交流发电机电压调节器的测试与应用

交流发电机电压调节器的测试与应用

一、交流发电机电压调节器的作用、电路结构及工作原理

1．电压调节器在汽车供电系统中的作用

汽车发电机电压调节器在汽车供电系统中，主要起稳压作用，使发电机的输出电压不受发电机转速变化和发电机负载变化的影响。

2. 电压调节器的基本电路结构：

（1）IG端驱动的内搭铁式基本电路结构，图1；

（2）2-3W充电指示灯驱动的外搭铁式基本电路结构，图2；

（3）发光管指示灯与IG端接电阻二极管驱动的外搭铁式基本电路结构，图3；

（4）6或8管整流桥的外搭铁式多功能电压调节器的基本电路结构，图4；

（5）适用6或8管整流桥的内搭铁式多功能电压调节器的基本电路结构，图5；

3. 电压调节器的工作原理(如图：15)：

当汽车起动点火开关（K）接通时，加在汽车发电机电压调节器正（+）、负（-）极之间的电压等于蓄电池（DC）间电压，此时，取样比较电路A点电位低于Q1阀值电位（调整R1或R2）。Q1截止R4给Q2提供偏值电压，Q2处于导通状态。经输出端（F）接通发电机励磁绕组。蓄电池给发电机励磁。随着汽车发动机转速的提高，发电机引出头（E、B+）间的电压也逐渐升高，当发电机输出电压高于蓄电池电压时，发电机给蓄电池充电。数十秒后（（蓄电池亏电严重，时间相应延长），蓄电池电压充到高于调节器设定电压值时，比较电路A点电位高于阀值电位，Q1由原截止状态变为导通状态，C点电位下降，导致Q2由原来的导通状态变为截止状态，F点电位上升，发电机励磁绕组断电，内部磁场减弱，根据法拉第电磁感应定律ε=VBLSinθ，发电机输出电压降低，当A点电位再次低于Q1阀值电位时，电路重复上述过程，周而复始，使发电机的输出电压保持稳定。从ε=VBLSinθ可以看出，当V随汽车发电机转速增大或减小时，Q2的导通时间也相应的减小或增大，导致励磁电流的减小或增大，使VB的乘积不变，E保持稳定。D1、D2起保护作用，当Q2由导通状态变为截止状态时，为发电机励磁绕组产生的自感电动势提供通路。

二、电压调节器的分类

1．按电压分类：有14V、28V、42V、56V等多种，常用的为14V和28V，汽油车和小型柴油车一般采用14V，大型柴油车和工程机械一般采用28V。

2. 按搭铁方式分类：有磁场内搭铁式和磁场外搭铁式两种:

a. 磁场内搭铁式：指发电机磁场绕组的一端在发电机内部直接搭铁，另一端通过调节器

接发电机的正极。称为磁场内搭铁式电压调节器；

b．磁场外搭铁式：指发电机磁场绕组的一端直接接到发电机的正极输出端（B+）或激磁端（D+），而另一端通过调节器搭铁。称为磁场外搭铁式电压调节器。

3. 按安装方式分类，分为外装式和发电机内装式两种：

a．外装式一般指将调节器安装在驾驶室或车身上；

b．内装式一般指将调节器安装在发电机内部或发电机外壳上。

4. 按生产工艺分类，可分为以下几种：

a．电路板分立元件组装工艺；

b．厚膜电路工艺；

c．单芯片集成工艺。

5. 按使用功能分类，分为单功能和多功能：

a．单功能调节器是指3引脚或4引脚产品，只有调节器功能，不具备其它功能。

b．多功能调节器是指除调节器功能以外，还附加其它功能，如在6管机中，附加指示灯控制功能和继电器控制功能等。

6. 按调节方式分类，可分为脉宽调制方式和定频调节方式。

a．脉宽调节方式：是现行常用的一种方式，调节器在正常工作时，随发电机的转速，负载变化，F端输出的波形宽度和频率也有明显变化；

b．定频调节方式：调节器在正常工作时，随着发电机转速和负载变化时，F端输出波形的频率不发生变化，只有脉冲宽度发生变化。

三、电压调节器的主要参数及实验方法

1、调节电压值：指调节器进入正常工作状态，发电机输出端的电压值,是电压调节器的一个主要参数。其测试数据应满足国家标准要求，并应保证在长期工作中不发生漂移。（指标准3.7.3、3.7.4、3.7.5）

2、转速特性：指发电机在特定负载下从2000转/分到8500转/分时，由输出端测量出的最高电压和最低电压之间的差值。

3、负载特性：指发电机在特定转速下，负载电流由10%至85%时，由输出端测量出的最高电压和最低电压的差值。在带激磁二极管的发电机中，测量出的负载性是由两部分组成，其一是调节器的负载特性，其二是激磁整流管和主整流管压降不一致形成的电压差值。 △U=△U T +△U D 式中，△U 是发电机的负载特性，△U T 是调节器的负载特性。

△ U D 是D+和B+两个正极端的电压差值。

4、温度补偿系数：指调节器在正常工作时，由于环境温度的变化，引起的调节电压值的变化。按标准规定14V 系列为-7—0mv/℃，28V 系列为-10—0mv/℃。调节器选择的温度系数。主要是从以下两个考虑。

a 、保证蓄电池工作在最佳状态，延长使用寿命。

b 、保证用电器能正常工作，延长使用寿命。

5、饱和压降：指发电机输出电压在13V-14V ，调节器处于全开通状态，输出端F 至E 之间的电压，（磁场外搭式调节器），他是调节器一个重要的参数，饱和压降大的调节器，发热量也大。其一是容易造成过热损坏，其二是影像响发电机输出功率。

标准规定：14V 系列≤1.2V ，28V 系列≤1.5V ，实际使用，还要考虑调节器结构，散热面积和安装位置等因素来确定这值。

上5项的实验方法，其中转速性能、负载特性，须在发电机测试台上进行，具体须参照 表1。

调节器电压值、温度系数、导通压降、可以在发电机测试台进行，也可以利用调节器电子测试仪进行测试或自搭一个电路进行测试。

四、电压调节器的静态测试方法与测试仪器

对电压调节器这个汽车发电机的关键部件，无论是调节器生产厂还是发电机生产厂，对出厂、入厂检验都是必不可少的。为此，多年来各厂都做了大量的试验工作，自制了一些测试设备，有的简单一些，有的复杂一些，还未形成统一的测试方法。下面，举几例供参考。

（一） 调节器主要技术参数的静态测试方法

1、调节电压值的测试：调节电压值的测试有以下三种方法

（1）手动测试法：测试电路如图6，手动调节加在调节器正、负极上的电压，使其电压逐渐升高，调节器F 端指示灯由亮变灭时的电压值即为调节器的调节电压值。

应注意的是用此法测量调节器电压值，直流稳压电源的稳压特性要好，否则灯灭后电压升