第二章 交流发电机及其调节器

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四、集成电路调节器
集成电路是指在一块微小的半导体硅片上制成许多半导体元 件及其他电路和元件，从而实现所要求的调节电压等功能的， 这种方式制成的调节器，称为集成电路(IC)调节器。 1．夏利轿车用集成电路（IC）调节器的结构
夏利轿车单片IC调节器外形图
夏利轿车用单片IC调节器电路图
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2．夏利轿车用集成电路（IC）调节器工作情况
第二章 交流发电机及其调节器
§2-1 交流发电机
§2-2 交流发电机调节器 §2-3 交流发电机及其调节器的使用与维修
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§2-1 交流发电机
学习目标：
1．掌握交流发电机的结构及各组成部分的功用。
2．了解交流发电机的工作原理和工作特性。
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一、交流发电机的结构
下图所示为整体式交流发电机的结构，主要是由转子、定子、 端盖和硅整流器四部分组成。
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四、多管硅整流发电机的功用和特点
1．8管硅整流发电机
8管交流发电机电路图
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2．9管硅整流发电机
9管交流发电机充电系统电路
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3．11管硅整流发电机
11管交流发电机充电系统电路
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五、无刷交流发电机
无刷交流发电机的突出优点是结构简单、维护方便、工作可靠。 由于取消了滑环和电刷，因此不存在电刷与滑环接触不良而导致发 电机不稳定或不发电的故障。
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2．电压调节器调压原理
对于结构一定的交流发电机正常运转时，产生电动势的大小 与发电机转速和磁极的磁通成正比。可用下式表示： E=Ceφ n
式中： Ce—电机结构常数； φ —磁极磁通； n —发电机转速。
发电机在汽车上是由发动机驱动旋转的，其转速n随发动机 转速变化而在很大范围内变化。若要在转速变化时维持发电机 输出电压恒定，就必须相应地改变磁极磁通φ 。因为磁极磁通φ 的强弱取决于磁场电流的大小，所以在发电机转速变化时，只 要自动调节磁场电流，就能使发电机电压保持恒定。电压调节 器就是利用自动调节磁场电流使磁极磁通改变这一原理来调节 发电机电压的。
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3．整流器
整流器的功用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。整流 器由整流板和整流二极管组成。 6只整流二极管分为正极管和 负极管两种，引出电极为正极的称为正极管，3只正极管装在正 极板上；引出电极为负极的称为负极管，3只负极管安装在负极 板上，也可直接安装在后盖上：
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交流发电机整流二极管安装示意图 a）焊接式 b）电路图c) 压装式 1—正极板2—负极板
2．掌握常用电压调节器的特性和工作原理。
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一、概述
1．电压调节器的功用
现代汽车上均装用交流发电机，因为发电机电压随着转速的 升高而增大，为了保证用电设备和蓄电池正常工作而不致损坏， 所以要求发电机必须具有稳定的输出电压。电压调节器的功用 就是在发电机转速变化时，将发电机电压控制在规定的范围内。 如对12V汽油车其电压应控制在14～15V；对24V柴油车，其电 压应控制在28～30V。
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1．转子
转子的功用是产生交流磁场。它由磁极、磁场绕组、转子轴、 磁轭及滑环等组成：
交流发电机转子总成
发电机转子的分解图 1-滑环 2-转子轴 3-爪极 4-转子铁心 5-磁场绕组
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2．定子
定子的功用是产生和输出交流电。它由铁芯和三相绕组组 成：
定子总成
交流发电机定子总成及连接方式 a）定子绕组星形连接 b）定子绕组三角形连接
发电机前端装有带轮，由发动机通过传动带带动。在带轮后 面装有风扇，靠风扇给发电机强制通风散热。
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二、交流发电机的工作原理
1．发电原理
交流发电机的工作原理图
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2．整流原理
利用硅二极管的单向导电性可组成整流电路。汽车用交流发电机 采用三相桥式全波整流电路
三相桥式整流电路及电压波形 a)整流电路 b)三相对称电压波形 c)平稳脉冲电压波形
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2．空载特性
空载特性是指发电机没有带负载时，其端电压与转速的变化 规律。如图所示，从空载特性曲线可以看出，随着转速的升高， 端电压上升较快，由他励方式转入自励方式时，即能向蓄电池 补充充电。
交流发电机的空载特性
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3．外特性
外特性是指转速保持一定时，输出电流与端电压的变化规律， 如图所示。
从外特性曲线可以看出，发电机的转速越高，端电压越高， 输出电流也越大。转速对端电压的影响较大，但当转速保持恒 定时，端电压随输出电流的增大（即负载增加）而相应下降。
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（4）发电机不可分解，绝对禁止用兆欧表(摇表)或220V交 流电源检查发电机的绝缘情况，否则将损坏整流元件。
（5）汽车停驶，发动机熄火后，应立即将点火开关断开， 否则蓄电池经电压调节器长期对磁场绕组供电，会将磁场绕组 和电压调节器烧坏。
（6）发电机与蓄电池之间的连接导线一定要牢固可靠，而 且在发动机正常运行中不能随意拆装，否则将产生瞬时过电压， 损坏汽车上的电子元器件。
（6）电压调节器电源必须受点火开关（或电源开关）控制， 汽车停驶，发动机熄火后，应及时将点火开关(Байду номын сангаас电源开关)断开， 否则不仅造成蓄电池亏电，更主要的是会将电压调节器和发电 机磁场绕组烧坏。
接通点火开关S，起动发动机，发电机随之转动，当发电机 电压低于蓄电池电动势时，蓄电池电压便经点火开关S作用于单 片IC上，IC内部电路根据发电机相抽头P端检测出的电压信号， 控制三极管Vl、V2都导通，同时接通磁场电路和充电指示灯电 路。磁场电流通路为:蓄电池正极→发电机“B”端→磁场绕组 →IC调节器“F”端→Vl→E搭铁→蓄电池负极。充电指示灯电 流通路为：蓄电池正极→点火开关S→充电指示灯→发电机和调 节器的L端→V2→E搭铁→蓄电池负极。
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§2-3
交流发电机及其调节器的使用与维修
学习目标：
1．熟悉交流发电机和电压调节器的正确使用方法。
2．掌握交流发电机和电压调节器的故障检测与维修方法。
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一、交流发电机和调节器的正确使用 1．交流发电机的正确使用
（1）汽车用交流发电机均为负极搭铁，安装蓄电池时也必 须负极搭铁。若蓄电池搭铁极性接错，交流发电机整流二极管 将承受蓄电池正向电压，使整流二极管损坏。
图2-1-19 国产JFW14X型爪极无刷交流发电机外形及其分解图 1-外形 2-后轴承 3-防护罩 4-整流元件组 5-后端盖 6-定子总成 7-磁轭 8-磁场绕组接头 9-磁场绕组 10-爪极 11-前端盖 12-风扇 13-皮带轮
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§2-2
交流发电机调节器
学习目标：
1．了解电压调节器的作用和调压原理。
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（4）线路连接必须正确。使用时应根据使用说明书所给出 的接线进行线路连接，否则不仅充电系统不能工作，还会损坏 电压调节器和交流发电机的有关器件。
（5）配用双级电磁振动式电压调节器时，应特别注意在没 有切断发电机与电压调节器连接线前，检查充电系统故障时， 决不允许将发电机的输出接线柱B与磁场接线柱F短接，否则将 会烧坏电压调节器的高速触点(短接后电压升高，使高速触点闭 合，将电源直接短路)。
1．单级电磁振动式电压调节器
单极电磁振动式电压调节器 R1-加速电阻 R2-调节电阻 R3-温度补偿电阻 L1-磁化线圈 L2-轭流电阻 D-二极管 C-电容器
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2．双级电磁振动式电压调节器
（1）结构 （2）工作原理
FT61型双级电磁振动式电压调节器 K1-一级触点 K2-二级触点 R1-加速电阻 R2-调节电阻 R3-温度补偿电阻 1-静触点支架 2-活动触点臂 3-磁化线圈 4-弹簧 5-支架 6-电刷和集电环 7-磁场绕组
1）FT6lA型双联调节器的组成
2）FT6lA型双联调节器的工作原理
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三、晶体管调节器
1.晶体管调节器的优点
（1）无需维修、工作可靠。
（2）工作中无电火花产生，不会干扰汽车上的电子设备工 作。 （3）使用寿命长，适用范围广。目前晶体管调节器的使用 寿命是电磁振动式调节器使用寿命的2～3倍。由于现代汽车应 用交流发电机功率要求越来越大，可通过选择不同功率的晶体 管满足因发电机功率大对激磁电流要求大的要求。 （4）采用集成电路，作为一个标准部件装在发电机上，省 去了点火开关到调节器以及调节器到交流发电机的连接导线， 既减少了线路损失，又可使发电机的实际输出功率提高5%～ 10%。
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2．调节器的正确使用
（1）电压调节器工作电压与交流发电机输出额定电压等级 必须一致，否则充电系统不仅不能正常工作，还会损坏有关器 件。 （2）电压调节器与交流发电机的搭铁型式必须匹配，即内 搭铁电压调节器必须匹配内搭铁交流发电机，外搭铁电压调节 器必须匹配外搭铁交流发电机，否则发电机会因磁场绕组无电 流流过而不能建立电压。 （3）匹配电压调节器时，一定要充分考虑交流发电机的功 率。
带有中心抽头的交流发电机
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3．励磁方法
发电机在低速运转时，依靠自身磁场中的剩磁一般难以建立输 出电压。为了使交流发电机在低速运转时的输出电压能够满足汽车 上用电的需要，交流发电机在输出电压建立前后，分别采用他励和 自励两种励磁方式。开始发电时采用他励方式，即由蓄电池提供励 磁电流，增强磁场，使电压随发电机转速很快上升。当发电机输出 电压高于蓄电池端电压时，励磁电流便由发电机自身供给，这种励 磁方式称为自励。下图所示为交流发电机的基本励磁回路：
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交流发电机的励磁回路
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三、交流发电机的工作特性
所谓交流发电机的工作特性，是指交流发电机转速、电压、电 流等相关量之间的相互关系及变化规律，是选用发电机的重要依 据。
1．输出特性
输出特性也称负载特性或输出电流特性，是指当交流发电机输 出电压恒定时，转速与输出电流之间的关系：
交流发电机的输出特性
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4．机壳