电压调节器工作电路工作原理

一.发电机的功用 汽车使用的电源有蓄电池和发电机两种。采用交流发电机作为主要电源，蓄电池作为辅助电源。在汽车行驶过程中，由发电机向用电设备提供电源，并向蓄电池充电。蓄电池在汽车启动时提供启动电流，当大电机发出电量不足时，可以协同发电机供电。 二.发电机的分类 1.按磁场绕组搭铁形式分两类 a.外搭铁型（A线路） 磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁。 b.内搭铁型（B线路） 磁场绕组的一段（负极）直接搭铁（和壳体相连）。如下图2-13所示： 2.按整流器结构分四类 a.六管交流发电机（例丰田系列） b.八管交流发电机（例天津夏利轿车所用） c.九管交流发电机（例三菱系列） d.十一管交流发电机（例奥迪、大众汽车用） 三.交流发电机结构 交流发电机一般由转子、定子、整流器、调节器、端盖组成，JF132型交流发电机组件图见图 1.转子 转子的功用是产生旋转的磁场。它由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，结构图见图 转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极，爪极空腔内装有磁场绕组（转子线圈）和磁轭。 集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。 2.定子 定子的功用是产生交流电。它由定子铁心和定子绕组组成。见图 定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组由三相，三相绕组采用星型接法或三角形（大功率）接法。三相绕组必须按一定要求绕制，才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120的三相电动势。 3.整流器、端盖 整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。 端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。 四.交流发电机的电压调节器 交流发电机的转子由发动机通过皮带驱动旋转的，且发动机和交流发电机的速比为1.73左右，因此交流发电机转子的转速变化范围非常大，这样将引起发电机的输出电压发生较大变化，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，交流发电机必须配用电压调节器，使其输出电压在发动机所有工况下几本保持恒定。 1.交流发电机电压调节器按工作原理可分为： a.触点式电压调节器 b.晶体管调节器 c.集成电路调节器 d.电脑控制调节器 2.电压调节器按所匹配的交流发电机搭铁形式可分为： a.内搭铁型调节器 b.外搭铁型调节器 五.电压调节器基本电路 电子电压调节器分为普通三端（9管、11管）的和多功能的（6管、8管）。 11管交流发电机就是具有十一个硅二极管的发电机，其中由八只硅二极管组成整流器，利用二极管的单向导电性将交流发电机产生的交流电压转变成直流电压；另外三个二极管提供通过发电机中的励磁绕阻的电流，称为励磁二极管。十一管交流发电机可以控制充电指示灯指示蓄电池的充电情况，指示充电系统是否发生故障。 其中11管的外搭铁型交流发电机最为典型，其基本电路如下图。 三端调节器，其脚位分别为D+、F、E。由信号监测电路、信号放大与控制电路、功率放大电路和保护电路四部分组成。 1.信号监测电路 信号监测电路由电阻R1、R2和稳压管VS构成。电阻R1、R2串联在交流发电机输出端子“B”和搭铁端子“E”之间,构成分压电路，直接监测发电机输出电压U的变化。当发电机电压U升高时，分压电阻R1上的分压值UR1升高，反之，当发电机电压U下降时，分压值UR1下降。 稳压管VS正极连接三极管VT1的基极，负极接在分压电阻R1、R2之间，稳压管VS与三极管VT1的发射极串联后再与分压电阻R1并联，从而监测发电机电压的变化，并控制三极管VT1的导通与截止。 2.信号放大与控制电路 由三极管VT1和电阻R3构成，其作用是将电压监测电路输入的信号进行放大处理后，控制功率三极管VT2导通与截止。电阻R3既是三极管VT1的负载电阻，又是功率三极管VT2的偏流电阻。三极管VT1为小功率三极管，接在大功率三极管VT2的前一级，也称为前级放大电路。 3.功率放大电路 由功率三极管VT2构成。VT2通常采用达林顿管，串联在励磁绕组与搭铁端之间，这是外搭铁型调节器的显著特点。励磁绕组的电阻是VT2的负载电阻。VT2导通时，励磁电路接通，有励磁电流；VT2截止时，励磁电流被切断。因此，通过控制三极管VT2的导通与截止，就可以改变励磁电流使发电机输出电压稳定。 4.保护电路 由续流二极管VD构成。当由功率管VT2导通转为截止的瞬间，励磁绕组产生的自感电动势经二极管VD构成放电回路，防止调节器因三极管VT2击穿而损坏。由于放电电流流经二极管VD, 所以VD称为续流二极管。 六.11管交流发电机工作原理 1.当开关SW闭合后，首先由蓄电池提供电流。电路为： 蓄电池正极充电指示灯L（D+）端励磁绕阻F端功率管VT2搭铁（E端）蓄电池负极。 此时，充电指示灯由于有电流通过，所以L灯会点亮。 2.发动机起动后，发电机的D+端电压也不断升高。当发电机的输出电压（D+端）与蓄电池电压（B端）相等时，充电指示灯由于两端电位差为零而熄灭。指示发电机已经正常工作，励磁电流由发电机自己供给。发电机中三相绕阻所产生的三相交流电动势经八只二极管整流后，输出 直流电，向负载供电，并向蓄电池充电。 3.当发电机高速运转、充电系统发生故障而导致发电机不发电时，+端无电压输出，所以充电指示灯由于两端电位差增大而发亮，警告驾驶员及时排除故障。 七.电压调节器工作原理 电压调节器利用三极管的开关特性，将大功率三极管VT2作为一只开关串联在发电机的励磁电路中，根据发电机输出电压的高低，控制VT2导通与截止来调节发电机的励磁电流，使发电机输出电压稳定在一定范围内。 发电机电子电压调节器工作过程如下： 1接通点火开关SW ，发电机电压U低于蓄电池电压时，蓄电池电压经过点火开关SW加在分压电阻R1、R2两端。由于发电机电压低于调节电压上限值，稳压管VS处于截止状态，VT1基极无电流流过，也处于截止状态。此时，蓄电池经点火开关、电阻R3向三极管VT2提供基极电流，VT2导通并接通励磁电流。此过程由蓄电池供给电流，称为他励。其电路为： 蓄电池正极点火开关SW充电指示灯L（D+）端励磁绕阻F端功率管VT2搭铁（E端）蓄电池负极。 2.当发电机电压上升到高于蓄电池电压但还低于调节电压上限U2时，稳压管VS与三极管VT1仍截止，功率管VT2保持导通。此时励磁电流由发电机自己提供，发电机处于自励状态。其电路为： 定子绕组正极管B端点火开关SW 充电指示灯 L（D+）端励磁绕阻F端功率管VT2搭铁（E端）负极管定子绕组。 3.当发电机电压随转速升高到调节电压上限时U2，稳压管VS反向击穿，三极管VT1导通，它的发射极几乎被短路，流过电阻R3的电流经三极管VT1集电极和发射极构成回路，功率管VT2因无基极电流而截止，励磁电流切断，磁通迅速减小，发电机电压迅速下降。 4.当发电机电压降低到调节电压下限U1时，稳压管VS截止，三极管VT1因无基极电流而截止，然后VT1集电极电位升高，发电机又经电阻R3向功率管VT2提供基极电流，使VT2导通，励磁电流接通，发电机电压又重新升高。 5.当发电机电压再次升高到调节电压上限U2时，调节器重复（3），（4）工作过程，将发电机电压控制在某一平均值不变。