器一般由6只硅二极管和安装整流管的元件板构成。三、交流发电机型号,1-后端盖；2-电刷架；3-电刷；4-电刷弹簧压盖；5-硅二极管；6-元件板(散热板)；7-转子；8-定子总成；9-前端盖；10-风扇；11-皮带轮JFl32型交流发电机分解图,三相同步交流发电机转子,1、转子：是发电机的磁场部分（产生旋转磁场），主要由两块爪极、磁场绕组、轴和滑环等组成。两块爪极压装在转子轴上，爪极的空腔内装有磁轭并绕有磁场绕组，磁场绕组的两引出线分别焊接在与轴绝缘的两个铜制滑环上，两个电刷与滑环接触，将直流电源引入磁场绕组。磁场绕组通如励磁电流后产生磁场，被磁化的爪极其中一块为N极，另一块为S极，于是就形成了48对磁极（国产JF系列交流发电机为6对磁极）。将转子爪极设计成鸟嘴形的目的是使磁场呈正弦分布，以使电枢绕组产生的感应电动势有较好的正弦波形。,1-滑环；2-轴；3-爪极；4-磁轭；5-磁场绕组,三相同步交流发电机定子,2、定子：是发电机的电枢部分（定子又称电枢，产生三相交流电），由定子铁心和对称的三相电枢绕组组成，固定在两端盖之间。定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成。三相电枢绕组多为星形连接，但也有少数交流发电机为三角形连接。,三相同步交流发电机端盖和冷却风扇,3、端盖和冷却风扇：端盖分前端盖（驱动端盖）和后端盖（整流端盖）。作用是安装轴承和其他另部件，支承转子轴，封闭内部构件。用铝合金压铸或用砂模铸造而成，因为铝合金为非导磁材料，可减少漏磁，并具有轻便、散热性能好等优点。,1-后端盖；2-滑环；3-电刷；4-电刷弹簧；5-电刷架；6-磁场绕组；7-电枢绕组；8-电枢铁心；9-前端盖；l0-风扇；11-皮带轮JFl32型交流发电机结构剖视图,后端盖（整流端盖）,后端盖上装有支承转子轴后端的轴承、整流器、电刷组件和接线柱。整体式交流发电机的内装式电子调节器也装在其上。电刷组件：由电刷（铜粉和石墨粉模压而成）电刷架和电刷弹簧组成。电刷安装在电刷架的孔内，借弹簧张力与滑环保持接触，用于给发电机磁场绕组提供磁场电流。电刷组件的安装型式有外装式和内装式（拆装不便，已很少采用）两种。外装式可直接从发电机的外部拆装电刷；内装式必须将发电机拆开才能更换电刷。内搭铁和外搭铁交流发电机（根据磁场绕组的连接方式不同）：磁场绕组的一端经电刷引线直接在发电机端盖上搭铁的称为内搭铁型发电机；磁场绕组的两端均与端盖绝缘，磁场绕组的一端经调节器后搭铁。,a)外装式b)内装式电刷组件,a)内搭铁b)外搭铁交流发电机搭铁型式,前端盖（驱动端盖）,前端盖上装有支承转子轴前端的轴承。转子轴伸出端盖，冷却风扇（强制通风散热）和皮带轮装在轴端。为提高发电机效率、减小体积，有的发电机风扇叶片设在转子上（叶片内装式）。内置风扇发电机，将传统的外装单风叶改为两个风叶直接做在转子极爪两侧，冷却效果好（温升为各部件之首的定子得到直接冷却），并为缩小体积创造了条件。风扇结构及通风方式见图。,a)叶片外装式b)叶片内装式风扇结构及通风方式,二、整流器（1）,功用：将三相交流电变换为直流电。组成：一般由6只硅二极管和安装整流管的元件板（散热板）构成。二极管安装形式：常见有压装式和焊接式两种。压装式是将具有金属外壳（二极管的一极）的二极管压装在散热板的孔中；焊接式是将二极管的PN结直接烧结在金属散热板上。整流二极管有正极管与负极管之分：正极管-引出电极为二极管的正极，其上标有红色标记；负极管-引出电极为二极管的负极，其上标有绿色或黑色标记。整流板（元件板）：安装整流二极管的铝质散热板称为整流板。安装3只正极管的整流板称为正整流板；安装3只负极管的整流板称为负整流板。有的交流发电机将3只负极管直接压装在发电机的后端盖上。三只正极管和三只负极管的引线端通过三个接线柱一一对应连接，并分别连接三相绕组的A、B、C端，就组成了三相桥式全波整流电路。正整流板与负整流板或后端盖之间用绝缘材料隔开，并用螺栓通至后端盖外部，作为发电机的正极，相应的标记为“B”(或“+”、“电枢”等)。,压装式安装电路图焊接式安装l-正整流板（绝缘散热板）；2-正极管；3-负极管；4-负整流板(接地散热板或后端盖)；B-电枢接柱交流发电机整流器,二、整流器（2）,a)具有中性点二极管b)具有励磁二极管c)具有中性点和励磁二极管1-中性点二极管；2-励磁二极管具有中性点二极管和励磁二极管的整流电路,8管整流器：为利用发电机中性点电压提高发电机功率，有些发电机的整流器具有8个硅二极管，其中两个为中性点二极管，对中性点电压进行整流（中、高速时发电机输出电流增加10%-15%）。9管整流器：有些发电机的整流器中还装有3个励磁二极管，则整流器有9个二极管，3个励磁二极管与整流器中的3个负极二极管，组成另一个三相桥式全波整流电路，直接向发电机的励磁绕组供电。11管整流器：在发电机整流器中既有中性点二极管，又有励磁二极管，整个整流器具有11个二极管。,三、交流发电机型号,(1)产品代号：交流发电机的产品代号为JF、JFZ、JFB、JFW四种，分别表示普通交流发电机、整体式交流发电机、带泵交流发电机和无刷交流发电机。(2)电压等级代号和电流等级代号：分别用1位阿拉伯数字表示，含义见表。(3)设计序号：按产品设计先后顺序，用1-2位阿拉伯数字表示。(4)变形代号：交流发电机以调整臂位置作为变形代号。从驱动端看，在中间不加标记；在右边时用Y表示；在左边时用Z表示。,根据汽车行业标准QC/T73-1993汽车电气设备产品型号编制方法规定，汽车交流发电机的型号组成见图,例：JF132表示交流发电机，电压等级12V，电流等级3039A，第2次设计。,第二节交流发电机的工作原理,一、三相交变电动势的产生二、整流原理三、励磁方式,三相同步交流发电机工作原理见图，发电机的转子为磁极，磁极绕组通过电刷和滑环引入直流电而产生磁场；发电机的定子为电枢，三相电枢绕组按一定的规律分布在定子的槽中，彼此相差120电角度。当转子旋转时，产生一个旋转的磁场，使得相对静止的电枢绕组切割磁力线（产生相对运动）而在三相电枢绕组产生频率相同、幅值相等、相位互差120电角度的正弦感应电动势（磁极设计成鸟嘴形使磁场近似正弦规律分布）eA、eB、eC（见图）：式中：E-每相绕组电动势的有效值(V)E=Cn-为电角速度(s-1)=2f=pn/30t时间（s）式中：f-感应电动势频率(Hz)；P-磁极对数；n-发电机转速(r/min)；C电机常数；磁极磁通（Wb）。可见，当交流发电机结构一定时，定子绕组内感应电动势的大小与发电机转速和磁极磁通成正比。,三相交变电动势的产生,整流原理,交流发电机通过六只二极管组成的三相桥式整流电路利用二极管的单向导电特性将电枢绕组产生的三相交流电转变为直流电。1、二极管的导通原则当三只二极管负极端相连时，正极端电位最高者导通（正极电位最高的二极管导通后，就使另两只二极管的负极电位高于正极而截止）。当三只二极管正极端相连时，负极端电位最低者导通（该二极管导通后，就使另两只二极管的正极电位低于负极而截止）。,2、整流时二极管导通情况在任一瞬时，负极连接在一起的3只正极管（VD1、VD3、VD5），电压最高一相的正极管导通；而正极连接在一起的3只负极管（VD2、VD4、VD6）电压最低一相的负极管导通。但同时导通的管子总是两个，正、负管子各一个。例如，在t1t2时间内，A相电压最高，B相电压最低，VD1、VD4导通；而在t2t3时间内，A相电压最高，C相电压最低，VD1、VD6导通。,3、发电机的端电压从二极管导通情况可知，三相交流通过整流后加在负载上的是一个脉动直流电压，在任一瞬时，负载上的电压为某两相电动势之和(线电压)，其电压波形如图所示。交流发电机输出电压的平均值为：U=1.35UL2.34U(星形连接U=1.35UL1.35U(三角形连接)式中：UL-三相绕组的线电压有效值；U-三相绕组相电压的有效值。,4、发电机的中性点电压一些发电机有一个中性点接线柱(“N”接柱)，用于控制磁场继电器、充电指示灯继电器等。“N”接柱连接三相绕组的中性点，其对地电压称为发电机的中性点电压，由VD2、VD4、VD6组成的半波整流得到。发电机中性点电压（平均值）是发电机输出电压的一半：UN=U/2。,励磁方式,他激（励）：发电机不接外电源时，也能自激发电，但必须有剩磁并且发电机转速要足够高时才行。为了克服发电机在低速时不能很快建立电压的缺点，在发电机转速较低，发电机电压低于蓄电池电压时，由蓄电池通过电源开关供给磁场电流，进行他激，使电压很快上升。自激（励）：当发电机转速升高，发电机电压超过蓄电池电压时，进行自激，并对外输出。,第三节交流发电机的特性,交流发电机的工作特性：指发电机经整流后输出的直流电压、电流和转速之间的关系，包括输出特性、空载特性和外特性。其中，输出特性最为重要。汽车用交流发电机与其他发电机比最大的特点：是工作转速变化范围很大（汽车发动机从怠速到最高转速，一般汽油机转速变化范围为1：8，柴油机为1：5）。因此发电机的特性，应以转速为基准来分析各有关参数之间的关系。一、输出特性交流发电机的输出特性，又叫负载特性或输出电流特性。是指发电机输出电压一定时(对12V电系，规定为14V，对于24V电系，规定为28V)，发电机的输出电流与转速之间的关系，即输出电压U为常数时I=f(n)的曲线。交流发电机的输出特性（可由试验测得）如图所示。二、空载特性发电机空载时，发电机端电压与转速的关系，称空载特性。即I=0时，U=f(n)的函数关系。空载特性如图所示。三、外特性转速一定时，发电机端电压与输出电流的关系，叫外特性，即n为常数时，U=f(I)的函数关系。外特性如图所示。,交流发电机输出特性,2、转速n1时，发电机输出电流随转速的升高而升高，随电阻的减小而升高。转速=n2时，发电机输出额定功率（额定电压与额定电流之积）或电流。n2-满载转速（或额定转速），通常所选n2应低于发动机最高转速，等于或略高于发动机常用转速。3、发电机转速达到一定值时，输出电流不再随转速的升高而升高，也不再随负载电阻的减小而升高，即发电机具有自动限制电流的自我保护能力。这时的电流值称为发电机的最大输出电流或限流值（约为额定电流的1.5倍）。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。使用中只要测得这两个数据，与规定值相比即可判断发电机性能是否良好。,输出特性曲线If(n)表明：1、转速n1时，发电机在额定电压下向外供电。n1-空载转速（I=0，U=额定电压时），空载转速n1的值，是选择发电机与发动机速比的主要依据。一般地，n1应等于或略高于发动机怠速转速。,交流发电机自动限制电流机理,自动限制电流的机理：1、定子绕组具有一定阻抗Z，对通过绕组的电流起阻碍作用。阻抗Z由绕组的电阻R和感抗XL组成：感抗：XL=L=2fL=2pnL/60=pnL/30式中：-角速度，=2f；f-频率，f=pn/60；L-相定子绕组的电感；p-磁极对数；n-转子的转速(rmin)。可见，XL与转速成正比。高速时，绕组电阻R与XL相比，可以忽略不计，因此可以认为定子绕组的阻抗Z与转速成正比。转速越高，感抗XL越大，其阻抗Z越大，阻碍交流电流的能力越强，产生很大的内部电压降。2、定子电流增加时，电枢反应也增强（电枢磁场对磁极磁场产生去磁作用），使感应电动势下降。发电机内部有两个磁场，磁极磁场和电枢磁场。电枢磁场对磁极磁场的影响，称电枢反应。在交流发电机中，爪极转子是旋转的磁极磁场。定子中的电枢产生电枢磁场。因此，当转速升高使电流达到一定值后，再提高转速，尽管定子绕组中感应电动势增加，但因定子绕组的阻抗增大，内部电压降增大，再加上电枢反应引起的感应电动势下降，使发电机的输出电流不再增大。因而交流发电机具有自动限制输出电流的作用。所限制的电流大小，与定子绕组的电感L有关，也就是与定子绕组的匝数有关。所以，交流发电机调节器中不需要电流限制器。,交流发电机空载特性,随着转速的升高，端电压上升较快，由他励转人自励时，即能向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）。曲线的上升速率（与磁路有关，磁路气隙越小、漏磁越小，上升率越大）和达到蓄电池电压的转速高低可判断发电机性能是否良好。,交流发电机外特性,当输出电流增大到一定值时，如负载再增大，其电流不仅不会增加，反而会同端电压一起下降，即在外特性曲线上存在一个转折点。因此，当发电机短路时，其短路电流将受到限制，这也说明硅整流发电机具有自身限制电流的功能。一般发电机是工作在转折点以前的。,发电机转速越高，端电压也越高，输出电流也越大。当保持任一转速时，端电压均随输出电流的增大而下降。由于端电压受转速和负载变化的影响，交流发电机必须配用电压调节器，才能保持电压的恒定。否则，当发电机高速运转时，若突然失去负载，其电压会突然升高，可能击穿电子元件和烧毁用电设备。,第四节交流发电机调节器,硅整流发电机配用的调节器实际为一电压调节器。由于整流二极管具有单向导电特性，蓄电池不可能向其定子绕组反向放电，故硅整流发电机调节器无需设逆向截流器；又因硅整流发电机的自限流能力而不需要对输出电流进行调节。但发电机由发动机驱动旋转，其输出电压随发动机转速的不同而变化，而用电设备要求发电机输出电压稳定，因此，硅整流发电机必须配用电压调节器使得其输出的直流电压在一定的转速范围内基本保持恒定。一、电压调节原理二、交流发电机调节器分类三、交流发电机调节器型号,一、电压调节原理,硅整流发电机输出的直流电压U正比于交流发电机的感应电动势E，而感应电动势又正比于发电机转速n与每极磁通，即：,UE=Cn,电压调节器调节方法（见图）：调节器动作的控制参量为发电机电压，即当发电机的电压达设定的上限值U2时，调节器动作，使磁场绕组的励磁电流If下降（触点式）或断流（电子式），从而减弱磁极磁通量，致使发电机电压下降；当发电机电压下降至设定的下限值U1时，调节器又动作，使If增大，磁通量加强，发电机电压又上升；当发电机的电压上升至U2时又重复上述过程，使发电机的电压在设定的范围内波动，得到一个稳定的平均电压Ue。,因此，当发电机转速n变化时，相应地改变每极磁通才能达到保持电压恒定的目的，而磁通的大小取决于发电机励磁电流的大小，故在发电机转速变化时，只要相应调节发电机的励磁电流便可保持输出电压恒定。电压调节器就是利用这一原理工作的。,二、交流发电机调节器分类,交流发电机配用的调节器种类繁多、型号各异，按其结构特点和工作原理可分为机械电磁振动式(触点式)调节器、电子调节器两大类（现代汽车有的用微处理器控制交流发电机的输出电压，取消了单独设置的电压调节器）。1、电磁振动式调节器2、电子调节器,1、电磁振动式调节器电磁振动式调节器是通过一对或两对触点的反复开闭改变磁场电路的电阻来调节励磁电流的。(1)按触点的对数划分单级式：只有一对触点，如FTlll、FT211型调节器。双级式：有两对触点，如FT61、FT70型调节器。(2)按组成的联数划分单联式：只有一组电压调节器，如FT61、FT71型调节器。双联式：除电压调节器外，另有一组磁场继电器或充电指示灯继电器等，如FT61A型调节器。,2、电子调节器（1）电子调节器是利用晶体三极管的开关特性，使磁场电路接通和断开来调节磁场绕组的平均电流的。(1)按结构型式划分晶体管式：由分立电子元件组成的调节器，如JFTl06型电子调节器（解放CAl091型载货汽车用）。集成电路调节器：由集成电路(IC)组成的调节器，如北京切诺基BJ2021、奥迪100和桑塔纳等轿车的调节器。(2)按安装方式划分外装式：与交流发电机分开安装的调节器，如JFTl06型调节器。内装式：安装在交流发电机上的调节器。一般为集成电路调节器，如北京切诺基、上海桑塔纳、南京依维柯、天津夏利等车的调节器。,2、电子调节器（2）(3)按搭铁型式划分内搭铁式：与内搭铁型交流发电机配套使用的电子调节器，如JFTl26A型调节器。外搭铁式：与外搭铁型交流发电机配套使用的电子调节器，如JFTl06型调节器。(4)按功能的多少划分单功能型：仅有调节电压功能的调节器，如JFTl06型调节器。多功能型：除电压调节功能外，还具有充电指示灯控制功能、过压控制功能等。随着汽车电子技术的迅速发展，现代汽车已广泛使用交流发电机和集成电路调节器装在一起的整体式交流发电机。有的还利用微处理器控制交流发电机的输出电压，而取消了单独设置的电压调节器。,三、交流发电机调节器型号,根据汽车行业标准QC/T73-1993汽车电气设备产品型号编制方法规定，发电机调节器的产品型号编制方法见图,(1)产品代号：硅整流发电机调节器的产品代号有“FT”和“FTD”两种，分别表示发电机调节器和电子发电机调节器(字母“F”、“T”、“D”分别为“发”、“调”、“电”的汉语拼音第一个字母)。(2)电压等级代号与交流发电机相同。(3)结构型式代号：用1位阿拉伯数字表示，见表。(4)设计序号：按产品设计先后次序，以12位阿拉伯数字表示。(5)变型代号：以汉语拼音大写字母A、B、C顺序表示(不能用O和I)。,例：FTl26C表示12V的双联电磁振动式调节器，第6次设计，第3次变型。,第五节电磁振动式调节器,电磁振动式（触点式）电压调节器应用较早，这种调节器触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯性，电压调节精度低，触点易产生火花，对无线电干扰大，可靠性差，寿命短，现已基本淘汰。一、基本结构和工作原理二、单级电磁振动式调节器三、双级电磁振动式调节器,一、基本结构和工作原理（1）,基本结构：如图所示为电磁振动式电压调节器的基本结构，主要由电磁铁机构、触点组件和调节电阻Rtj三部分组成。电磁铁机构由铁心7、磁化线圈8和磁轭9组成。铁心固定在磁轭上，磁轭固定在调节器底座上，磁化线圈一端经调节器接线柱，通过点火开关与发电机输出端子“B+”连接，另一端搭铁。触点组件由触点3、4、支架5、衔铁2和弹簧11组成。触点串联在发电机磁场电路中，当调节器不工作时，触点在弹簧拉力作用下保持闭合状态。调节电阻Rtj与触点并联。铁心、磁轭、衔铁以及衔铁与铁心之间的空气隙形成电压调节器的磁路。磁化线圈并联在发电机两端，直接承受发电机的端电压，流过磁化线圈的电流及其产生的电磁吸力的大小反映了发电机端电压的高低（相当一个电压传感器）。,1-铰链；2-衔铁；3、4-触点；5、10-支架；6-绝缘条；7-铁心；8-磁化线圈；9-磁轭；11-弹簧；Rtj-调节电阻电磁振动式调节器基本结构,一、基本结构和工作原理（2）,工作原理：当发电机电压低于调节电压上限值U2时，磁化绕圈通过的电流较小，产生的电磁力矩小于弹簧拉力的力矩，触点K仍保持闭合状态，调节电阻Rtj被触点短路。此时，磁场电流的电路为：,发电机正极端子“B”-点火开关SW-调节电阻Rtj-磁场绕组-搭铁-发电机负极,发电机(或蓄电池)正极-点火开关SW-触点K-磁场绕组-搭铁-发电机(或蓄电池)负极,由于磁场电路串人了调节电阻，电流If减小，磁场减弱，使发电机电压下降。当电压降到调节电压下限值U1时，由于磁化线圈电流减小，触点再次闭合，调节电阻被短路，磁场电流增大，发电机电压再次升高。当发电机电压升高到调节电压上限值时，触点重新断开。如此循环，使发电机输出电压在调节电压上、下限值U2、U1之间脉动而保持平均电压值Ue不变。电压调节器控制的平均电压称为电压调节器的调节电压，用Ue表示。对于12V电气系统，该电压值为13.5-14.8V；24V电气系统为27-29V。,当发电机转速升高到一定值，输出电压达到调节电压上限值U2时，磁化线圈产生的电磁力矩大于弹簧力矩使触点K断开，调节电阻Rtj随之串入磁场电路中。此时的磁场电路为：,二、单级电磁振动式调节器,图示为FT111型单级电磁振动式电压调节器结构原理图。与电压调节器基本结构相比，具有以下特点：1、提高了触点振动频率加装加速电阻，减少磁滞性，提高触点的振动频率。2、具有温度补偿功能采用温度补偿电阻、磁分路。3、减小了触点火花增设由二极管VD、扼流线圈L2和电容C组成的VD-L-C灭弧系统。,FT111型单级电磁振动式调节器Rjs-加速电阻(4)；Rtj-调节电阻（150）；Rbc-补偿电阻（15）；L1-磁化线圈；L2-扼流线圈；VD-二极管；C-电容器（0.1F）,电路原理,1、提高了触点振动频率,基本结构调节器，因机械部分的机械惯性及磁化线圈的磁滞性，使触点振动频率较低，使发电机输出电压脉动振幅较大，电压不够平稳。,FT111型电压调节器采用加装加速电阻的方法减少磁滞性，提高触点的振动频率加速电阻功用：加速电阻Rjs与调节电阻Rtj串联，磁化线圈的一端接在两电阻之间，Rjs除了起调节电阻的作用外，还具有加速触点振动频率的作用（由此得名）。加速原理：增加加速电阻后，磁化线圈所承受的电压为发电机电压减去加速电阻上的电压降。当触点闭合时，磁化线圈的电流分两路流入，一路经加速电阻Rjs，另一路经触点K和调节电阻Rtj，所以此时Rjs上产生的压降很小，故作用在磁化线圈两端的电压几乎等于发电机的端电压。当触点断开时，磁场电流和磁化线圈电流同时流过加速电阻Rjs，使加速电阻Rjs上的压降迅速增大，作用在磁化线圈上电压迅速减小，加速了铁心的退磁，使触点迅速闭合。触点闭合后，Rjs两端的压降又迅速减小，磁化线圈两端的电压迅速增大，又使触点迅速断开，如此使得触点振动频率大大提高。,2、具有温度补偿功能,当汽车运行环境温度或调节器磁化线圈本身发热时，铜制磁化线圈的电阻值r0将发生变化，而使调节电压值也发生变化。为此，电压调节器必须进行温度补偿，电磁振动式电压调节器常见温度补偿方法有两种：,电压调节器温度补偿1-固定触点支架；2-衔铁；3-铁心；4-磁分路片；5-触点弹簧；6-磁轭；7-磁化线圈,采用温度补偿电阻：在磁化线圈的电路中附加一个康铜电阻(铜镍合金)或将磁化线圈的一部分改用康铜丝材料，设计时一般取为磁化线圈总电阻值的30%-65%。由于康铜丝的电阻温度系数很小，仅为铜导线温度系数的1/800，因此，总电阻值随温度变化相对减小，调节电压值受温度的影响相应减小。,采用磁分路：安装在铁心与磁扼之间的片状磁分路4，与衔铁2形成并联磁路。磁分路的材料采用铁镍合金，其磁阻随温度的升高而增大。当温度升高时，虽然磁化线圈电阻值增大，使电磁铁心磁通量减少，但温度升高使磁分路的磁阻增大，通过磁分路的漏磁通减少，因此通过衔铁的磁通量不变，从而使调节电压值不随温度变化而变化。,3、减小了触点火花,电磁振动式电压调节器的触点K串联在发电机的磁场电路中，当触点断开时，调节电阻串入到磁场电路，使磁场电流急剧减小。磁场线圈在磁场电流发生变化时将产生自感电动势，自感电动势作用在触点两端，可能击穿触点间的空气间隙而产生触点火花。调节电阻值越大，磁场电流变化率越大，触点火花越严重。触点火花严重时会使触点烧蚀甚至粘结，影响工作可靠性。为减小触点火花，增设了由二极管VD、扼流线圈L2和电容C组成的VD-L-C灭弧系统。,灭弧系统可使磁场线圈产生的自感电动势通过二极管VD、扼流线圈L2构成泄放回路，使自感电动势快速衰减，达到保护触点的目的。另外在触点两端通过L2并联电容器C，用来吸收自感电动势，也减小了触点火花。同时，当触点断开，自感电流通过扼流线圈L2时，由于L2产生的磁通方向与磁化线圈L1产生的磁通方向相反，加速了电磁铁心的退磁，因此也加速了触点的闭合，使触点的振动频率提高。,三、双级电磁振动式调节器（1）,双级电磁振动式调节器基本线路及工作特性,图示为双级电磁振动式调节器的基本线路及工作特性。1、基本线路与单级式的区别工作原理特点2、FT61型调节器,1、基本线路与单级式的区别：第一，具有两对触点，即一级触点（低速触点）K1，二级触点(高速触点)K2，K2是新增触点且触点直接搭铁；第二，调节器电阻值比单级式要小得多。低速触点（在发电机低速时起作用）K1为常闭触点，与调节电阻Rtj并联；高速触点（在发电机高速时起作用）K2为常开触点，与发电机磁场绕组并联，当K2闭合时，磁场绕组将无励磁电流通过；磁化线圈并联在发电机两端，直接承受发电机端电压，控制K1、K2的开闭。,工作原理：（1）转速低于n1时，调节器未起作用，K1保持闭合，电压随转速的上升而升高。在发电机电动势达到蓄电池电压前，磁场绕组由蓄电池提供励磁电流；在发电机的端电压高于蓄电池电压后，发电机自激发电。（2）转速在n1n2范围内，K1工作（低速触点的工作情况和单级电磁振动式电压调节器相同）。随着转速的上升，K1打开的相对时间增加，磁场绕组的平均励磁电流下降，使发电机的电压稳定在Ue1。（3）转速在n2n3范围内，K1失效(K1打开后已不能使发电机电压下降)，K2未起作用(调节器电磁力还不足以使K2闭合)，即衔铁居于中间位置，K1和K2均处于断开状态，因此发电机的电压及磁场电流将随转速的上升而增高(电压失控/过渡区)。,工作原理：（4）发电机的转速在n3nmax范围内，K2工作（转速升高，电压随之升高，衔铁进一步下移，使高速触点K2闭合，磁场电流减小为零，电压因此迅速下降。电压下降使磁化线圈的吸力减小，触点K2打开，衔铁又处于中间位置。磁场电流又经过Rtj流人磁场线圈，电压又升高。如此反复，高速触点K2振动，使发电机电压保持稳定）。随着发电机转速的上升，K2闭合的相对时间增加，磁场绕组的平均励磁电流下降，使发电机的电压稳定在Ue2。（5）假如发电机的转速能高于nmax，K2也将失效(K2打开后已不能使发电机电压下降)，即调节器失去调节作用，但实际上发电机最高转速要远低于nmax。,特点：（1）触点火花小。调节器设计时大部分工作在第二级，第一级转速范围不大，Rtj较小（约为单级式的1/7-1/10），所以低速触点切断功率很小，火花大大减小。高速触点闭合时磁场绕组被短路，打开时不会有火花，故使用寿命长。（2）调节器适用转速范围大。调节器在第二级工作时，用短路磁场来保持电压稳定，终点转速只受发电机剩磁的限制，使调节器的转速范围大大增加。,特点：（3）调节器触点从第一级过渡到第二级工作时，由于弹簧拉力以及衔铁与铁心之间的空气隙发生变化，两级调节电压的平均值略有不同，出现一个级差U。对于12V电系，允许级差为0.5V；对于24V电系，允许级差为1.0V。（4）双级式调节器具有两对触点，且高速触点间隙很小，一般为0.2-0.4mm，调整比单级式困难。当高速触点之间夹有尘土不导电时，闭合后不能将磁场绕组短路，电压随转速升高而升高，使发电机和用电设备有被烧坏的危险。为此，双级式调节器的盖子与底座之间，密封必须良好。,三、双级电磁振动式调节器（2）,2、FT61型双级电磁振动式调节器可与14V、350-500W的内搭铁交流发电机配套。如和东风EQl090等车用交流发电机配套使用。结构及内部线路如图所示。,FT61型双级电磁振动式调节器线路图1-静触点支架；2-衔铁；3-磁化线圈(9.5)；4-弹簧；5-磁轭；6-电刷；7-滑环；8-磁场绕组；9-三相绕组；10-点火开关；Rjs-加速电阻(1)；Rtj-调节电阻(8.5)；Rbc-补偿电阻(13)；K1-低速触点；K2-高速触点,工作过程：(1)闭合点火开关SW，蓄电池电流同时流经调节器磁化线圈3和发电机的磁场绕组8。磁化线圈电路：蓄电池正极-电流表A-点火开关SW-调节器接线柱“B”-Rjs-磁化线圈3-Rbc-搭铁-蓄电池负极。由于电磁力不能克服弹簧拉力，低速触点K1仍保持闭合。磁场电流电路：蓄电池正极-电流表A-点火开关SW-调节器接线柱“B”-低速触点支架1-低速触点K1-衔铁2-磁轭5-调节器“磁场”接线柱“F”-电刷、滑环-磁场绕组-电刷、滑环-搭铁-蓄电池负极。发电机低速运转时，由于磁场电流由蓄电池供给，使转子磁场增强，电压很快升高。(2)发电机电压高于蓄电池电压时，磁场电流和磁化线圈中的电流均由发电机供给。,工作过程：(3)当发电机电压达到工作电压时，磁化线圈3的电磁吸力增强，克服弹簧拉力，将衔铁2吸下，触点K1打开，触点K2仍处于打开状态。磁场电流电路：发电机接线柱“B”-点火开关SW-调节器接线柱“B”-Rjs、Rtj-调节器接线柱“F”-发电机接线柱“F”-磁场绕组8-发电机“-”接线柱。电路中串人了Rjs、Rtj，磁场电流减小，发电机电压降低。当发电机电压下降而略低于工作电压后，通过磁化线圈的电流减小，电磁吸力减弱，K1在弹簧拉力的作用下重新闭合，电阻Rjs、Rtj被短路，使磁场电流增加，发电机电压再度升高。发电机电压升至略高于工作电压后，K1触点又被打开。如此反复，K1高速振动，保持发电机电压稳定。,工作过程：(4)当发电机转速升高到低速触点极限转速(即调节电阻始终串人磁场回路时，能够保持发电机电压不超过调节电压所对应的发电机最高转速)时，低速触点K1失去调节作用，若转速继续升高，则发电机电压将会升高。当发电机电压略有升高时，衔铁进一步下移使高速触点K2闭合，磁化线圈被短路，磁场电流减小到零，发电机电压迅速下降。电压下降使磁化线圈的电磁吸力减小，衔铁又被弹簧拉回中间位置，即K1、K2都打开的位置。磁场电流再次经Rjs、Rtj构成回路，发电机电压再次升高。如此循环，通过触点K2振动，使磁场绕组周期性的被短接，将发电机电压控制在某一平均值不变。,第六节电子电压调节器,电磁振动式电压调节器存在体积大，结构复杂，触点易烧蚀，调整精度不高，工作不够可靠，需要经常检修与调整等缺点，目前已逐渐被电子调节器所代替。一、概述二、电子调节器基本原理三、晶体管调节器（分立元件电子调节器）一般由二、三个晶体管，一个稳压管或二极管，以及一些电阻、电容等组成。具有结构简单、工作可靠，调节精度高、无火花、电波干扰小，重量轻、体积小、寿命长等优点，现广泛应用于东风、解放及多种中低档车型。四、集成电路调节器集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点外，还具有超小型，可安装于发电机内部或壳体上（内装式调节器），减少了外接线，发生故障的可能性更小，且无需调整和维护。现广泛应用于桑塔纳、奥迪等多种轿车车型上。五、计算机控制的调节器80年代中期以后生产的许多汽车，其调节器功能已并入管理发动机或车身的计算机中，其基本工作情况与集成电路调节器完全一样，但因由计算机控制而取消了单独设置的电压调节器。如上海别克、广州本田等轿车发电机上使用了这种调节器。,一、概述,电磁振动式电压调节器存在体积大，结构复杂，触点易烧蚀，调整精度不高，工作不够可靠，需要经常检修与调整等缺点，目前已逐渐被电子调节器所代替。电子电压调节器优点(与电磁振动式调节器相比):(1)结构简单、工作可靠、故障少电子调节器都是由晶体三极管、二极管、稳压管或集成电路以及电阻、电容等元件组成。无触点、无线圈、无振动部件，不但结构简单，而且不可能产生触点烧蚀、氧化、熔焊、绕组损坏及振动机构失灵等现象。因而电子调节器性能可靠，故障少，不必经常维护和调整。(2)调节精度高、无火花电子调节器没有触点，不会产生火花，无线电干扰小。三极管的开关频率高，调节精度高。(3)重量轻、体积小、使用寿命长电子调节器封装型式：一般有两种，可拆式，它的盖子与底座，是用螺钉连接的，可拆开检修或更换元器件；密封式（多数采用），不可拆卸。电子元器件装入后，用树脂封装起来，如果损坏，只能更换调节器总成。电子调节器搭铁型式：有内搭铁与外搭铁之分，分别与内搭铁与外搭铁发电机匹配使用。,二、电子调节器基本原理（1）,电子调节器利用晶体三极管的开关特性，将晶体三极管串联在发电机磁场电路中，根据发电机输出电压的高低，控制晶体三极管的导通和截止，从而控制发电机的磁场电流，使发电机的输出电压稳定在某一规定的范围之内。,通常由三个基本部分组成：信号检出部分：即传感器，也叫电压敏感电路，它的作用是检出高于规定的供电电压。开关控制部分：即控制器，把信号电压，变为控制电子开关通断的控制电压。电子开关部分：即执行机构，按控制电压的变化，改变发电机磁场绕组电路的通断时间比例。,电子调节器基本电路R1、R2和VD-电压信号采集和输入控制V1信号放大和控制；V2-功率开关三极管,二、电子调节器基本原理（2）,电子调节器有内搭铁与外搭铁之分，分别与内搭铁与外搭铁发电机匹配使用：1、内搭铁式调节器（1）PNP型（2）NPN型2、外搭铁式调节器,1、内搭铁式电子调节器（PNP型）：V2-功率开关三极管，串联在磁场电路的电源端（内搭铁调节器的特点）；晶体管V1-将电压检测电路送来的电压信号放大，控制功率开关三极管导通和截止；R1、R2和稳压管VD-组成发电机电压信号的采集和控制电路。R1、R2构成分压器，和发电机并联，从R1上取出总电压的一部分：UAB可反映发电机的输出电压UAC，作为电压调节器的输入信号电压。稳压管VD反向串联在晶体管V1的基极回路中，控制V1的导通和截止。,1、内搭铁式电子调节器（PNP型）：合上点火开关SW后，蓄电池电压便加在A、C两端。R1上的分压UAB通过晶体管V1的发射极加到稳压管VD上，由于蓄电池电压低于发电机的规定电压值，加到稳压管上的电压值也低于稳压管的反向击穿电压UVD，稳压管VD截止。V1因无基极电流而截止。V2则由R3提供偏置电流而处于饱和导通状态，蓄电池经V2向发电机磁场绕组提供电流。发电机继续运转，端电压迅速上升，当电压超过规定值时，加到稳压管的电压超过稳压管VD的反向击穿电压时，稳压管导通，V1获得基极电流导通，V2的发射结被短路而截止，切断了发电机的励磁电路，发电机电压迅速下降。当发电机电压低于规定值时，加到稳压管上的电压值，又低于稳压管的反向击穿电压，稳压管截止，V1截止，V2重新导通，接通发电机的励磁电路，发电机电压又升高，如此反复，以维持发电机电压不变。,1、内搭铁式电子调节器（NPN型）：若内搭铁调节器采用NPN型三极管（见图），则发电机磁场绕组需接在功率开关三极管的发射极回路中。因功率三极管V2的基极电流需通过磁场绕组构成回路，使其基极电流减小，V2不能在饱和区工作，以致V2的管压降较大，减小了励磁电流而影响发电机的输出电流。,2、外搭铁式电子调节器：基本电路如图所示。功率三极管串联在发电机磁场绕组的搭铁端（外搭铁调节器的特点），应配合外搭铁交流发电机使用，才能构成回路。所用功率三极管以NPN型居多。,三、晶体管调节器,各种晶体管调节器，基本结构大致相同。一般是由二、三个晶体管，一个稳压管或二极管，以及一些电阻、电容等组成。1、JFTl26A型调节器2、JFTl06型调节器3、辅助元件作用,1、JFTl26A型调节器调节器电路原理如图所示，图中右虚线框为调节器。从左至右，依次为信号检出、开关控制和电子开关部分。大功率三极管V3串在发电机磁场电路中，V3导通，磁场绕组有电流流过，使发电机电压升高。当发电机电压高于规定值时，V3截止，磁场电路断开，发电机电压急骤下降。降到规定值后，V3又导通，接通磁场电路，发电机电压重新升高。如此反复，发电机电压被稳定在规定值。工作过程如下：,（1）合上点火开关SW，蓄电池电压加在R1、R2组成的分压电路A、C两端，R2分得电压UAB通过V1管的发射极e和二极管VD2加到稳压管VDZ上，稳压管承受反向电压小于击穿电压，稳压管截止，V1无基极电流而截止。V2在R4的偏置下导通，V2、V3是复合管（提高放大倍数），V3也导通，蓄电池通过V3供给励磁电流，发电机产生电压。其电路为：蓄电池“+”-点火开关SW-调节器“+”-V3(c，e)-调节器磁场接线柱F-磁场绕组-搭铁。（2）当发电机电压随转速升高，超过规定值时，稳压管VDZ上的反向电压达到击穿电压，稳压管导通。V1有基极电流流过而导通，V2被短路而截止，V3也截止，切断了励磁电路，发电机电压下降。（3）发电机电压下降到低于规定值时，稳压管VDZ上的反向电压低于其击穿电压，稳压管重新截止，V3又导通，接通励磁电路，发电机电压上升，如此反复，把发电机电压稳定在规定值。,2、JFTl06型调节器调节器电路如图所示。JFTl06型调节器为14V外搭铁式，调节电压为13.814.6V，可以配14V、500W的9管交流发电机或14V功率小于1000W的6管交流发电机。其工作过程如下：（1）接通点火开关，蓄电池经充电指示灯，R5、VD2和R7向V2提供偏流，使其导通，V3也随之导通。蓄电池正极经点火开关-充电指示灯-磁场绕组-V3(c，e)-蓄电池负极，对交流发电机进行他激。（2）随发电机转速升高，电压逐渐升高，通过励磁二极管加于充电指示灯两端电位相近，充电指示灯熄灭。当A点电压达到调节值时，R1、R2组成的分压电路R1上的端电压上升使稳压管VDZ1反向击穿，使V1导通，V2与V3截止。励磁电流中断，发电机端电压及A点电位下降。（3）A点电位下降，使稳压管VDZ1截止，V1随之截止而V2、V3导通，电压又上升，如此反复，控制发电机电压保持在规定值。,3、辅助元件作用：实用型调节器是在电子调节器基本电路的基础上增加一些辅助元件和辅助电路形成，辅助元件作用如下（以JFTl06型调节器为例）：（1）调整电阻R3。调整该电阻的阻值可使调节电压更加精确。（2）降频电容C1、C2。与分压电阻R1并联，由于电容器两端的电压不能突变（电容的充放电需要一定的时间），因此推迟了稳压管导通与截止的时间，从而降低三极管的开关频率，减少三极管损耗，使三极管发热量减少，使用寿命延长。（3）温度补偿二极管VD1、VD2。稳压管的导通电压（反向击穿电压）会随温度的上升而上升，导致发电机的调节电压随之增大。加温度系数为负的二极管VD1，起温度补偿作用，以消除温度变化对调节电压的影响。二极管VD2的作用是当V1导通时，使V2可靠截止。当V1处于导通状态时，由于V1温度升高会造成其集-射极之间的压降增大，造成V2误导通。增加二极管VD2后，由于其分压作用，使V1导通时V2可靠截止。,（4）正反馈电阻R4。组成正反馈电路，提高三极管的开关转换速度（加速导通和截止的变化过程），减小三极管的功率损耗。当V2趋于截止时，其集电极电位升高，通过R4反馈给稳压管VDZ1，使其左端电位升高，从而加速VDZ1、V1的导通与V2截止；同理，当V2趋于导通时，其集电极电位下降，经R4反馈使V