發(fā)電機電壓調節(jié)器原理一文讀懂

　　一、概述

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

　　因此，發(fā)電機必須具有調節(jié)電壓的裝置，以便當發(fā)電機轉速變化時，自動調節(jié)發(fā)電機的電壓，使電壓保持一定或保持在某一允許范圍內，以防發(fā)電機電壓過高或者過低，燒壞用電設備，使蓄電池過充電或者使蓄電池充電不足。

　　交流發(fā)電機的硅二極管具有單向導電特性，有阻止反向電流作用，它決定了蓄電池不可能向發(fā)電機放電而出現(xiàn)逆電流，所以無需設置逆電流截斷器；又因為交流發(fā)電機具有自身限制輸出電流不超過最大值的能力，故也不必配用電流限制器，僅需要1個電壓調節(jié)器。

　　二、電壓調節(jié)器調壓的基本原理

　　在發(fā)電機轉速變化時，要使電壓保持一定，只有相應地改變磁極的磁通，即當n增高時減少聲使電壓保持一定。而磁通聲的大小取決于磁場電流，所以在轉速變化時只要自動調節(jié)磁場電流就能使電壓保持一定。電壓調節(jié)器就是根據這一原理進行電壓調節(jié)。

　　三、FT61型雙觸點式電壓調節(jié)器

　　1．結構

　　動觸點在2個靜觸點中間形成一對常閉的低速觸點K1，另一對常開的高速觸點K2，能調節(jié)兩級電壓，故稱為雙級觸點式。高速靜觸點與金屬底座直接搭鐵。對外只有點火（或“火線”、“電樞”、“A”、“S”、“+”）和磁場（或“F”）2個接線柱。

　　低速觸點K1和加速電阻（助振電阻）R1、調節(jié)電阻（附加電阻）R2并聯(lián)；高速觸點K2與發(fā)電機激磁繞組并聯(lián)；溫度補償電阻R3串人磁化線圈電路中。另外還有電磁鐵芯，磁化線圈、活動觸點臂銜鐵，拉力彈簧等。

　　2．工作過程

　　1）閉合點火開關，發(fā)動機不發(fā)動或者低速運轉時，發(fā)電機不轉或者轉速很低，調節(jié)器火線接線柱對地的電壓小于14V，電流流人磁化線圈3產生的電磁力不能克服彈簧4的拉力。所以低速觸點K1仍然閉合。

　　此時，由蓄電池向磁場繞組8提供勵磁電流，稱為他勵。

　　他勵電路為：蓄電池正極→電流表A→點火開關10→調節(jié)器火線接線柱S→靜觸點支架1→低速觸點S1→銜鐵2→磁軛5→調節(jié)器磁場接線柱F→發(fā)電機F接線柱→電刷和滑環(huán)→磁場繞組8→滑環(huán)和電刷→發(fā)電機“-”接線柱→搭鐵→蓄電池負極。

　　發(fā)電機低速運轉時，由于磁場電流由蓄電池供給，使轉子磁場增強，于是電壓很快升高。

　　2）發(fā)電機轉速升高，當發(fā)電機電壓高于蓄電池電壓時，則磁場電流和磁化線圈中的電流均由發(fā)電機供給。

　　發(fā)電機自身向磁場繞組8提供勵磁電流，稱為自勵。自勵電流由發(fā)電機A端輸出。

　　3）隨著發(fā)電機轉速升高，當發(fā)電機電壓達到第一級調節(jié)電壓14V時，磁化線圈3的電磁力增強，克服彈簧拉力，將銜鐵2吸下，使K，打開，處于中間懸空位置。

　　此時磁場電路為：發(fā)電機正極A→點火開關10→調節(jié)器火線接線柱S→加速電阻R1→調節(jié)電阻R2→調節(jié)器F接線柱→發(fā)電機F接線柱→磁場繞組8→搭鐵。

　　由于磁場電路中串人了R1、R2使磁場電流減小，發(fā)電機電壓降低。

　　當發(fā)電機電壓下降而略低于工作電壓14V后，通過磁化線圈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，使磁場電流增加，發(fā)電機電壓再度升高。

　　當發(fā)電機電壓升至略高于工作電壓14V時，S1又被打開，處于懸空位置，如此重復上述過程。發(fā)電機電壓又降低。如此重復，S1不斷振動，使發(fā)電機電壓保持在一級調壓值14V上工作。（）

　　4）發(fā)電機高速運轉時，即使S1打開，串入R1、R2因其阻值較小，發(fā)電機電壓仍會繼續(xù)升高，此時電壓升到二級調壓值14.5V，因電磁吸力遠遠大于彈簧彈力，使S2閉合。S2閉合，磁場繞組的兩端均搭鐵而短路，于是發(fā)電機電壓急劇下降。與此同時，磁化線圈吸力減小，銜鐵又使活動觸點處于懸空位置，S1、S2均打開，磁場電路中又串入R1、R2，電壓到又升高。如此重復，S2不斷振動開閉，使發(fā)電機電壓保持在二級調壓值14.5V穩(wěn)定工作。

　　四、FT111型單觸點式電壓調節(jié)器

　　FT111型電壓調節(jié)器是由上海實業(yè)交通電器有限公司生產的1種具有滅弧系統(tǒng)的單級觸點式電壓調節(jié)器，它可有效地克服普通單級觸點式電壓調節(jié)器觸點易產生火花迅速燒蝕的缺點，適用于任何12V、300W～500W內搭鐵交流發(fā)電機。其結構及線路如圖2—18所示。

　　FT111型電壓調節(jié)器是在傳統(tǒng)單級觸點式電壓調節(jié)器的基礎上增加了1個由二極管VD、扼流線圈L2和電容C組成的VD—L、C觸點滅弧系統(tǒng)。其滅弧原理可用圖2—19說明。

　　當發(fā)電機電壓達到規(guī)定值時，磁化線圈L1使觸點打開，于是調節(jié)電阻R2和加速電阻R1串入磁場電路，使磁場電流急劇減小，結果在磁場繞組中產生了很高的自感電動勢，其感應電流可

　　通過二極管VD、扼流線圈L：構成回路，起到續(xù)流作用，保護了觸點。另外，在觸點兩端通過L2并聯(lián)一電容器，用來吸收自感電動勢也減小了觸點火花。

　　上述具有滅弧系統(tǒng)的單級觸點式電壓調節(jié)器的優(yōu)點是：只有一對觸點，調節(jié)容易；不僅減小T觸點火花，使觸點壽命延長且又減弱了無線電干擾；此外，當觸點打開時，由于自感電流通過L2時退磁作用，因此，又加速了觸點的閉合，使觸點的振動頻率提高。

　　汽車晶體管電壓調節(jié)器原理

　　晶體管電壓調節(jié)器是利用晶體管的開關作用，控制發(fā)電機勵磁電路的通、斷，在發(fā)電機轉速發(fā)生變化時，調節(jié)勵磁電路的電流，使發(fā)電機電壓保持穩(wěn)定。這種調節(jié)器沒有觸點，使用過程中無需保養(yǎng)和維護，結構簡單，體積小，重量輕，目前已經逐步取代觸點式調節(jié)器。

　　由1～兩個穩(wěn)壓管、1～三個二極管、2～三個晶體管、若干個電阻、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個接線柱，分別為“+“（或火線、電樞）接線柱，“-”（或搭鐵）接線柱，“F”（或磁場）接線柱，分別與發(fā)電機的3個接線柱對應連接。

　　1、JFTl06型晶體管電壓調節(jié)器

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

　　1．結構

　　電阻R1、R2、R3構成分壓器，R4和穩(wěn)壓管VS2構成電壓敏感電路，晶體管VTl與復合連接的晶體管VT2、VT3構成2個開關電路，開關控制由VTl承擔。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構成的自感電流閉合回路，保護了VT3管。

　　VD2為溫度補償二極管，用來［）減少溫度對調節(jié)器調壓值的影響。

　　二極管VD1接在穩(wěn)壓管VS2之前，當交流發(fā)電機端電壓過高時，能限制穩(wěn)壓管電流不致過大而被燒壞。當發(fā)電機端電壓降低時，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，用來提高VT3的導通和截止的速度，使調節(jié)電壓穩(wěn)定。

　　電容器C1和C2用來降低的開關頻率，減少功率損耗。

　　穩(wěn)壓管VS1接在發(fā)電機的輸出端，當負載發(fā)生變化時，使調節(jié)電壓保持穩(wěn)定。

　　2．工作原理

　　接通點火開關，發(fā)動機起動點火前及點火后發(fā)電機電壓低于調壓值時，蓄電池電壓經點火開關作用在分壓器兩端，穩(wěn)壓管VS2承受反向電壓。由于蓄電池電壓低于調壓值，反向電壓低于VS2的反向擊穿電壓，因此，此時VS2截止，晶體管VT1也截止，“b”點電位近似于電源電位，二極管VD2承受正向電壓而導通，于是晶體管VT2、VT3也導通，接通了發(fā)電機勵磁繞組的電路。其電路為：蓄電池“+”→點火開關→“F1”→勵磁繞組→“F2”→調節(jié)器“F”接線柱→VT3的集電極→VT3的發(fā)射極一搭鐵→蓄電池“-”極。

　　發(fā)動機轉速逐步上升，發(fā)電機轉速也隨之上升。當發(fā)電機電壓升高到規(guī)定值時，作用在分壓器“a”點的電壓，即穩(wěn)壓管VS2承受的反向電壓，超過其反向擊穿電壓而被反向擊穿導通，晶體管VT1也導通。VTl的導通使“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)電機的勵磁電路，勵磁電流中斷，發(fā)電機磁場消失，發(fā)電機電壓下降。當電壓下降到調壓值以下時，穩(wěn)壓管VS2又截止，于是VTl也截止，VT2、VT3又導通，發(fā)電機電壓重新升高。這樣反復循環(huán)，控制勵磁電路的通斷，使發(fā)電機在轉速變化時，能保證發(fā)電機電壓保持恒定。

　　2、JFTl26A型晶體管調節(jié)器

　　JFTl26A型晶體管調節(jié)器與天津大發(fā)微型汽車的交流發(fā)電機相配套，為內搭鐵式。調節(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，裝配后，盒內注滿107硅橡膠。硅橡膠固化后，可起固定元件和散熱作用。調節(jié)器的引線采用接線板結構，在其盒蓋上有與接線板對應的“正極”，“磁場”，“負極”字樣，其電路如圖所示。

　　該調節(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以及有關的一些阻容元件、二極管等組成。其中晶體管V2和V3接成復合管形式，相當于一只大功率NPN型晶體管以提高其放大倍數。