交流发电机及调节器

1、一、发电机的功用一、发电机的功用 发电机是汽车的主要发电机是汽车的主要电源，其电源，其功用功用是在发是在发动机正常运转时（怠动机正常运转时（怠速以上），向所有用速以上），向所有用电设备（起动机除外）电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池供电，同时向蓄电池充电充电。交流发电机一般由交流发电机一般由转子转子（磁场部分）、（磁场部分）、定子定子（电枢绕组部分）、（电枢绕组部分）、整流器整流器、端盖端盖四四部分组成。部分组成。转子的功用是转子的功用是产生旋转磁场产生旋转磁场。转子由爪极、铁芯、磁场绕组、集电环、转子由爪极、铁芯、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图。转子轴组成，见图。转子轴上压装着两块爪

2、转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极鸟嘴形磁极, ,爪极空腔内爪极空腔内装有磁场绕组装有磁场绕组 ( (转子线转子线圈圈) )和磁轭。和磁轭。集电环由两个彼此绝缘集电环由两个彼此绝缘的的铜环铜环组成，集电环压组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。磁场绕组的两端相连。当两集电环通入直当两集电环通入直流电时（通过流电时（通过电电刷刷），磁场绕组中），磁场绕组中就有就有电流通过电流通过，并，并产生轴向磁通产生轴向磁通，使，使爪极一块被磁化为爪极一块被磁化为N N极极，另一块被磁化，另一块被磁

3、化为为S S极极，从而，从而形成六形成六对相互交错的磁极对相互交错的磁极。当转子转动时，就当转子转动时，就形成了旋转的磁场。形成了旋转的磁场。因为交流发电机的磁场都是电磁场，也就是说必须因为交流发电机的磁场都是电磁场，也就是说必须给磁场绕组通电才会有磁场产生。给磁场绕组通电才会有磁场产生。将电源引入到磁场绕组使之产生磁场将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁，交称为励磁，交流发电机励磁方式有流发电机励磁方式有自励自励和和他励他励两种。两种。在在发动机低速运发动机低速运转时转时，需要蓄电，需要蓄电池给发电机磁场池给发电机磁场绕组供电，从而绕组供电，从而生磁发电。这种生磁发电。这种供给磁场电流的

4、供给磁场电流的方式称为他励发方式称为他励发电。电。 发动机正常运转发动机正常运转后，发电机对外后，发电机对外供电，就可以把供电，就可以把自身发的电供给自身发的电供给磁场绕组，从而磁场绕组，从而生磁发电，这种生磁发电，这种供给磁场电流的供给磁场电流的方式称为自励。方式称为自励。 定子的功用是定子的功用是产生三相交流产生三相交流电电。定子由定子由定子铁定子铁芯芯和和定子绕组定子绕组组组成。见图成。见图定子铁心由内圈带槽的硅定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组有定子绕组有三相三相，三相绕，三相绕组采用组采用星形接法星形

5、接法或或三角形三角形（大功率）接法（大功率）接法，都能产，都能产生三相交流电。生三相交流电。 获得频率相同、幅值获得频率相同、幅值相等、相位互差相等、相位互差120120的的三相电动势。三相电动势。定子三相绕组的接法定子三相绕组的接法有两种有两种星形接法星形接法三角形接法三角形接法交流发电机整流器的交流发电机整流器的作用是作用是将定子绕组的三将定子绕组的三相交流电变为直流电。相交流电变为直流电。6 6管交流发电机的整管交流发电机的整流器是由流器是由6 6只只硅整流二硅整流二极管极管和整流板和整流板组成组成三相三相全波桥式整流电路全波桥式整流电路6 6只整流管分别压装只整流管分别压装（或焊装）在

6、两块整流（或焊装）在两块整流板上。板上。VDVD单向导电性：单向导电性：1 1）加上正向电压，二极管导通，呈低）加上正向电压，二极管导通，呈低阻状态。阻状态。2 2）加上反向电压，二极管截止，呈高）加上反向电压，二极管截止，呈高阻状态。阻状态。端盖一般分两部分（前端盖端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起固定转子、和后端盖），起固定转子、定子、整流器和电刷组件的定子、整流器和电刷组件的作用。作用。端盖一般用端盖一般用铝合金铝合金铸造，一铸造，一是可有效的防止漏磁，二是是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。铝合金散热性能好。后端盖上装有电刷组件，有后端盖上装有电刷组件，有电刷、电刷架和电刷弹

7、簧组电刷、电刷架和电刷弹簧组成。成。电刷的作用是将电源通电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。过集电环引入磁场绕组。1.1.在发电机内部有一个在发电机内部有一个由发动机带动的由发动机带动的转子转子（旋转磁场）。（旋转磁场）。2.2.磁场外有一个磁场外有一个定子绕定子绕组组, , 有有3 3组线圈组线圈(3(3相绕相绕组组) )，彼此相隔，彼此相隔120120度。度。3.3.当通电的转子被发动当通电的转子被发动机驱动时，产生的磁场机驱动时，产生的磁场与定子绕组之间产生相与定子绕组之间产生相对运动，使定子绕组切对运动，使定子绕组切割磁力线，因此在定子割磁力线，因此在定子绕组中产生三相变的绕组中

8、产生三相变的感感应电动势应电动势。交流发电机定子的三交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的相绕组中，感应产生的是交流电。需要靠六只是交流电。需要靠六只二极管组成的三相桥式二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。整流电路变为直流电的。二极管具有二极管具有单向导电单向导电性性, ,当给二极管加上正向当给二极管加上正向电压时电压时, ,二极管导通二极管导通, , 当当给二极管加上反向电压给二极管加上反向电压时时, ,二极管截止二极管截止, ,二极管二极管的导通原则如下的导通原则如下: : 当三只二极管负极当三只二极管负极端相连时，端相连时，正极端正极端电电位位最高者最高者导通；导通； 当三只二极管

9、正极当三只二极管正极端相连时，端相连时，负极端负极端电电位位最低者最低者导通。导通。n整流过程中，任何时刻只任何时刻只有一只正极管和一只负极管有一只正极管和一只负极管导通，其余导通，其余4 4只均截止。只均截止。相对于中性点电位最高的一相，相应的正极管导通；电位最低的一相，相应的负极管导通。每只管子只导通1/3个周期。 同时导通的二极管管子总是两个，正、负管子各一个。n三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通, ,使使得负载得负载RLRL两端得到一个比较平稳的脉动直流电压。两端得到一个比较平稳的脉动直流电压。由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱由于交流发

10、电机的转子是由发动机通过皮带驱动旋转的，因此交流发电机动旋转的，因此交流发电机转子的转速变化范围转子的转速变化范围非常大非常大，这样将引起发电机的，这样将引起发电机的输出电压发生较大输出电压发生较大变化变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。，无法满足汽车用电设备的工作要求。为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电机必须配用电压调节器，机必须配用电压调节器，使其输出电压在发动机使其输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定所有工况下基本保持恒定。交流发电机电压调节器按工作原理可分为：交流发电机电压调节器按工作原理可分为：触点式触点式电压调节器电压调节器晶体晶体

11、管调节器管调节器集成电路集成电路调节器调节器电脑控制电脑控制调节器调节器触点式电压调节器触点式电压调节器应用较早应用较早，这种调节器触点，这种调节器触点振动振动频率慢频率慢，存在机械惯性和电磁惯性，电压调节，存在机械惯性和电磁惯性，电压调节精度精度低低，触点易产生火花触点易产生火花，对无线电干扰大，可靠性差，对无线电干扰大，可靠性差，寿命短，现寿命短，现已被淘汰已被淘汰。随着半导体技术的发展，采用了晶体管调节器。其随着半导体技术的发展，采用了晶体管调节器。其优点是：优点是：三极管的开关频率高，且不产生火花，调三极管的开关频率高，且不产生火花，调节精度高，还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠节精度

12、高，还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小性高、电波干扰小等优点，现广泛应用于东风、解等优点，现广泛应用于东风、解放及多种中低档车型。放及多种中低档车型。 集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点外，还集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点外，还具有具有超小型超小型，安装于发电机的内部（又称，安装于发电机的内部（又称内装式调内装式调节器节器），减少了外接线，并且冷却效果得到了改善，），减少了外接线，并且冷却效果得到了改善，现广泛应用于桑塔纳、奥迪等多种轿车车型上。现广泛应用于桑塔纳、奥迪等多种轿车车型上。电脑控制调节器是现在轿车采用的一种电脑控制调节器是现在轿车采用的一种新型调节器新

13、型调节器，由由电负载检测仪电负载检测仪测量系统总负载后，向发电机电脑测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，然后发送信号，然后由发动机电脑控制发电机电压调节由发动机电脑控制发电机电压调节器，适时地接通和断开磁场电路器，适时地接通和断开磁场电路，即能可靠地保证，即能可靠地保证电器系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻电器系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性。如上海别克、广州发动机负荷，提高燃料经济性。如上海别克、广州本田等轿车发电机上使用了这种调节器。本田等轿车发电机上使用了这种调节器。晶体管调节器有多种型式，其电路各不相同，但一晶体管调节器有多种型式，其电路各不

14、相同，但一般采用般采用整体封装型式整体封装型式，不可拆卸，不能维修，只能，不可拆卸，不能维修，只能整体更换。整体更换。晶体管调节器又称晶体管调节器又称为为电子调节器电子调节器，基，基本电路是由四部分本电路是由四部分组成，即组成，即分压电路、分压电路、第一级开关电路、第一级开关电路、第二级开关电路第二级开关电路和和辅助元器件辅助元器件等。等。信号电压检测电路信号电压检测电路。由由R1R1、R2R2串联串联组组成，接在调节器的成，接在调节器的“+ +”和和“- -”之间。之间。作用是将调节器作用是将调节器两极间的电压两极间的电压分成分成两部分两部分，且所分电，且所分电压与电源电压呈正压与电源电压呈

15、正比例变化，比例变化，能直接能直接检测发电机输出电检测发电机输出电压压U U的变化的变化。信号放大和控制电路信号放大和控制电路。由一只由一只稳压管稳压管VSVS和和晶体管晶体管VT1VT1组成。组成。VSVS是是传感元件传感元件，并，并联在分压电路中，灵联在分压电路中，灵敏的感受电源电压的敏的感受电源电压的变化，控制变化，控制VT1VT1的交的交替变化。替变化。VT1VT1是是小功小功率晶体管率晶体管，接在大功，接在大功率率VT2VT2前一级，具有前一级，具有放大信号的作用。放大信号的作用。功率放大电路功率放大电路。由由晶体管晶体管VT2VT2组成。组成。VT2VT2串联串联在磁场绕在磁场绕组

16、与负极搭铁端子之组与负极搭铁端子之间。间。VT2VT2导通，磁场导通，磁场电流接通；电流接通；VT2VT2截止，截止，磁场电流切断。磁场电流切断。通过通过VT2VT2控制磁场电流的控制磁场电流的接通从而使发电机输接通从而使发电机输出电压稳定。出电压稳定。 有有续流二极管续流二极管VDVD和和电阻电阻R3R3VDVD的作用是吸收当的作用是吸收当VT2VT2截止时磁场绕组截止时磁场绕组产生的高自感电动势，产生的高自感电动势，防止防止VT2VT2击穿损坏击穿损坏。电阻电阻R3R3既是既是VT1VT1的集的集电极限流电阻电极限流电阻也是也是VT2VT2的基极偏置电阻的基极偏置电阻。 点火开关SW刚接通

17、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的反向电压击穿，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。随着发动机的启动，发电机转速升高，发电机他励发电，电压上升。他励回路他励回路 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调节器调节上限U，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。自励回路自励回路 当发电机电压升高到等于调节上限U时，调节器对电压的调节开始。此时VS导通，VT1导通，VT2截止，

18、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。 当发电机电压下降到等于调节下限U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，这就是外搭铁型电子调节器的工作原理。集成电路调节器也叫集成电路调节器也叫ICIC调节器调节器，是，是根据使用根据使用要求，将电路中的若干元件集成在同一基片上，要求，将电路中的若干元件集成在同一基片上，制成一个独立的电子芯片。制成一个独立的电子芯片。集成电路调节器装集成电路调节器装于发电机内部，构成于发电机内部，构成整体式整体式交流发电机。发电交流发电机。发电机外部有机

19、外部有2 2个或个或3 3个接线柱。个接线柱。集成电路调节器的集成电路调节器的工作原理工作原理与晶体管调节器与晶体管调节器的工作原理完全一样，都通过的工作原理完全一样，都通过稳压管稳压管感应发电感应发电机的输出电压信号，利用机的输出电压信号，利用三极管三极管的开关特性控的开关特性控制发电机的励磁电流，使发电机的输出电压保制发电机的励磁电流，使发电机的输出电压保持恒定。持恒定。 电压检测方法：电压检测方法：集成电路调节器，根据分压器R1、R2检测点位置不同可分为“发电机电压检测电路发电机电压检测电路”和“蓄蓄电池电压检测电路电池电压检测电路”两种型式。1：发电机电压检测法发电机电压检测法： 加在

20、分压器R1、R2上的电压是磁场二极管输出端L的电压，由于ULUB，通过调节器检测点P加到稳压管两端的击穿电压UP与发电机的端电压UB成正比。（采样点：直接取自发电机的输出端）优点：优点：调节器的工作可靠性高工作可靠性高，即使“B”到“BAT”间导线接触不良或断路，也不会造成发电机电压过高而失控。缺点：缺点：调节器的 负载特性较差负载特性较差，当发电机充电电流较大时，“B”到“BAT”接线柱间的电压降较大，导致蓄电池端的电压较低，从而充电不足。因此，该检测方法不适用于大功率发电机。2：蓄电池电压检测法蓄电池电压检测法 加在分压器R1、R2上的电压为蓄电池电压，由于通过检测点P加到稳压管上的反向电

21、压与蓄电池的电压成正比。（采样点：蓄电池正极）优点：优点：直接检测蓄电池端电压来控制发电机的输出，没有没有充电电流变化带来的线路压降影响，充电电流变化带来的线路压降影响，可使蓄电池处于良好的充电状态。缺点：缺点：当蓄电池和发电机之间的连接不可靠时，由于检测电路检测不到发电机输出电压，会导致发电机电压过高而失控。交流发电机与调节器的结构简单，维护方便，若交流发电机与调节器的结构简单，维护方便，若正确使用，不仅故障少而且寿命长；若使用不当，正确使用，不仅故障少而且寿命长；若使用不当，则会很快损坏。因此在使用和维护中应注意以下几则会很快损坏。因此在使用和维护中应注意以下几点：点：1 1 蓄电池的极性

22、必须是蓄电池的极性必须是负极搭铁，不能接反负极搭铁，不能接反。否。否则，会烧坏发电机或调节器的电子元件；则，会烧坏发电机或调节器的电子元件；2 2 发电机运转时，发电机运转时，不能用试火不能用试火的方法（如将电的方法（如将电枢与外壳短接）检查发电机是否发电，否则会烧枢与外壳短接）检查发电机是否发电，否则会烧坏二极管；坏二极管；3 3 发电机与蓄电池之间的发电机与蓄电池之间的连接要牢靠连接要牢靠，如突然，如突然断开，会产生过电压损坏发电机或调节器的电子断开，会产生过电压损坏发电机或调节器的电子元件；元件；4 4 一旦发现交流发电机或调节器有故障应立即一旦发现交流发电机或调节器有故障应立即检修，及

23、时排除故障，不应再连续运转；检修，及时排除故障，不应再连续运转；5 5 为交流发电机为交流发电机配用配用调节器时，交流发电机的调节器时，交流发电机的电压等级电压等级必须与调节器电压等级相同，交流发电必须与调节器电压等级相同，交流发电机的机的搭铁类型搭铁类型必须与调节器搭铁类型相同，调节必须与调节器搭铁类型相同，调节器的功率不得小于发电机的功率，器的功率不得小于发电机的功率，6 6 线路连接线路连接必须正确，目前各种车型调节器的必须正确，目前各种车型调节器的安装位置及接线方式各不相同，故接线时要特别安装位置及接线方式各不相同，故接线时要特别注意；注意； 7 7 调节器必须受调节器必须受点火开关点火开关控制，发电机停止转控制，发电机停止转动时，应将点火开关断开，否则会使发电机的磁动时，应将点火开关断开，否则会使发电机的