充电系结构(2)

《充电系结构(2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《充电系结构(2)（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、充电系结构,第一节、充电系的组成及其功用,1 发电机：汽车的主要电源。向起动系以外 的所有系供电并向蓄电池充电。 2 电压调节器：发电机由发动机经皮带驱动 旋转。发动机转速变化时，发电机输出电压即 变化， 电压调节器保持发电机在转速和负荷变化时输 出电压稳定。 3 充电状态指示装置：充电指示灯或电流表 电压表，指示蓄电池处于充电还是放电。,第二节交流电压的工作原理,一 发电机原理,发电机转子的磁场绕组中有电流通过，产生磁场； 发电机的三相定子绕组按一定规律分布在发电机的 定子槽中，彼此相差120的交流电动势的电位角， 发电机转子由发动机通过传动带旋转时，定子绕组 就会切割转子磁力线进而产生频率

2、相同、幅值相等、 相位互差120o的交流电动势,二整流原理：,在三相桥式全被整流电路中，三个正二极管（引线为 正）的负极通过元件板连在一起，它们的正极分别与 三相绕组的首端相连。这三只正极管的导通条件是： 在某一瞬间，哪一相绕组的电压最高，则与该相绕组 相连的正二极管导通。三个负二极管（引线为负）的 负极与三相绕组的首端的相连，其负极通过元件板或 端盖连在一起。这三只负管的导通条件是：在某一瞬 间，哪一相绕组的电压最低，则与该相绕组相连的负 二极管导通。,在硅整流发电机运转过程的每一个时间区间，总是一 相绕组电压最高，一相绕组电压最低，整流器的六只 整流二极管中，始终保持有两个管子（一正一负）

3、导 通，负载两端得到的是两相绕组间的线电压。,第三节硅整流发电机的构造,交流发电机的基本构造,转子,定子,整流器,端盖,一 转子：, 功用：产生磁场 组成：磁扼，磁场绕组。爪级（共两块，每块上 都有6个鸟嘴形磁级，一块爪极磁化为N极，另一块 爪极磁化为S极。两爪极压装在转子轴上，两爪极间 的空腔内装有磁扼和磁场绕组）。集电环（由两个彼 此绝缘的铜环组成），磁场绕组的两端分别与集电环 相连。发电机的电刷与两集电环相接触，引入励磁电 流给转子绕组。与集电环接触的两电刷分别接在发电 机外部的两接柱上，成为发电机的“磁场或F”接线柱和 “搭铁或一”接线柱。, 励磁方式： a 他励：硅整流发电机磁极尺寸

4、小，存留的剩 磁很弱，在发电机低速时仅靠剩磁产生的电动势 （0.6v,并不能使二极管导通,不能及时向蓄电池充 电。因此在发电机低速，发电机电压低于蓄电池电压 时，采用他励供电，（即励磁电流由蓄电池供给）， 使发电机很快建立磁场，电压迅速升高。 b 自励：当发电机电压略高于蓄电池电压时， 发电机向蓄电池充电，同时向自身励磁绕组提供励磁 电流。, 无刷式发电机转子： 励磁绕组装在电机中部的磁扼托架上，固定于 发电机后端盖上，工作中，尽管磁极转动，励磁绕组 并不转动，因此励磁绕组的两端可直接引到发电机端 盖的接线端子上，从而省去集电环和电刷。两个爪极 中，只有一个爪极固定在转子上，另一爪极用非导磁

5、材料将其与轴上爪极固定在一起。固定两爪极的常用 方法有：用非导磁连接环固定，用铜焊接。,二定子：（又称电枢）, 功用：产生交流电即相当于电源。 组成：定子铁心和定子绕组组成。定子铁心由 内圆带槽的环状硅钢片叠成，定子绕组为三相对称 绕组，安放在定子铁心的槽内。三相绕组的接法有星 形联结（即每相绕组的首端分别与整流器相连，每相 绕组的尾端接在一起，如：车用发电机定子）和三角 形联结。（即每相绕组首尾相连成“”形，如：神龙 富康轿车用发电机定子）,三整流器：, 功用：把定子绕组产生的三相交流电变为直流 电输出 组成：整流器一般由六个硅二极管和负二极管 组成；分正二极管和负二极管两种。 正二极管的中

6、心引线为二极管正极，外壳为负极 ，管底多标红色标记。正二极管的外壳压装或焊装在 元件板上，共同组成发电机的正极，由一个与后端盖 绝缘的元件板固定螺栓通至机壳外，成为发电机的“电 枢”柱（也叫“B”或“+”）。,负二极管的中心引线为负极，外壳为正极，管底有 黑色标记。三个负二极管的外壳压装或焊接在另一 元件板上或后端盖上，和发电机外壳一起成为发电 机的负极。,整流器实物,四端盖： 前、后端盖均用铝合金铸造而成（防漏磁）。在后端 盖上装有电刷组件（由电刷、电刷架、电刷弹簧组成）。 交流发电机的搭铁型式有内搭铁和外搭铁之分，磁场绕组的一端经电刷在发电机端盖上搭铁称为内搭铁。磁场 绕组的两端均与端盖绝

7、缘，其中一端经调节器后搭铁称为 外搭铁。 发电机前端盖之间装有传动带轮，有发动机通过传动 带驱动带轮和转子转动。 发电机的通风散热是靠风扇来完成，（由铝合金或钢 板冲压而成）发电机有12个风扇，对于只有一个风扇的 发电机，风扇均装于前端盖与带轮之间；对于有两个风扇 的发电机，有的是在转子爪极两侧各焊装一个，有的是一 个风扇装于前端盖与皮带轮之间，另一个风扇装在后端盖 与转子爪极之间。,交流发电机的电压调节器,由于交流发电机的转子是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 173，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

8、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 机所有工况下基本保持恒定。,一、电压调节器的分类,1交流发电机电压调节器按工作原理可 分为：（1）触点式电压调节器 触点式电压调节器应用较早，这种调节器 触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯性， 电压调节精度低，触点易产生火花，对无线电 干扰大，可靠性差，寿命短，现已被淘汰。,（2）晶体管调节器 随着半导体技术的发展，采用了晶体管调 节器。其优点是：三极管的开关频率高，且不 产生火花，调节精度高，还具有重量轻、体积 小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点， 现广泛应用于东风、解放及多种中低档

9、车型。,（3） 集成电路调节器 集成电路调节器除具有晶体管调节器的优 点外，还具有超小型，安装于发电机的内部 （又称内装式调节器），减少了外接线，并 且冷却效果得到了改善，现广泛应用于桑塔纳。 奥迪等多种轿车车型上。,（4） 电脑控制调节器 电脑控制调节器是现在轿车采用的一种新型调 节器，由电负载检测仪测量系统总负载后，向发电 机电脑发送信号，然后由发动机电脑控制发电机电 压调节器，适时地接通和断开磁场电路，即能可靠 地保证电器系统正常工作，使蓄电池充电充足，又 能减轻发动机负荷，提高燃料经济性。如上海别克 、广州本田等轿车发电机上使用了这种调节器。,2电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式

10、可分为： （1）内搭铁型调节器：适合于与内搭铁型交流 发电机所匹配的电子调节器称为内搭铁型调节器； （2）外搭铁型调节器：适合于与外搭铁型交 流发电机所匹配的电子调节器称为外搭铁型调节器。,二、电压调节器的调压原理,由交流发电机的工作原理我们知道，交流发电机 的三相绕组产生的相电动势的有效值 E=Cen（V）这里Ce为发电机的结构常数，n为转子转速， 为转子的磁极磁通，也就是说交流发电机所产 生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正比。,根据表达式可知：,当转速升高时，E增大，输出端电压UB升高， 当转速升高到一定值时（空载转速以上），输出 端电压达到极限，要想使发电机的输出电压UB不 再随转速

11、的升高而上升，只能通过减小磁通来 实现。又磁极磁通与励磁电流If成正比，减小 磁通也就是减小励磁电流If。,流发电机调节器的工作原理是：当交流发电机的 转速升高时，调节器通过减小发电机的励磁电流 If来减小磁通，使发电机的输出电压UB保持不变。,三、电子调节器结构与工作原理,电子调节器有多种型式，其电路个不相同，但 一般采用整体封装型式，不可拆卸，不能维修， 只能整体更换。,电路分析,1外搭铁型电子调节器的基本电路,晶体管调节器又称为电子调节器，图229所示为 外搭铁型电子调节器的基本电路：基本电路是由三 只电阻R1、R2 、R3，两只三极管VT1、VT2，一只 稳压二极管VS和一只二极管VD

12、组成。,电阻R3既是VT1的分压电阻，又是VT2的负载电阻 电阻R1和R2组成一个分压器，分压器R1、R2两端 的电压为发电机电压UB，R1上得分压为： VT2是大功率三极管（NPN型），和发电机的磁场 绕组串联，起开关作用，用来接通与切断发电机的励磁 电路； VT1是小功率三极管（NPN型），用来放大控制信号； VD是续流二极管；磁场绕组由接通转为断开状态时 （F端为+，B端为），经二极管 VD构成放电回路，防 止三极管VT2被击穿损坏 稳压管VS是感受元件，串联在VT1的基极电路中，并 通过VT1的发射结并联于分压电阻R1的两端，以感受发电 机的输出电压；,UR1电压加在稳压管VS上，R1

13、的阻值是这样确定的,当 发电机输出电压UB达到规定的调整值时（如桑塔纳为 13514SV），UR1电压正好等于稳压管VS的反 向击穿电压。,2外搭铁式电子节器的工作原理,磁场绕组电路为： 蓄电池正极磁场绕组调节器接柱三极管 VT2调节器接柱搭铁蓄电池负极。 发电机电压随转速升高而升高。发电机他励,(2) 发电机电压虽然升高,但如果蓄电池 电动势发电机输出电压UB调节上限时, VT1继续截止，VT2继续导通，发电机自励且开 始对外供电。 磁场绕组电路为： 发电机正极磁场绕组调节器接柱三极 管VT2调节器搭铁发电机负极。 发电机电压随转速升高而继续升高。,(3)当发电机电压升高到等于调节上限U2时

14、，调 节器开始工作。 电阻R1、R2分压，UR1=UVS+Ube1，VS导 通，VT1导通，VT2截止，磁场电路被切断，发电 机输出电压迅速下降。 当发电机电压下降到等于调节下限U1时 电阻R1、R2分压减小，当UR1UW+Ube1， VS截止，VT1截止，VT2重新导通，磁场电路重新 被接通，发电机电压上升。,发电机电压升到调节上限时，VT2就截止，磁场 电路被切断，输出电压下降；降到等于调节下限 U1时，磁场电路被接通，发电机电压上升，周而 复始，发电机输出电压被控制在一定范围内。 配装电子调节器的发电机的输出电压上限U2 和下限U1的差值很小，所以发电机的输出电压波 动非常小，再加上电容

15、的滤波，所以发电机的输 出电压很稳定。,2集成电路调节器,集成电路调节器也叫IC调节器，是根据使用要求， 将电路中的若干元件集成在同一基片上，制成一 个独立的电子芯片。集成电路调节器装于发电机 内部，构成整体式交流发电机。发电机外部有2 个或3个接线柱。,集成电路调节器的工作原理与晶体管调节器的 工作原理完全一样，都通过稳压管感应发电机 的输出电压信号，利用三极管的开关特性控制 发电机的励磁电流，使发电机的输出电压保持 恒定。,工作特点：,分压器R1、R2从发电机输出端（D+ 端）得到 电压，稳压管VS上的电压与发电机的输出电压 成正比，所以该电路称为发电机电压检测电路 （检测点在发电机上）。

16、,发电机电压检测电路的优点：发电机到检测电路距离近 ，可不用导线连接，直接接在发电机输出端，连接可靠 ，不致使检测电路检测不到信号。 发电机电压检测电路的缺点：当发电机到蓄电池之 间连接电阻大时，蓄电池充电电压会偏低，使蓄电池充 电不足。, 蓄电池电压检测电路,检测方法： 分压器R1、R2从蓄电池输出端得到电压，稳压管VS 上的电压和蓄电池端电压成正比，所以该电路称为蓄 电池电压检测电路（检测点在蓄电池上）。,蓄电池电压检测电路优点：直接检测蓄电池端电 压来控制发电机的输出，可使蓄电池的充电电压 有保证。 蓄电池电压检测电路的缺点：当蓄电池和发 电机之间的连接不可靠时，会使发电机失控。,2）集成电路调节器应用举例 图233a所示为天津夏利轿车发电机使用 的集成电路调节器外形图，该发电机为整体式 交流发电机，调节器为内装式外搭铁型。,