發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器原理一文讀懂

　　一、概述

　　發(fā)電機(jī)的電壓也必然隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化，這與用電設(shè)備和蓄電池充電要求電壓恒定相矛盾。

　　因此，發(fā)電機(jī)必須具有調(diào)節(jié)電壓的裝置，以便當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓，使電壓保持一定或保持在某一允許范圍內(nèi)，以防發(fā)電機(jī)電壓過(guò)高或者過(guò)低，燒壞用電設(shè)備，使蓄電池過(guò)充電或者使蓄電池充電不足。

　　交流發(fā)電機(jī)的硅二極管具有單向?qū)щ娞匦?，有阻止反?u>電流作用，它決定了蓄電池不可能向發(fā)電機(jī)放電而出現(xiàn)逆電流，所以無(wú)需設(shè)置逆電流截?cái)嗥?；又因?yàn)榻涣靼l(fā)電機(jī)具有自身限制輸出電流不超過(guò)最大值的能力，故也不必配用電流限制器，僅需要1個(gè)電壓調(diào)節(jié)器。

　　二、電壓調(diào)節(jié)器調(diào)壓的基本原理

　　在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，要使電壓保持一定，只有相應(yīng)地改變磁極的磁通，即當(dāng)n增高時(shí)減少聲使電壓保持一定。而磁通聲的大小取決于磁場(chǎng)電流，所以在轉(zhuǎn)速變化時(shí)只要自動(dòng)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)電流就能使電壓保持一定。電壓調(diào)節(jié)器就是根據(jù)這一原理進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。

　　三、FT61型雙觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器

　　1．結(jié)構(gòu)

　　動(dòng)觸點(diǎn)在2個(gè)靜觸點(diǎn)中間形成一對(duì)常閉的低速觸點(diǎn)K1，另一對(duì)常開(kāi)的高速觸點(diǎn)K2，能調(diào)節(jié)兩級(jí)電壓，故稱(chēng)為雙級(jí)觸點(diǎn)式。高速靜觸點(diǎn)與金屬底座直接搭鐵。對(duì)外只有點(diǎn)火（或“火線(xiàn)”、“電樞”、“A”、“S”、“+”）和磁場(chǎng)（或“F”）2個(gè)接線(xiàn)柱。

　　低速觸點(diǎn)K1和加速電阻（助振電阻）R1、調(diào)節(jié)電阻（附加電阻）R2并聯(lián)；高速觸點(diǎn)K2與發(fā)電機(jī)激磁繞組并聯(lián)；溫度補(bǔ)償電阻R3串人磁化線(xiàn)圈電路中。另外還有電磁鐵芯，磁化線(xiàn)圈、活動(dòng)觸點(diǎn)臂銜鐵，拉力彈簧等。

　　2．工作過(guò)程

　　1）閉合點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)不發(fā)動(dòng)或者低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)不轉(zhuǎn)或者轉(zhuǎn)速很低，調(diào)節(jié)器火線(xiàn)接線(xiàn)柱對(duì)地的電壓小于14V，電流流人磁化線(xiàn)圈3產(chǎn)生的電磁力不能克服彈簧4的拉力。所以低速觸點(diǎn)K1仍然閉合。

　　此時(shí)，由蓄電池向磁場(chǎng)繞組8提供勵(lì)磁電流，稱(chēng)為他勵(lì)。

　　他勵(lì)電路為：蓄電池正極→電流表A→點(diǎn)火開(kāi)關(guān)10→調(diào)節(jié)器火線(xiàn)接線(xiàn)柱S→靜觸點(diǎn)支架1→低速觸點(diǎn)S1→銜鐵2→磁軛5→調(diào)節(jié)器磁場(chǎng)接線(xiàn)柱F→發(fā)電機(jī)F接線(xiàn)柱→電刷和滑環(huán)→磁場(chǎng)繞組8→滑環(huán)和電刷→發(fā)電機(jī)“-”接線(xiàn)柱→搭鐵→蓄電池負(fù)極。

　　發(fā)電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于磁場(chǎng)電流由蓄電池供給，使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)增強(qiáng)，于是電壓很快升高。

　　2）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓高于蓄電池電壓時(shí)，則磁場(chǎng)電流和磁化線(xiàn)圈中的電流均由發(fā)電機(jī)供給。

　　發(fā)電機(jī)自身向磁場(chǎng)繞組8提供勵(lì)磁電流，稱(chēng)為自勵(lì)。自勵(lì)電流由發(fā)電機(jī)A端輸出。

　　3）隨著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到第一級(jí)調(diào)節(jié)電壓14V時(shí)，磁化線(xiàn)圈3的電磁力增強(qiáng)，克服彈簧拉力，將銜鐵2吸下，使K，打開(kāi)，處于中間懸空位置。

　　此時(shí)磁場(chǎng)電路為：發(fā)電機(jī)正極A→點(diǎn)火開(kāi)關(guān)10→調(diào)節(jié)器火線(xiàn)接線(xiàn)柱S→加速電阻R1→調(diào)節(jié)電阻R2→調(diào)節(jié)器F接線(xiàn)柱→發(fā)電機(jī)F接線(xiàn)柱→磁場(chǎng)繞組8→搭鐵。

　　由于磁場(chǎng)電路中串人了R1、R2使磁場(chǎng)電流減小，發(fā)電機(jī)電壓降低。

　　當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓下降而略低于工作電壓14V后，通過(guò)磁化線(xiàn)圈3的電流減小，電磁吸力減弱，S1在彈簧作用下重又閉合，R1、R2被短路，使磁場(chǎng)電流增加，發(fā)電機(jī)電壓再度升高。

　　當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓升至略高于工作電壓14V時(shí)，S1又被打開(kāi)，處于懸空位置，如此重復(fù)上述過(guò)程。發(fā)電機(jī)電壓又降低。如此重復(fù)，S1不斷振動(dòng)，使發(fā)電機(jī)電壓保持在一級(jí)調(diào)壓值14V上工作。（）

　　4）發(fā)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即使S1打開(kāi)，串入R1、R2因其阻值較小，發(fā)電機(jī)電壓仍會(huì)繼續(xù)升高，此時(shí)電壓升到二級(jí)調(diào)壓值14.5V，因電磁吸力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈簧彈力，使S2閉合。S2閉合，磁場(chǎng)繞組的兩端均搭鐵而短路，于是發(fā)電機(jī)電壓急劇下降。與此同時(shí)，磁化線(xiàn)圈吸力減小，銜鐵又使活動(dòng)觸點(diǎn)處于懸空位置，S1、S2均打開(kāi)，磁場(chǎng)電路中又串入R1、R2，電壓到又升高。如此重復(fù)，S2不斷振動(dòng)開(kāi)閉，使發(fā)電機(jī)電壓保持在二級(jí)調(diào)壓值14.5V穩(wěn)定工作。

　　四、FT111型單觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器

　　FT111型電壓調(diào)節(jié)器是由上海實(shí)業(yè)交通電器有限公司生產(chǎn)的1種具有滅弧系統(tǒng)的單級(jí)觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器，它可有效地克服普通單級(jí)觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器觸點(diǎn)易產(chǎn)生火花迅速燒蝕的缺點(diǎn)，適用于任何12V、300W～500W內(nèi)搭鐵交流發(fā)電機(jī)。其結(jié)構(gòu)及線(xiàn)路如圖2—18所示。

　　FT111型電壓調(diào)節(jié)器是在傳統(tǒng)單級(jí)觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上增加了1個(gè)由二極管VD、扼流線(xiàn)圈L2和電容C組成的VD—L、C觸點(diǎn)滅弧系統(tǒng)。其滅弧原理可用圖2—19說(shuō)明。

　　當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)，磁化線(xiàn)圈L1使觸點(diǎn)打開(kāi)，于是調(diào)節(jié)電阻R2和加速電阻R1串入磁場(chǎng)電路，使磁場(chǎng)電流急劇減小，結(jié)果在磁場(chǎng)繞組中產(chǎn)生了很高的自感電動(dòng)勢(shì)，其感應(yīng)電流可

　　通過(guò)二極管VD、扼流線(xiàn)圈L：構(gòu)成回路，起到續(xù)流作用，保護(hù)了觸點(diǎn)。另外，在觸點(diǎn)兩端通過(guò)L2并聯(lián)一電容器，用來(lái)吸收自感電動(dòng)勢(shì)也減小了觸點(diǎn)火花。

　　上述具有滅弧系統(tǒng)的單級(jí)觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)是：只有一對(duì)觸點(diǎn)，調(diào)節(jié)容易；不僅減小T觸點(diǎn)火花，使觸點(diǎn)壽命延長(zhǎng)且又減弱了無(wú)線(xiàn)電干擾；此外，當(dāng)觸點(diǎn)打開(kāi)時(shí)，由于自感電流通過(guò)L2時(shí)退磁作用，因此，又加速了觸點(diǎn)的閉合，使觸點(diǎn)的振動(dòng)頻率提高。

　　汽車(chē)晶體管電壓調(diào)節(jié)器原理

　　晶體管電壓調(diào)節(jié)器是利用晶體管的開(kāi)關(guān)作用，控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電路的通、斷，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電路的電流，使發(fā)電機(jī)電壓保持穩(wěn)定。這種調(diào)節(jié)器沒(méi)有觸點(diǎn)，使用過(guò)程中無(wú)需保養(yǎng)和維護(hù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，目前已經(jīng)逐步取代觸點(diǎn)式調(diào)節(jié)器。

　　由1～兩個(gè)穩(wěn)壓管、1～三個(gè)二極管、2～三個(gè)晶體管、若干個(gè)電阻、電容等元件組成。由印制電路板連成電路，外殼由薄而輕的鋁合金制成，表面有散熱片，外有3個(gè)接線(xiàn)柱，分別為“+“（或火線(xiàn)、電樞）接線(xiàn)柱，“-”（或搭鐵）接線(xiàn)柱，“F”（或磁場(chǎng)）接線(xiàn)柱，分別與發(fā)電機(jī)的3個(gè)接線(xiàn)柱對(duì)應(yīng)連接。

　　1、JFTl06型晶體管電壓調(diào)節(jié)器

　　這種調(diào)節(jié)器為14V負(fù)極外搭鐵，可以配用14V、750W的9管交流發(fā)電機(jī)，也適用于14V、功率小于1000W的6管發(fā)電機(jī)。調(diào)節(jié)電壓為13．8～14．6V，圖示為這種調(diào)節(jié)器的原理圖：

　　1．結(jié)構(gòu)

　　電阻R1、R2、R3構(gòu)成分壓器，R4和穩(wěn)壓管VS2構(gòu)成電壓敏感電路，晶體管VTl與復(fù)合連接的晶體管VT2、VT3構(gòu)成2個(gè)開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)控制由VTl承擔(dān)。R4、R5、R6、R7是晶體管的偏置電阻，保證晶體管正常工作。

　　二極管VD3構(gòu)成的自感電流閉合回路，保護(hù)了VT3管。

　　VD2為溫度補(bǔ)償二極管，用來(lái)［）減少溫度對(duì)調(diào)節(jié)器調(diào)壓值的影響。

　　二極管VD1接在穩(wěn)壓管VS2之前，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)端電壓過(guò)高時(shí)，能限制穩(wěn)壓管電流不致過(guò)大而被燒壞。當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓降低時(shí)，二極管VD1能迅速截止，保證穩(wěn)壓管可靠截止。

　　R6是正反饋電阻，用來(lái)提高VT3的導(dǎo)通和截止的速度，使調(diào)節(jié)電壓穩(wěn)定。

　　電容器C1和C2用來(lái)降低的開(kāi)關(guān)頻率，減少功率損耗。

　　穩(wěn)壓管VS1接在發(fā)電機(jī)的輸出端，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，使調(diào)節(jié)電壓保持穩(wěn)定。

　　2．工作原理

　　接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)點(diǎn)火前及點(diǎn)火后發(fā)電機(jī)電壓低于調(diào)壓值時(shí)，蓄電池電壓經(jīng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)作用在分壓器兩端，穩(wěn)壓管VS2承受反向電壓。由于蓄電池電壓低于調(diào)壓值，反向電壓低于VS2的反向擊穿電壓，因此，此時(shí)VS2截止，晶體管VT1也截止，“b”點(diǎn)電位近似于電源電位，二極管VD2承受正向電壓而導(dǎo)通，于是晶體管VT2、VT3也導(dǎo)通，接通了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的電路。其電路為：蓄電池“+”→點(diǎn)火開(kāi)關(guān)→“F1”→勵(lì)磁繞組→“F2”→調(diào)節(jié)器“F”接線(xiàn)柱→VT3的集電極→VT3的發(fā)射極一搭鐵→蓄電池“-”極。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐步上升，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速也隨之上升。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓升高到規(guī)定值時(shí)，作用在分壓器“a”點(diǎn)的電壓，即穩(wěn)壓管VS2承受的反向電壓，超過(guò)其反向擊穿電壓而被反向擊穿導(dǎo)通，晶體管VT1也導(dǎo)通。VTl的導(dǎo)通使“b”電位降低，二極管VD2承受反向電壓而褂止，使VT2、VT3也截止，切斷了發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電路，勵(lì)磁電流中斷，發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)消失，發(fā)電機(jī)電壓下降。當(dāng)電壓下降到調(diào)壓值以下時(shí)，穩(wěn)壓管VS2又截止，于是VTl也截止，VT2、VT3又導(dǎo)通，發(fā)電機(jī)電壓重新升高。這樣反復(fù)循環(huán)，控制勵(lì)磁電路的通斷，使發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速變化時(shí)，能保證發(fā)電機(jī)電壓保持恒定。

　　2、JFTl26A型晶體管調(diào)節(jié)器

　　JFTl26A型晶體管調(diào)節(jié)器與天津大發(fā)微型汽車(chē)的交流發(fā)電機(jī)相配套，為內(nèi)搭鐵式。調(diào)節(jié)器中所有電子元件均焊接在印制電路板上，印制電路總成則固定在鋼板沖制的盒內(nèi)，裝配后，盒內(nèi)注滿(mǎn)107硅橡膠。硅橡膠固化后，可起固定元件和散熱作用。調(diào)節(jié)器的引線(xiàn)采用接線(xiàn)板結(jié)構(gòu)，在其盒蓋上有與接線(xiàn)板對(duì)應(yīng)的“正極”，“磁場(chǎng)”，“負(fù)極”字樣，其電路如圖所示。

　　該調(diào)節(jié)器由兩只小功率PNP型晶體管V1，V2和一只大功率NPN型晶體管V3以及有關(guān)的一些阻容元件、二極管等組成。其中晶體管V2和V3接成復(fù)合管形式，相當(dāng)于一只大功率NPN型晶體管以提高其放大倍數(shù)。