第五節(jié)交流發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)器(王字號)

由于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不斷變化，交流發(fā)電機轉(zhuǎn)速很難保持不變。因此交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速變化范圍非常大，這樣將引起發(fā)電機的輸出電壓發(fā)生較大變化，無法滿足汽車用電設(shè)備的工作要求。電壓調(diào)節(jié)器是把發(fā)電機輸出電壓控制在規(guī)定范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)裝置，其功用是在發(fā)電機轉(zhuǎn)速和負載發(fā)生變化時自動控制發(fā)電機電壓，使其保持恒定，防止發(fā)電機電壓過高而燒壞用電設(shè)備和導(dǎo)致蓄電池過量充電，同時也防止發(fā)電機電壓過低而導(dǎo)致用電設(shè)備工作失常和蓄電池充電不足。一、電壓調(diào)節(jié)器的分類

1．按工作原理可分為

（1）觸點式電壓調(diào)節(jié)器觸點式電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)用較早，我國上世紀90年代以前生產(chǎn)的交流發(fā)電機大多數(shù)配用這種調(diào)節(jié)器。這種調(diào)節(jié)器觸點振動頻率慢，存在機械慣性和電磁慣性，電壓調(diào)節(jié)精度低，觸點易產(chǎn)生火花，對無線電干擾大，可靠性差，壽命短，現(xiàn)已被淘汰，觸點式電壓調(diào)節(jié)器原理圖。

（2）電子調(diào)節(jié)器

①晶體管調(diào)節(jié)器晶體管調(diào)節(jié)器由電子元件組成，利用晶體管的開關(guān)特性來控制發(fā)電機的電壓，和普通發(fā)電機配套安裝，一般不可拆卸的，所以不能維修，有故障時只能整體更換。

②集成電路調(diào)節(jié)器（IC調(diào)節(jié)器）集成電路調(diào)節(jié)器除具有晶體管調(diào)節(jié)器的優(yōu)點外，還具有超小型特點，可安裝于發(fā)電機的內(nèi)部（又稱內(nèi)裝式調(diào)節(jié)器），組成整體式發(fā)電機，減少了外接線，并且冷卻效果得到了改善，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于桑塔納、奧迪、本田、帕薩特等多種轎車車型上。集成電路調(diào)節(jié)器一般和電刷制成一個整體，也有的和電刷架、整流器制成一體，有故障需整體更換。

（3）電腦控制調(diào)節(jié)器電腦控制調(diào)節(jié)器是現(xiàn)代轎車采用的一種新型調(diào)節(jié)器，由電負載檢測儀測量系統(tǒng)總負載后，向發(fā)電機電腦發(fā)送信號，然后由發(fā)動機電腦控制發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器，適時地接通和斷開磁場電路，即能可靠地保證電器系統(tǒng)正常工作，使蓄電池充電充足，又能減輕發(fā)動機負荷，提高燃料經(jīng)濟性。如上海別克、廣州本田等轎車發(fā)電機上使用了這種調(diào)節(jié)器。

2、電子調(diào)節(jié)器按匹配的交流發(fā)電機搭鐵型式為：交流發(fā)電機有內(nèi)搭鐵和外搭鐵之分，所以調(diào)節(jié)器也有內(nèi)搭鐵和外搭鐵之分：

（1）內(nèi)搭鐵型調(diào)節(jié)器：適合于與內(nèi)搭鐵型交流發(fā)電機所匹配的電子調(diào)節(jié)器稱為內(nèi)搭鐵型調(diào)節(jié)器；

（2）外搭鐵型調(diào)節(jié)器：適合于與外搭鐵型交流發(fā)電機所匹配的電子調(diào)節(jié)器稱為外搭鐵型調(diào)節(jié)器。

在使用過程中，最好使用汽車說明書中指定的調(diào)節(jié)器，如果采用其他型號替代，除標稱電壓等規(guī)定參數(shù)與原調(diào)節(jié)器相同外，代用調(diào)節(jié)器必須與原調(diào)節(jié)器的搭鐵形式相同，否則，發(fā)電機可能由于勵磁電路不通而不能正常工作。對于集成電路調(diào)節(jié)器，必須是專用的，是不能替代的。根據(jù)勵磁繞組和外電路的聯(lián)接形式不同，發(fā)電機可分為內(nèi)搭鐵和外搭鐵兩種類型：

內(nèi)搭鐵型發(fā)電機：磁場繞組的兩端通過電刷分別引至發(fā)電機后端蓋的接線柱，分別稱為“F”（“磁場”）接線柱，“E”（“搭鐵”接線柱），即勵磁繞組的一端在發(fā)電機的外殼上直接搭鐵；

外搭鐵型發(fā)電機：磁場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(fā)電機的后端蓋絕緣，勵磁繞組再經(jīng)調(diào)節(jié)器搭鐵。

二、電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)壓原理

交流發(fā)電機每相繞組電動勢的有效值可寫為：

Eφ==CeФn（V）

即交流發(fā)電機所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和磁極磁通成正比。要在轉(zhuǎn)速n變化時維持發(fā)電機電壓恒定，就必須相應(yīng)的改變磁通Φ。而磁通Φ取決于磁場電流的大小，所以在發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化時，只要自動調(diào)節(jié)磁場電流，就能使發(fā)電機電壓保持恒定。電壓調(diào)節(jié)器就是通過自動調(diào)節(jié)磁場電流調(diào)節(jié)磁通，從而使輸出電壓保持不變。電壓調(diào)節(jié)電路中調(diào)節(jié)電流的方法大致有三種。一是通過更改電路中的電壓;

二是更改電路中的電阻值;

三是控制電路的通與斷。電壓調(diào)節(jié)器采用的是后兩種方法。觸點式電壓調(diào)節(jié)器（如電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器）通過觸點開閉，使磁場電路電阻改變來調(diào)節(jié)磁場電流；晶體管調(diào)節(jié)器、集成電路調(diào)節(jié)器等利用大功率三極管的導(dǎo)通和截至，接通和斷開磁場電路，來改變磁場電流大小.

電壓調(diào)節(jié)器必須要有感知發(fā)電機電壓變化的裝置，根據(jù)這個變化再決定怎么調(diào)節(jié)磁場電流。在電磁振動式電壓調(diào)節(jié)器中，感知發(fā)電機電壓變化的元件是線圈。在電子式電壓調(diào)節(jié)器中感知發(fā)電機電壓變化的元件是穩(wěn)壓管。三、電子調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)與工作原理

1、外搭鐵型電子調(diào)節(jié)器的基本電路

圖2－29為外搭鐵型電子調(diào)節(jié)器的基本電路：基本電路是由三只電阻R1、R2、R3，三極管VT1、VT2、穩(wěn)壓二極管VS和二極管VD組成。

電阻R3既是VT1的分壓電阻，又是VT2的負載電阻；電阻R1和R2組成一個分壓器，接在發(fā)電機輸出端B+和搭鐵端E之間，直接監(jiān)測發(fā)電機的輸出電壓，分壓電阻R1兩端的電壓為：

R1兩端的電壓能夠完全反應(yīng)發(fā)電機的輸出電壓變化情況。

VT2是大功率三極管（NPN型），和發(fā)電機的勵磁繞組串聯(lián)，起開關(guān)作用，用來接通與切斷發(fā)電機的勵磁電路；

VT1是小功率三極管（NPN型），用來放大控制信號；

VD是續(xù)流二極管；磁場繞組由接通轉(zhuǎn)為斷開狀態(tài)時（F端為+，B端為－），經(jīng)二極管VD構(gòu)成放電回路，防止三極管VT2被擊穿損壞；

穩(wěn)壓管VS是感受元件，串聯(lián)在VT1的基極電路中，并通過VT1的發(fā)射結(jié)并聯(lián)變化于分壓電阻R1的兩端，以感受發(fā)電機的輸出電壓；

UR1電壓加在穩(wěn)壓管VS上，R1的阻值是這樣確定的：當發(fā)電機輸出電壓UB達到規(guī)定的調(diào)整值時（如桑塔納為13．5—14．8V），UR1電壓正好等于穩(wěn)壓管VS的反向擊穿電壓。

2．外搭鐵式電子節(jié)器的工作原理

（1）點火開關(guān)SW接通，發(fā)電機電壓UB＜蓄電池電動勢時,VT1截止，VT2導(dǎo)通，蓄電池直接供電到磁場繞組，發(fā)電機電壓隨轉(zhuǎn)速升高而升高，發(fā)電機他勵。磁場繞組電路為：蓄電池正極→磁場繞組→調(diào)節(jié)器Ｆ接柱→三極管VT2→調(diào)節(jié)器Ｅ接柱→搭鐵→蓄電池負極。

（2）發(fā)電機電壓雖然升高,但如果蓄電池電動勢＜發(fā)電機輸出電壓UB<調(diào)節(jié)上限時,VT1繼續(xù)截止，VT2繼續(xù)導(dǎo)通，發(fā)電機自勵且開始對外供電，發(fā)電機電壓隨轉(zhuǎn)速升高而繼續(xù)升高。磁場繞組電路為：發(fā)電機正極→磁場繞組→調(diào)節(jié)器Ｆ接柱→三極管VT2→調(diào)節(jié)器Ｅ→搭鐵→發(fā)電機負極。（3）當UB升高到等于調(diào)節(jié)上限U2時，調(diào)節(jié)器開始工作。電阻R1、R2分壓，UR1=UVS+Ube1，VS導(dǎo)通，VT1導(dǎo)通，VT2截止，磁場電路被切斷，發(fā)電機輸出電壓迅速下降。

（4）當UB下降到等于調(diào)節(jié)下限U1時電阻R1、R2分壓減小，當UR1＜UVS+Ube1，VS截止，VT1截止，VT2重新導(dǎo)通，磁場電路重新被接通，發(fā)電機電壓上升。發(fā)電機電壓升到調(diào)節(jié)上限時，VT2就截止，磁場電路被切斷，輸出電壓下降；降到等于調(diào)節(jié)下限U1時，磁場電路被接通，發(fā)電機電壓上升，周而復(fù)始，發(fā)電機輸出電壓被控制在一定范圍內(nèi)。

配裝電子調(diào)節(jié)器的發(fā)電機的輸出電壓上限U2和下限U1的差值很小，所以發(fā)電機的輸出電壓波動非常小，再加上電容的濾波，所以發(fā)電機的輸出電壓很穩(wěn)定。

四、電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)用實例

1．JFT106型晶體管調(diào)節(jié)器

（1）應(yīng)用

JFT106型調(diào)節(jié)器屬于外搭鐵式晶體管調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)電壓為13.8～14.6V，可與14V，750W的外搭鐵式九管式交流發(fā)電機配套，也可與14V、功率小于1000W的外搭鐵式六管交流發(fā)電機配套。

（2）外形如圖為解放CA1092型汽車用JFT106型晶體管調(diào)節(jié)器工作原理圖，該調(diào)節(jié)器有“B”、“F”和“-”三個接線柱，其中“B”接線柱與發(fā)電機的“Fl”接線柱相接，“F”接線柱與發(fā)電機的“F2”接線柱相接或點火開關(guān)，“-”接線柱搭鐵。

（3）組成與原理

VT2、VT3接成復(fù)合管，目的是提高放大倍數(shù)，其作用相當于基本電路中的VT2；

VT1、VD3、R5的作用與基本電路中的VT1、VD、R3相同；

R6、R7、R8是偏流電阻，R4是正反饋電阻，起提高三極管開關(guān)速