1、第3章交流發電機與電壓調節器 第第3 3章交流發電機與電壓調節器章交流發電機與電壓調節器 本章重點本章重點 3.1 硅整流發電機的類型與構造硅整流發電機的類型與構造 3.2 交流發電機的工作原理及特性交流發電機的工作原理及特性 3.3 實用新實用新 型交流發電機型交流發電機 3.4 交流發交流發 電機的電壓調節器電機的電壓調節器 3.5 汽車電汽車電 源系統的保護電路源系統的保護電路 本本 章章 小結小結 自自 測測 題題第3章交流發電機與電壓調節器本章重點本章重點1、了解交流發電機的功用、分類；、了解交流發電機的功用、分類；、掌握發電機的結構、工作原理及檢測維修方法；、掌握發電機的結構、工作

2、原理及檢測維修方法；、掌握汽車充電系的組成、電路及檢測維修方法；、掌握汽車充電系的組成、電路及檢測維修方法；、了解調節器的工作原理；、了解調節器的工作原理； 、掌握調節器的檢測方法、掌握調節器的檢測方法 第3章交流發電機與電壓調節器 發電機是汽車電器系統的主要電源，與發電機是汽車電器系統的主要電源，與電壓調節器互相配合工作，對除起動機以外的電壓調節器互相配合工作，對除起動機以外的所有用電設備供電，并向蓄電池充電。所有用電設備供電，并向蓄電池充電。 現代汽車上應用的都是交流發電機，經過現代汽車上應用的都是交流發電機，經過硅整流器整流以后變成直流向用電設備供電。硅整流器整流以后變成直流向用電設備供

3、電。 第3章交流發電機與電壓調節器 3.1 硅整流發電機的類型與構造硅整流發電機的類型與構造 汽車用發電機可分為： 直流發電機直流發電機和和交流發電機交流發電機 目前汽車采用三相交流發電機，內部帶有二極管整流電路，將交流電整流為直流電，所以，汽車交流發電機輸出的是直流電。第3章交流發電機與電壓調節器 早期使用的是直流發電機，它是靠換向器將電樞繞組內產生的交流電轉變為直流電的。在換向過程中，電刷與換向器之間容易產生火花引起換向器和電刷的燒蝕和磨損，并且隨著發電機轉速的提高，換向火花也相應增大，無線電干擾嚴重，磨損加劇。 第3章交流發電機與電壓調節器 現代汽車都使用硅整流交流發電機，它包括一個三相

4、同步交流發電機和數個整流二極管，它使用硅二極管將發電機定子繞組中產生的三相交流電整流為直流電。 硅整流發電機必須配用電壓調節器，以在發電機轉速變化時也能輸出穩定的電壓。 第3章交流發電機與電壓調節器 硅整流發電機優點硅整流發電機優點: 與直流發電機相比，具有體積小、重量輕、結構簡單、維修方便、使用壽命長、發動機低速充電性能好、配用的電壓調節器結構簡單、無線電干擾小及節約鋼材等優點。 第3章交流發電機與電壓調節器 汽車用硅整流發電機的分類方法：汽車用硅整流發電機的分類方法：按總體結構分類按總體結構分類按整流器結構分類按整流器結構分類搭鐵形式分類搭鐵形式分類第3章交流發電機與電壓調節器 1.硅整流

5、發電機按總體結構分類硅整流發電機按總體結構分類 （1）普通硅整流發電機，由三相交流發電機和6只硅整流二極管組成。如在東風EQ1090型載貨汽車上用的JF132型發電機。 （2）整體式硅整流發電機，采用內裝式電子電壓調節器的硅整流發電機，如一汽奧迪、上海桑塔納等轎車使用的JFZ1813Z型發電機都是這種類型。 （3）帶泵硅整流發電機，是指帶真空制動助力泵的硅整流發電機。多用于柴油車，如在依維柯汽車上使用的JFZ1912Z型發電機就是這種類型。 （4）無刷硅整流發電機，是指無電刷和滑環結構的發電機，如JFW1913型發電機。 （5）永磁硅整流發電機，是指轉子磁極采用永磁材料的發電機。 第3章交流發

6、電機與電壓調節器 2.硅整流發電機按使用硅整流二極管的個數分類硅整流發電機按使用硅整流二極管的個數分類 ：（1）六管發電機，其整流器由6只硅整流二極管組成。如JF132型、CA1091型、JF1522A型和JF152D型發電機。 （2）八管發電機，其整流器共有8只二極管，其中有2只是中性點二極管。如在天津夏利TJ7100轎車上使用的JFZ1542型發電機。 （3）九管發電機，其整流器共有9只二極管，其中有3只磁場二極管。如在北京BJ1022輕型貨車上使用的JFZ141型發電機。 （4）十一管發電機，其整流器共有11只二極管，其中有2只中性點二極管和3只磁場二極管。如在桑塔納轎車上使用的JFZ1

7、813Z型發電機 第3章交流發電機與電壓調節器 3.硅整流發電機按磁場繞組搭鐵形式分類硅整流發電機按磁場繞組搭鐵形式分類 按照磁場繞組搭鐵形式分類，硅整流發電機有兩種類型。 （1）內搭鐵式磁場繞組的一端與發電機外殼相連接。如在東風EQ1090型車上使用的JF132型發電機。 （2）外搭鐵式這種發電機磁場繞組的一端經調節器以后再搭鐵。如在解放CA1091型車上使用的JF152D型和JF1522A型發電機。第3章交流發電機與電壓調節器 4.交流發電機的構造交流發電機的構造汽車上的交流發電機，多采用三相同步交流發電機，由6只二極管構成三相橋式全波整流器。各國生產的交流發電機都大同小異，主要由定子、轉

8、子、電刷、整流二極管、前后端蓋、風扇及皮帶輪等組成。有的廠家還將電壓調節器與發電機裝在一起。我國生產的JF132型交流發電機的結構如圖3-1所示。第3章交流發電機與電壓調節器圖圖3-1 JF132型交流發電機的組件型交流發電機的組件1后端蓋;2電刷架;3電刷;4電刷彈簧壓蓋;5硅二極管;6散熱板;7轉子;8定子總成; 9前端蓋;10風扇;11皮帶輪第3章交流發電機與電壓調節器 （1）轉子 轉子是用來建立磁場的，它主要由兩塊爪極、激磁繞組、軸和滑環等組成。兩塊爪極壓裝在轉子軸上，在兩塊爪極的內腔裝有導磁用的鐵心，其上繞有激磁繞組。激磁繞組的兩端引線分別焊在兩個彼此絕緣的兩個滑環上（與軸絕緣）。兩

9、個滑環與裝在后端蓋上的兩個電刷相接觸。 爪極凸緣的外形像鳥嘴，這種形狀可以使定子感應的交流電動勢近似于正弦波形。轉子每轉一周，定子的每相電路上就能產生周波個數等于磁極對數的交流電動勢。第3章交流發電機與電壓調節器圖圖3-2 轉子的磁力線分布和磁場電路轉子的磁力線分布和磁場電路1，5電刷;2，4滑環;3激磁繞組;6點火開關;7蓄電池 第3章交流發電機與電壓調節器 滑環滑環 兩個滑環與裝在后端蓋上的兩個電刷相接觸。這兩個電刷引出的接線柱即為發電機的“F”（磁場）接線柱和“-”（E或搭鐵）接線柱。 當發電機工作，兩個電刷與直流電源接通時，便有電流通過激磁繞組（該電流稱為發電機的激磁電流），在激磁繞組

10、中產生磁場，使兩塊爪極被磁化為N極和S極，從而形成相互交錯的N、S磁極，磁極的對數一般為48對，國產交流發電機的磁極對數多為6對。 第3章交流發電機與電壓調節器 （2）定子）定子 定子又叫電樞，是用來產生交流電動勢的，由鐵心鐵心和三相繞組組成三相繞組組成。定子鐵心由相互絕緣的內圓帶槽的環狀硅鋼片疊成，在定子槽內置有三相對稱繞組，三相繞組的連接方法可分為星形連接星形連接和三角形連接三角形連接，目前大多數汽車上使用的交流發電機采用星形連接。 第3章交流發電機與電壓調節器圖圖3-3 定子及定子繞組的連接定子及定子繞組的連接注意注意: 桑塔納、奧迪等的交流發電機的定子繞組為星形連接，富康、北京切諾基發

11、電機定子繞組為三角形連接。桑塔納、奧迪等的交流發電機的定子繞組為星形連接，富康、北京切諾基發電機定子繞組為三角形連接。 第3章交流發電機與電壓調節器 三相繞組三相繞組 在三相繞組中產生的電動勢應該是對稱電動勢，即電動勢的大小相等，相位互差120。為此，每相繞組的線圈個數和每個線圈的節距與匝數都必須完全相等。 例JF132型發電機，其磁極對數為6，定子總槽數為36，每相繞組占有的槽數為36/3=12，采用單層集中繞法，即每個槽內放置一個有效邊（一個線圈有兩個有效邊，放在兩個定子槽內）。因此，每相繞組都由6個線圈串聯而成，每個線圈有13匝，則每相繞組共有613=78匝。每個線圈的兩個有效邊之間間隔

12、的定子槽數叫做線圈節距，相鄰兩異性磁極中心線之間的槽數稱為極距。另外，三相繞組的首端A、B、C在定子槽內的排列必須相隔120電角度。 第3章交流發電機與電壓調節器圖圖3-4 JF132型交流發電機定子繞組的展開圖型交流發電機定子繞組的展開圖第3章交流發電機與電壓調節器 （3）整流器）整流器 由6個硅二極管組成。近年來又生產了九管發電機，增加了3個小功率的磁場二極管。 外殼為正極、中心引線為負極的二極管，稱為負極管，管殼底上注有黑色標記； 殼體為負極，中心線為正極的二極管，稱為正極管，管殼底上有紅色標記。第3章交流發電機與電壓調節器 圖圖3-5 硅整流二極管的安裝硅整流二極管的安裝1火線接線柱;

13、 2正整流板; 3正極管子; 4負極管子; 5負整流板第3章交流發電機與電壓調節器 三只正二極管的外殼與元件板接在一起成為發電機的正極，用螺栓引至后端蓋外部作為發電機的火線接線柱，標記為“B”（“A”、“+”或“電樞”） 三只負二極管的外殼與發電機的后端蓋接在一起成為發電機的負極。元件板必須與后端蓋絕緣，并固定在后端蓋上 為維修方便，有些車型的發電機將三只負二極管壓裝在另一個元件板上。第3章交流發電機與電壓調節器 （4）前后端蓋）前后端蓋 前后端蓋是由鋁合金制成的，它具有漏磁前后端蓋是由鋁合金制成的，它具有漏磁少、輕便、散熱性能好等優點。在后端蓋上裝少、輕便、散熱性能好等優點。在后端蓋上裝有電

14、刷架和電刷，兩個電刷分別裝在電刷架的有電刷架和電刷，兩個電刷分別裝在電刷架的孔內，借助彈簧的壓力與滑環保持接觸。目前，孔內，借助彈簧的壓力與滑環保持接觸。目前，交流發電機的電刷架有兩種結構形式，一種是交流發電機的電刷架有兩種結構形式，一種是電刷架可以直接從發電機的外部進行拆裝，稱電刷架可以直接從發電機的外部進行拆裝，稱外裝式，另一種是電刷架不可以從發電機的外外裝式，另一種是電刷架不可以從發電機的外部進行拆裝，稱內裝式，電刷架的結構如圖部進行拆裝，稱內裝式，電刷架的結構如圖3-7所示。所示。無刷發電機中沒有電刷。無刷發電機中沒有電刷。第3章交流發電機與電壓調節器 電刷的功用電刷的功用將電源的電流

15、引入到轉子的線圈（磁場繞組）中，使內部的電磁鐵（磁軛和爪極）產生較強的磁場。圖3-6 電刷架的結構 第3章交流發電機與電壓調節器外裝式電刷拆裝和更換在發電機外部即可進行，拆裝檢修十分方便，因此被普遍采用;內裝式電刷若需更換電刷，必須將發電機解體，由于拆裝檢修不便，因此現在很少采用。 提示：提示：電刷的高度低于7 mm時應更換，更換時注意電刷的規格型號要求一致。第3章交流發電機與電壓調節器 交流發電機的搭鐵形式分為內搭鐵和外搭鐵兩交流發電機的搭鐵形式分為內搭鐵和外搭鐵兩種。種。交流發電機的內搭鐵和外搭鐵和電刷的接線方法有關 內搭鐵式的交流發電機，其激磁繞組的兩端通過電刷分別引至發電機后端蓋上的接

16、線柱，分別稱為“F”（“磁場”）和“E”（“搭鐵”）接線柱，即激磁繞組的一端在發電機的外殼上直接搭鐵，如圖3-7（ a）所示;外搭鐵式的交流發電機，其激磁繞組的兩端引至后端蓋上的接線柱分別稱為“F1 ”和“F2 ”接線柱，且兩個接線柱均與發電機的后端蓋絕緣，激磁繞組需經調節器搭鐵，如圖3-7（ b）所示。第3章交流發電機與電壓調節器圖圖3-7 交流發電機的搭鐵方式交流發電機的搭鐵方式第3章交流發電機與電壓調節器 （5）.風扇及皮帶輪風扇及皮帶輪 交流發電機的前端裝有帶輪和風扇，由發動機通過傳動帶驅動發電機的轉子軸和風扇一起旋轉 。（1） 轉子的轉動使發電機發電；（2）風扇的轉動為發電機散熱。第

17、3章交流發電機與電壓調節器 .國產交流發電機的型號國產交流發電機的型號 根據中華人民共和國汽車行業標準QC/T73-1993汽車電器設備產品型號編制方法的規定，汽車交流發電機型號由五部分組成：第3章交流發電機與電壓調節器 第第1部分為產品代號部分為產品代號 JF表示普通交流發電機；表示普通交流發電機；JFZ表示整體式（調節器內置）交流表示整體式（調節器內置）交流發電機；發電機；JFB表示帶泵的交流發電機；表示帶泵的交流發電機；JFW表示無刷交流發電機。表示無刷交流發電機。第3章交流發電機與電壓調節器 第第2部分為電壓等級代號部分為電壓等級代號電壓等級代號用一位阿拉伯數字表示。 1表示12V系統

18、； 2表示24V系統； 6表示6V系統。第3章交流發電機與電壓調節器 第第3部分為電流等級代號部分為電流等級代號 電流等級代號也用一位阿拉伯數字表示： 第第4部分為設計序號部分為設計序號按產品的先后順序，用12位阿拉伯數字表示 第第5部分為變型代號部分為變型代號 交流發電機以調整臂位置作為變形代號。從驅動端看，Y表示右邊;Z表示左邊;無表示中間。 例：JFZ1913Z發電機電壓等級為12 V、輸出電流大于90 A、第13次設計、調整臂位于左邊的整體式交流發電機。第3章交流發電機與電壓調節器第3章交流發電機與電壓調節器 JFZ1913Y發電機JFWZ240發電機第3章交流發電機與電壓調節器 3.

19、2 交流發電機的工作原理及特性交流發電機的工作原理及特性 1.交流發電機的基本原理交流發電機的基本原理 交流發電機的基本原理是電磁感應，當產生磁場的轉子旋轉時，使穿過定子繞組的磁通量發生變化，則在定子的繞組內就會產生交流電動勢。 第3章交流發電機與電壓調節器 交流發電機的工作原理交流發電機的工作原理當激磁繞組有電流通過時，激磁繞組便產生磁場，轉子軸上的兩個爪極分別被磁當激磁繞組有電流通過時，激磁繞組便產生磁場，轉子軸上的兩個爪極分別被磁化為化為N極和極和S極。當轉子旋轉時，磁極交替地在定子鐵心中穿過，形成一個旋轉的磁場，極。當轉子旋轉時，磁極交替地在定子鐵心中穿過，形成一個旋轉的磁場，磁力線和

20、定子繞組之間產生相對運動，在三相繞組中產生交流感應電動勢。磁力線和定子繞組之間產生相對運動，在三相繞組中產生交流感應電動勢。 第3章交流發電機與電壓調節器三相繞組中所產生的感應電動勢可用下列方三相繞組中所產生的感應電動勢可用下列方程式表示程式表示: tEtEesin2sinmA)120sin(2)120sin(mBtEtEe)240sin(2)240sin(mCtEtEe式中：Em相電動勢的最大值； E相電動勢的有效值； 電角速度(2)。第3章交流發電機與電壓調節器 發電機每相繞組所產生的電動勢的有效值為 式中：K定子繞組系數，一般小于1； 感應電動勢的頻率(Hz)，Pn/60(P為磁極對數，

21、 n為轉速(r/min)； N每相繞組的匝數(匝)； 磁極的磁通(Wb)。 上式表明，使用中的交流發電機，其交變電動勢的有效值取決于轉速和轉子的磁通量，這一性質將直接決定著交流發電機的輸出電壓值。(V) 44. 4KfNE第3章交流發電機與電壓調節器 2.整流過程整流過程 硅二極管具有單向導電特性。當二極管加上正向電壓時，管子處于導通狀態;當二極管加上反向電壓時，管子處于截止狀態。用硅二極管組成整流電路，就可以把交流電變成直流電。在交流發電機中，6只二極管組成的三相全波整流電路。由于3個正極管子（VD1 、VD3 、VD5 ）的正極分別接在發電機三相繞組的首端（A、B、C），它們的負極同接在元

22、件板上，所以在某一瞬間，哪一相的電壓最高，哪一相就獲得正向電壓而導通。由于3個負極管子（VD2 、VD4 、VD6 ）的負極也分別接在三相繞組的首端，而它們的正極同時接在后端蓋上，所以在某一瞬間，哪一相的電壓最低，哪一相的負極管子就導通，而在某一瞬間同時導通的管子只有兩個（即正負管子各一個）。 第3章交流發電機與電壓調節器 三相全波整流器的整流過程三相全波整流器的整流過程 圖3-10 三相全波整流電路及電壓波形第3章交流發電機與電壓調節器 t 時間內時間內 第3章交流發電機與電壓調節器t1 t2 時間內時間內 第3章交流發電機與電壓調節器t2 t3 時間內時間內 第3章交流發電機與電壓調節器以

23、此類推，周而復始，在負載上就得到一個比較平緩的直流脈動電壓。在三相全波整流電路中每只二極管所承受的最高反向電壓，為線電壓 的最大值。 第3章交流發電機與電壓調節器 中性點電壓中性點電壓 的作用：的作用： 有的交流發電機帶有中心抽頭，它是從三相繞組的中性點引出來的，如圖3-11所示，其接線柱的記號為“N”。 中性點對發電機外殼（即搭鐵）之間的電壓一般用來控制各種用途的繼電器，如磁場繼電器、充電指示燈繼電器等。圖3-11 帶有中心抽頭的交流發電機第3章交流發電機與電壓調節器 3.勵磁方法勵磁方法 將電源引入到磁場繞組，使之產生磁場稱為勵磁。勵磁方法勵磁方法 分為自勵和他勵他勵他勵在發動機起動期間，

24、需要蓄電池供給發電機磁場電流生磁使發電機發電。這種供給磁場電流的方式稱為他勵發電。 自勵自勵當發電機有能力對外供電時，就可以把自身發的電供給磁場繞組生磁發電，這種供給磁場電流的方式稱為自勵。除永磁式交流發電機不需要勵磁以外，其他形式的交流發電機都需要勵磁。第3章交流發電機與電壓調節器 交流發電機的激磁電路圖交流發電機的激磁電路圖 圖3-12 交流發電機的激磁電路圖 第3章交流發電機與電壓調節器 發電機的激磁方法是:先他激、后自激。交流發電機的激磁電路如圖3-12所示。當點火開關S接通時，蓄電池便通過調節器向發電機的激磁繞組提供激磁電流（他激），激磁電路為:蓄電池正極點火開關S調節器“火線”接線

25、柱調節器調節器的“F”接線柱發電機的“F”接線柱發電機激磁繞組搭鐵。當發動機起動以后，發電機的輸出電壓略高于蓄電池電壓時，發電機自己給激磁繞組提供激磁電流（自激），激磁電路為:發電機“+”點火開關S調節器“火線”接線柱調節器調節器的“F”接線柱發電機的“F”接線柱發電機激磁繞組搭鐵，發電機自激發電，并給蓄電池充電。 第3章交流發電機與電壓調節器圖3-12 交流發電機的激磁電路存在著一個缺點，即駕駛員如果在發動機熄火后忘記將點火開關S關閉，蓄電池就會通過調節器向發電機激磁繞組長時間放電。針對這一問題，有很多車型使用了九管發電機，如圖3-13所示。在這個電路中，增加了三個功率較小的硅二極管，專供激

26、磁電流，稱為激磁二極管，激磁二極管同時也控制充電指示燈。三只激磁二極管與三只負極管子同樣組成橋式整流電路，“D+”與火線接線柱“B”電位相等。 第3章交流發電機與電壓調節器圖3-13 九管交流發電機的原理圖1激磁二極管; 2點火開關; 3充電指示燈 4調節器; 5負載第3章交流發電機與電壓調節器當點火開關S接通時，激磁電路是他激式電流由蓄電池正極點火開關S充電指示燈調節器發電機激磁繞組搭鐵。這時充電指示燈亮，表示蓄電池在放電。當發動機起動以后，發電機電壓高于蓄電池電壓時，由于D+與B兩點電位相等，因此充電指示燈因兩端電位相等而熄滅，表示發電機正常發電。一方面，由發電機的火線接線柱“B”向全車供

27、電及向蓄電池充電，另一方面通過“D+”為發電機的激磁繞組提供激磁電流（自激）。激磁電路如下:D+調節器發電機激磁繞組搭鐵。當發動機熄火時，充電指示燈亮，表明蓄電池在放電，提醒駕駛員關閉點火開關;當車輛運行時，充電指示燈亮，說明充電系統有故障，提醒駕駛員應及時維修。 第3章交流發電機與電壓調節器 4.交流發電機的工作特性交流發電機的工作特性 交流發電機的工作特性有輸出特性、空載特性輸出特性、空載特性和外特性外特性，其中以輸出特性最為重要。 第3章交流發電機與電壓調節器 （1）輸出特性）輸出特性 指在發電機端電壓 U不變時，其輸出電流與轉速之間的關系，如圖3-14所示。由特性曲線可以看出:發電機達

28、到額定電壓時的轉速定為空載轉速n1 ，空載轉速常用作為選擇發電機與發動機速比的主要依據。發電機達到額定電流時的轉速定為滿載轉速n2 ，額定電流一般定為最大輸出電流的2/3。當轉速 n達到一定值后，發電機的輸出電流不再隨轉速升高而增加，此時電流又稱為發電機的最大輸出電流或限流值。由此可見，交流發電機自身具有限制輸出電流防止過載的能力，又稱為交流發電機的自我保護能力?？蛰d轉速與滿載轉速是測試交流發電機性能的重要依據，發電機出廠時，通過試驗，規定了空載轉速與滿載轉速，并列入產品說明書。在使用過程中，可通過檢測這兩個數據，來判斷發電機性能的好壞。 第3章交流發電機與電壓調節器圖3-14 交流發電機的輸

29、出特性曲線第3章交流發電機與電壓調節器 （2）空載特性）空載特性指無負荷時，發電機端電壓與轉速的變化規指無負荷時，發電機端電壓與轉速的變化規律，如圖律，如圖3-15所示。從曲線可以看出，隨著轉速所示。從曲線可以看出，隨著轉速的升高，端電壓上升較快。當發電機由他激轉入的升高，端電壓上升較快。當發電機由他激轉入自激發電時，即能向蓄電池進行補充充電。自激發電時，即能向蓄電池進行補充充電。空載特性是判定交流發電機充電性能是否良空載特性是判定交流發電機充電性能是否良好的重要依據。好的重要依據。 第3章交流發電機與電壓調節器圖3-15 交流發電機的空載特性曲線圖 第3章交流發電機與電壓調節器 （3）外特性

30、）外特性指轉速保持一定時，發電機的端電壓與輸出電流的關指轉速保持一定時，發電機的端電壓與輸出電流的關系，如圖系，如圖3-16所示。所示。發電機的轉速越高，端電壓越高，輸出電流也越大。發電機的轉速越高，端電壓越高，輸出電流也越大。轉速對端電壓的影響較大，但當發電機保持在某一轉速時，轉速對端電壓的影響較大，但當發電機保持在某一轉速時，端電壓隨輸出電流的增大而相應下降。端電壓隨輸出電流的增大而相應下降。此外，當發電機的輸出電流增加到一定值時，若再繼此外，當發電機的輸出電流增加到一定值時，若再繼續增加負載，輸出電流不再增加，反而同端電壓一起下降。續增加負載，輸出電流不再增加，反而同端電壓一起下降。交流

31、發電機的端電壓受轉速和負載變化的影響較大，因此交流發電機的端電壓受轉速和負載變化的影響較大，因此必須配用電壓調節器才能輸出恒定的電壓值。必須配用電壓調節器才能輸出恒定的電壓值。 第3章交流發電機與電壓調節器圖3-16 交流發電機的外特性第3章交流發電機與電壓調節器 3.3 實用新型交流發電機實用新型交流發電機1.八管硅整流發電機八管硅整流發電機 （1）當中性點的瞬時電壓高于發電機的輸出電壓 UB 時， 第3章交流發電機與電壓調節器 （2）當中性點的瞬時電壓低于0 V時 第3章交流發電機與電壓調節器 2.九管硅整流發電機九管硅整流發電機在六管硅整流發電機的基礎上，增設三只小功率二極管與三只負極管

32、子組成三相橋式整流電路專門供給磁場電流的發電機稱為九管交流發電機，增設的三只小功率二極管稱為磁場二極管。 九管硅整流發電機充電系統的典型電路如圖3-13所示。當發電機工作時，定子繞組中產生的三相交流電動勢經由三只正極管子和三只負極管子組成的三相橋式全波整流電路整流后，輸出直流電壓 UB 向負載供電和向蓄電池充電。發電機的磁場電流則由三只磁場二極管和三只負極管子組成的三相橋式全波整流電路后輸出的直流電壓 UD+ 供給。 第3章交流發電機與電壓調節器 3.十一管硅整流發電機十一管硅整流發電機 整流器具有三只正極管子、三只負極管子、三只磁場二極管和兩只中性點二極管的硅整流發電機，稱為十一管硅整流發電

33、機，其典型電路如圖3-18所示。十一管發電機兼有八管和九管發電機的特點和作用。 第3章交流發電機與電壓調節器圖3-18 十一管交流發電機充電系電路第3章交流發電機與電壓調節器 4.無刷硅整流發電機無刷硅整流發電機 由于沒有電刷和集電環，所以不會因為電刷和集電環的磨損和接觸不良造成激磁不穩定或發電機不發電等故障；同時工作時無火花，也減小了無線電干擾。汽車用無刷硅整流發電機有爪極式無刷發電機、帶有激磁機的無刷發電機和永磁式無刷發電機三種類型。 第3章交流發電機與電壓調節器圖3-19 爪極式無刷發電機結構原理及磁路1轉子軸;2磁軛托架;3后端蓋;4爪極;5定子鐵心;6非導磁連接環;7磁場繞組;8轉子

34、磁軛第3章交流發電機與電壓調節器圖3-20 帶有激磁機的無刷硅整流發電機1接線柱;2抑制電容;3晶體管調節器;4轉子部分;5磁極;6磁場繞組; 7定子鐵心;8定子繞組;9驅動端蓋;10油封;11風扇;12油道; 13油杯;14爪極式轉子;15磁場繞組;16二極管;17散熱板;18進風口 第3章交流發電機與電壓調節器 永磁式無刷硅整流發電機永磁式無刷硅整流發電機 圖3-21 釹鐵硼永磁轉子的結構圖3-22 永磁硅整流發電機電路及電壓控制原理1導磁軛;2轉軸;3通風孔;4永磁體;5環氧樹脂膠第3章交流發電機與電壓調節器 3.4 交流發電機的電壓調節器交流發電機的電壓調節器 由于交流發電機的轉子是由

35、發動機通過皮帶驅動旋轉的，且發動機和交流發電機的速比為1.73，因此，交流發電機轉子的轉速變化范圍非常大，這樣將引起發電機的輸出電壓發生較大變化，無法滿足汽車用電設備的工作要求。為了滿足用電設備恒定電壓的要求，交流發電機必須配用電壓調節器，使其輸出電壓在發動機所有工況下能保持恒定。第3章交流發電機與電壓調節器 1.電壓調節器的分類電壓調節器的分類按工作原理可分為：觸點式電壓調節器觸點式電壓調節器 電子式調節器電子式調節器 集成電路調節器集成電路調節器電子調節器按所匹配的交流發電機搭鐵型式可分為：電子調節器按所匹配的交流發電機搭鐵型式可分為：（1）內搭鐵型電子調節器：）內搭鐵型電子調節器： 適配

36、于與內搭鐵型交流發機；適配于與內搭鐵型交流發機；（2）外搭鐵型調節器：）外搭鐵型調節器： 適配于與外搭鐵型交流發電機適配于與外搭鐵型交流發電機第3章交流發電機與電壓調節器 .電壓調節器的工作原理電壓調節器的工作原理 交流發電機的三相繞組產生的相電動勢的有效值： E= Cen（V） Ce為發電機的結構常數， n 為轉子轉速， 為轉子磁極的磁通， 也就是說交流發電機所產生的感應電動勢與轉子轉速和磁極磁通成正比。E（不變） = CenE（不變） = Ce n 轉速n是隨發動機轉速變化的，無法控制 我們可以控制磁通 使之隨n的變化作相應的變化來保持發電機電動勢E的不變 方法是：當交流發電機的轉速升高時

37、，通過減小發電機的勵磁電流If來減小磁通，使發電機電動勢E保持不變。第3章交流發電機與電壓調節器E不隨轉速變化，輸出電壓UB即可保持恒定 所以，交流發電機調節器的工作原理是：當交流發電機的轉速升高時，調節器通過減小發電機的勵磁電流If來減小磁通，使發電機的輸出電壓UB保持不變。第3章交流發電機與電壓調節器 3.電子電壓調節器的基本原理電子電壓調節器的基本原理 電子式調節器就是利用大功率三極管的導通和截止，接通和斷開磁場電路，來改變磁場電流大小。圖3-23 電子電壓調節器的基本電路第3章交流發電機與電壓調節器 JFT106型電子電壓調節器的工作原理型電子電壓調節器的工作原理圖3-24 JFT10

38、6型電子電壓調節器電路圖第3章交流發電機與電壓調節器 JFT106型電子電壓調節器為14 V負極搭鐵型，可以配14 V、750 W的九管交流發電機，也可用于14 V、功率小于1000 W的六管交流發電機，調節電壓為13.814.6 V，其工作過程如下: （1）接通點火開關SW，蓄電池經充電指示燈、 R5 、VD2 和 R7 向VT2 提供偏流使其導通，VT3 也接著導通。電流從蓄電池正極經點火開關SW充電指示燈激磁繞組 LVT3 的c、e極蓄電池負極（搭鐵），對交流發電機進行他激，此時充電指示燈亮。第3章交流發電機與電壓調節器 （2）隨著發電機轉速升高，電壓逐漸升高，通過激磁二極管加于指示燈兩

39、端電位相近，指示燈熄滅。當A點電壓達到調節電壓時， R1 、R2 組成的分壓器上 R1 兩端的電壓將VD4 反向擊穿，使VT1 導通，VT2 與VT3 則截止，激磁電流迅速下降，發電機端電壓及A點電位亦隨之下降。第3章交流發電機與電壓調節器 （3）A點電位下降，穩壓管VD4 截止，VT1 隨之截止，而VT2 、VT3 導通，電壓又迅速上升。 如此反復交替工作，控制發電機電壓保持在額定值上。 第3章交流發電機與電壓調節器 JFT106型電子電壓調節器電路其他元件的作用型電子電壓調節器電路其他元件的作用: R3 調整電阻，調整電阻，R3 的合理選擇，可以提高調節器的穩定性。的合理選擇，可以提高調節

40、器的穩定性。 C1 、C2 為濾波電容，可以使為濾波電容，可以使VD4 兩端的電壓平滑過渡，減兩端的電壓平滑過渡，減小對發電機輸出電壓脈沖影響，降低晶體管的工作頻率和減小損小對發電機輸出電壓脈沖影響，降低晶體管的工作頻率和減小損耗。耗。 VD1 、VD2 溫度補償二極管，可以減少溫度對晶體管工作特溫度補償二極管，可以減少溫度對晶體管工作特性的影響。性的影響。 VD3 續流二極管，可以將續流二極管，可以將VT3 由導通進入截止時，在激磁繞由導通進入截止時，在激磁繞組中產生的瞬時過電壓短路，以保護組中產生的瞬時過電壓短路，以保護VT3 。 R6限制限制VD4 的擊穿電流，保護的擊穿電流，保護VD4

41、 ，保護，保護VD5 ，同時又是，同時又是VT1 的偏壓電阻。的偏壓電阻。 R4 為正反饋電阻，用以提高晶體管的轉換速度，減少損耗。為正反饋電阻，用以提高晶體管的轉換速度，減少損耗。第3章交流發電機與電壓調節器 5.集成電路調節器集成電路調節器 集成電路調節器也稱IC調節器IC調節器是根據使用要求，將若干元件集成到同一基片上制成一個獨立的電子芯片所組成的調節器。IC調節器體積小，裝在發電機內部，在成整體式發電機。集成電路調節器工作原理和晶體管調節器相同。第3章交流發電機與電壓調節器 夏利車夏利車IC調節器調節器第3章交流發電機與電壓調節器 （1）集成電路調節器的特點）集成電路調節器的特點 集成

42、電路調節器可分為全集成電路和混合集成電路調節器兩類，前者是將二極管、三極管、電阻、電容等電子元件同時制在一塊基片上;后者是指由厚膜電阻或薄膜電阻與集成芯片或分立元件組裝而成?，F在使用最廣泛的是厚膜混合集成電路調節器。 集成電路調節器除具有分立電子元件調節器的優點外，還有以下更突出的優點: 體積和重量更小，故可直接裝在發電機內部或殼體上成為整體式硅整流發電機的一個零件，這樣可省去調節器與發電機的連接導線，減少了線路損失，使調節精度達到0.3 V。 由于取消了外接線路，發生故障的可能性更小，且無需任何保養，性能十分可靠。 耐高溫性能好，可在130的高溫下正常工作。 更加耐震，壽命更長。 第3章交流

43、發電機與電壓調節器 （2）集成電路調節器的電壓檢測法）集成電路調節器的電壓檢測法 集成電路調節器是裝在發電機上的，可直接在發電機上檢測發電機的輸出電壓，也可通過檢測蓄電池的端電壓來檢測發電機的輸出電壓。 根據其電壓檢測點的不同，集成電路調節器的電壓檢測法分為發電機電壓檢測法和蓄電池電壓檢測法兩種。第3章交流發電機與電壓調節器 發電機電壓檢測法發電機電壓檢測法 發電機電壓檢測法的基本電路如圖3-25所示。加在分壓器 R1 和R2 上的電壓是磁場二極管輸出端L的電壓 UL ， UL 和發電機B端電壓 UB 相等，檢測點P的電壓為: Up =UBR2/(R1+R2) 由于檢測點P電壓UP加在穩壓管V

44、D1 兩端的反向電壓與發電機的端電壓成正比，所以稱為發電機電壓檢測法。第3章交流發電機與電壓調節器圖圖3-25 發電機電壓檢測法發電機電壓檢測法第3章交流發電機與電壓調節器 蓄電池電壓檢測法蓄電池電壓檢測法 基本電路如圖3-26所示。加到分壓器R1 和R2 上的電壓為蓄電池端電壓，由于檢測點P加在穩壓管VD1 上的反向電壓與蓄電池端電壓成正比，所以稱為蓄電池電壓檢測法。采用發電機電壓檢測法時，發電機的引出線可以少一根，缺點是在“B”到“BAT”接線柱之間導線的電壓降較大（因發電機輸出電流太大）時，蓄電池的充電電壓將會偏低，使蓄電池充電不足。因此，一般大功率發電機宜采用蓄電池電壓檢測法。 用蓄電

45、池電壓檢測法時，如“B”到“BAT”之間或“S”到“BAT”之間斷線時，由于不能檢測出發電機的端電壓，發電機的輸出電壓將會失控。 第3章交流發電機與電壓調節器 圖圖3-26 蓄電池電壓檢測法蓄電池電壓檢測法第3章交流發電機與電壓調節器 改進后的蓄電池電壓檢測法改進后的蓄電池電壓檢測法 在調節器的分壓器與發電機“B”點之間增加了一個電阻 R6 和一個二極管VD2 ，這樣，當“B”點與蓄電池正極之間或“S”點與蓄電池正極之間出現斷線時，由于 R6 的存在，仍能檢測出發電機的端電壓 UB ，使調節器正常工作，可以防止發電機出現電壓過高的現象。圖3-27 蓄電池電壓檢測法 第3章交流發電機與電壓調節器

46、 （3）國產）國產JFT152型集成電路電壓調節器型集成電路電壓調節器 JFT152型集成電路調節器是一種厚膜混合集成電路調節器，由外殼、安裝板、電路板三部分組成。調節器通過安裝板安裝在發電機的電刷架上，適用于14 V/350 W500 W的外搭鐵硅整流發電機，如東風EQ1090車用的JFZ132N、JFZ13A、JFZ13E型發電機等。JFT152型集成電路電壓調節器的內部電路如圖3-28所示，采用的是發電機電壓檢測法。 工作原理與前述分立元件外搭鐵型調節器相同，電路中的VD1VD2 為溫度補償二極管， R4 為正反饋電阻，VD4 為續流二極管，VD5 用于保護大功率三極管VT3 免受瞬時過

47、電壓的沖擊而損壞，電容 C起降低三極管的開關頻率、減小三極管損耗的作用。 第3章交流發電機與電壓調節器圖圖3-28 JFT152型集成電路調節器內部電路型集成電路調節器內部電路第3章交流發電機與電壓調節器 (4)多功能集成電路調節器多功能集成電路調節器 多功能集成電路調節器除具有電壓調節功能以外，還具有充電指示燈控制、發電機故障檢測和指示等多種功能。 如天津夏利TJ7100、TJ7100U車的發電機用單片式集成電路調節器的外形。 該調節器共有6個接線柱，其中“B”、“F”、“P”、“E”4個接線柱用螺釘直接與發電機相連，接線插座內的“IG”、“L”兩個接線柱用導線引出。該調節器具有控制發電機電

48、壓、充電指示燈、發電機故障檢測功能，并在發電機輸出端與蓄電池正極連線斷開時，能起保護作用，不致造成電壓失控。 “IG”端經點火開關接至蓄電池，用于檢測蓄電池和發電機電壓，從而控制三極管VT2 的導通與截止。 “P”端接在發電機定子繞組的某一相上，該點電壓為硅整流發電機直流輸出電壓的一半。單片集成電路調節器從“P”端檢測到硅整流發電機的電壓，從而控制三極管VT1的導通與截止。 第3章交流發電機與電壓調節器 多功能集成電路調節器多功能集成電路調節器(天津夏利天津夏利TJ7100)工作原理工作原理 接通點火開關，發電機未轉動時，蓄電池電壓經點火開關加到發電機的“IG”端和調節器的“IG”端，單片集成

49、電路檢測出這個電壓，使VT2 導通，于是激磁電路接通。此時，發電機因未運轉不發電，故“P”端電壓為零，單片集成電路檢測出該電壓，使VT1 導通，于是充電指示燈點亮，指示蓄電池放電。 當發電機轉速升高，發電機電壓超過蓄電池電壓時，“P”端電壓信號使集成電路控制VT1 截止，于是充電指示燈熄滅，指示發電機開始向蓄電池充電，并向用電設備供電。第3章交流發電機與電壓調節器 當發電機電壓升高并超過調節電壓值時，“B”端電壓使集成電路控制VT2 截止，切斷了激磁電流，使發電機電壓下降。當發電機電壓下降到低于調節電壓值時，集成電路又控制VT2 導通，激磁電路又接通，發電機電壓又升高，該過程反復進行，使“B”

50、端電壓穩定于調節電壓值。 當激磁電路斷開等故障造成發電機不發電時，“P”端電壓為零，單片集成電路檢測出該電壓信號后便控制VT1 導通，使充電指示燈點亮，從而告知駕駛員充電系統出現故障。 在發電機運行中，如發電機輸出端“B”與蓄電池正極的連線斷開時，單片集成電路仍能檢測出發電機“B”端電壓，使調節器正常工作，即可防止發電機電壓過高的現象。 第3章交流發電機與電壓調節器圖圖3-32 夏利轎車集成電路調節器電路夏利轎車集成電路調節器電路第3章交流發電機與電壓調節器 電壓調節器實例電壓調節器實例(盧卡斯盧卡斯14TR型集成電路調節器型集成電路調節器 )盧卡斯14TR型集成電路調節器電路第3章交流發電機

51、與電壓調節器 電壓調節器實例電壓調節器實例 (LR160-780型發電機與集成電路調節器型發電機與集成電路調節器)1蓄電池;2整體式九管發電機;3點火開關;4點火繼電器; 5熔斷絲;6充電指示燈及其并聯電阻圖3-30 LR160-780型發電機與集成電路調節器電路第3章交流發電機與電壓調節器 (7)充電指示燈的控制電路充電指示燈的控制電路 充電指示燈（屬于報警裝置），用來監測充電系統的工作情況。 當接通點火開關時，充電指示燈亮，而當發動機起動后，交流發電機正常工作時，充電指示燈熄滅。 因此，當發動機正常工作時，充電指示燈突然發亮，則表示充電系統有故障，提醒駕駛員注意及時維修。 第3章交流發電機

52、與電壓調節器 利用中性點電壓，通過起動復合繼電器控制充電利用中性點電壓，通過起動復合繼電器控制充電指示燈指示燈 如圖3-33所示，充電指示燈由起動復合繼電器中的保護繼電器控制。充電指示燈的控制電路為: 蓄電池正極點火開關S充電指示燈起動復合繼電器的接線柱L保護繼電器的常閉觸點S2 磁軛起動復合繼電器的接線柱E搭鐵。當點火開關接通時，充電指示燈亮。 當發動機起動后，發電機開始正常發電，由于發電機的中性點N有電壓輸出，這時，起動復合繼電器上的磁化線圈X2 有電流通過，其電路如下: 發電機的中性點接線柱N起動復合繼電器的接線柱N磁化線圈X2 搭鐵接線柱E。這時，磁化線圈X2 將產生磁吸力，將常閉觸點

53、S2 打開，充電指示燈熄滅，表示發電機正常工作。 第3章交流發電機與電壓調節器圖圖3-33 東風東風1092、解放、解放CA1092充電指示燈控制電路充電指示燈控制電路第3章交流發電機與電壓調節器 利用二極管來控制充電指示燈利用二極管來控制充電指示燈 沃爾沃汽車采用二極管控制充電指示燈，如圖3-34所示。其工作原理是: 當點火開關S閉合時，激磁電路如下（他激）:蓄電池正極點火開關S充電指示燈調節器發電機激磁繞組搭鐵。這時，充電指示燈亮。 當發動機起動后，發電機的輸出電壓高于蓄電池的電動勢，二極管VD導通，同時，二極管VD將充電指示燈短路，充電指示燈熄滅，表示發電機正常工作。 蓄電池的充電電路為

54、:發電機的火線接線柱B二極管VD蓄電池正極。激磁電路為（自激）:發電機的B調節器發電機的激磁繞組搭鐵。第3章交流發電機與電壓調節器圖圖3-34 沃爾沃汽車的充電指示燈控制電路沃爾沃汽車的充電指示燈控制電路第3章交流發電機與電壓調節器 3.5 汽車電源系統的保護電路汽車電源系統的保護電路 汽車電源系統的保護主要指電源系統的過電壓保護和柴油發動機用硅整流發電機的 磁場繞組保護。 汽車電源系統的過電壓汽車電源系統的過電壓 發電機激磁繞組的保護發電機激磁繞組的保護 第3章交流發電機與電壓調節器 1.汽車電源系統的過電壓汽車電源系統的過電壓 電子元器件對于過電壓十分敏感，另外過電壓對其他電器也十分有害，

55、例如額定電壓為12 V的車燈，在13.5 V的電壓工作時，其壽命為100%，若在15 V電壓下工作，其壽命只有28%。 過電壓包括瞬變性過電壓和非瞬變性過電壓。 非瞬變性過電壓主要是由于調節器失控造成發電機電壓過高，在12 V蓄電池電源系統中，電壓可上升到17 V，使蓄電池充電電流過大，從而導致蓄電池早期損壞;如果此時將蓄電池的連接斷開，發電機電壓會升高到80 V，使汽車電器很快燒壞。 第3章交流發電機與電壓調節器 瞬變性過電壓根據過電壓的方向與電源電壓方向相同與否，又分為正向瞬變和反向瞬變過電壓兩種。 由于交流發電機的定子繞組有一定電 感，如果發電機突然斷開負載（如蓄電池連線松脫），定子繞組

56、中的電流發生突變會產生自感電動勢，該自感電動勢附加在原繞組的電動勢上，會使發電機的端電壓產生正向瞬變過電壓。 發電機轉速越高、失去負載越快，則產生的過電壓幅值越大，最大峰值可達120 V，升壓時間為100s左右。 當點火開關突然斷開或激磁電路因故障突然斷開時，在激磁繞組兩端也會產生峰值為126 V、衰減時間為200 ms左右的反向瞬變過電壓。第3章交流發電機與電壓調節器 2.發電機激磁繞組的保護發電機激磁繞組的保護 汽油機通常利用點火開關對硅整流發電機的激磁電路進行控制。發電機熄火時關斷點火開關，可切斷上述電路，防止蓄電池對它們長期放電而將其燒壞。 柴油發動機上沒有點火開關，上述電路由電源開關

57、控制。駕駛員通過斷油使發動機熄火后，如果忘記關斷電源開關，蓄電池便會長時間對發電機激磁繞組放電，使激磁繞組有燒壞的危險。 因此，在柴油發動機上的電壓調節器中必須裝有油壓在柴油發動機上的電壓調節器中必須裝有油壓開關控制的發電機激磁繞組電路，以保護發電機的激磁繞開關控制的發電機激磁繞組電路，以保護發電機的激磁繞組不會因駕駛員忘關電源開關而燒壞。組不會因駕駛員忘關電源開關而燒壞。第3章交流發電機與電壓調節器 3.汽車電源系統的過電壓保護電路汽車電源系統的過電壓保護電路 穩壓管保護電路電路 穩壓管加繼電器保護電路電路 可控硅保護電路電路 具有瞬變過電壓和非瞬變過電壓的保護電路 第3章交流發電機與電壓調

58、節器 (1).穩壓管保護電路穩壓管保護電路 目前應用最廣泛而且電路最簡單的一種。國產JFT106型調節器采用的穩壓管保護電路如圖3-35所示。 圖3-35 穩壓管保護電路第3章交流發電機與電壓調節器 (2).穩壓管加繼電器保護電路穩壓管加繼電器保護電路 在保護繼電器的磁化線圈電路中反向串聯一個穩壓管VD 圖3-36 穩壓管加繼電器保護電路第3章交流發電機與電壓調節器 （3）可控硅保護電路）可控硅保護電路 德國波許（BOSCH）公司采用的一種過電壓保護電路。該電路的中心元件是一只可控硅VS 圖3-37 可控硅過電壓保護電路第3章交流發電機與電壓調節器圖3-38 具有自動恢復功能的可控硅過電壓保護

59、電路具有自動恢復功能的可控硅過電壓保護電路具有自動恢復功能的可控硅過電壓保護電路第3章交流發電機與電壓調節器 （4）具有瞬變過電壓和非瞬變過電壓的保護電路）具有瞬變過電壓和非瞬變過電壓的保護電路圖3-39 JFT204P型調節器電路第3章交流發電機與電壓調節器 4.柴油機用發電機激磁繞組的保護電路柴油機用發電機激磁繞組的保護電路 利用裝于柴油機潤滑油道上的油壓開關來控制發電機激磁電路。圖3-40 油壓開關控制發電機磁場繞組的電路 第3章交流發電機與電壓調節器 5.交流發電機及調節器的故障檢查與測試交流發電機及調節器的故障檢查與測試 交流發電機每運轉750 h（相當于汽車跑30000 km）后，

60、應拆開檢修一次，主要檢查電刷和軸承的情況。 新電刷的高度是14 mm，磨損至78 mm時，則應更換新電刷。 軸承如有顯著松動，應予更換。 第3章交流發電機與電壓調節器 （1）解體前的檢測 交流發電機解體前，應先在萬能試驗臺上進行空載電壓和負載電流的測試，進一步檢查交流發電機的故障程度。 測量各接線柱之間的電阻 利用萬用表的（R1）擋測量“F”與“-”之間的電阻值，測量“+”與“-”之間和“+”與“F”之間的正、反向電阻值，也可以判斷交流發電機內部的技術狀況，其標準值見表 3-3。如果“F”與“-”之間的阻值過大，表明電刷與滑環接觸不良或激磁繞組斷開;若阻值過小，則表明激磁繞組有匝間短路的情況。