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第七節(jié) 交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造

汽車交流發(fā)電機(jī)通過二極管整流,輸出為直流電的發(fā)電機(jī)。其功用是:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速以上轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),向除起動(dòng)機(jī)以外的用電設(shè)備供電,同時(shí)還向蓄電池充電。

一、交流發(fā)電機(jī)的分類

汽車交流發(fā)電機(jī)種類繁多、形式各異,可按總體結(jié)構(gòu)、整流器結(jié)構(gòu)和搭鐵形式進(jìn)行分類。

(一)按總體結(jié)構(gòu)分類

按總體結(jié)構(gòu)不同,交流發(fā)電機(jī)可分為以下幾種類型。

1)普通交流發(fā)電機(jī)。既無特殊裝置,也無特殊功能和特點(diǎn)的汽車交流發(fā)電機(jī)。如東風(fēng)系列汽車用JF132 N型交流發(fā)電機(jī)。

2)整體式交流發(fā)電機(jī)。即機(jī)體上裝有電子調(diào)節(jié)器的交流發(fā)電機(jī),如大眾車系用JFZ1913 Z型14V 90A交流發(fā)電機(jī)。

3)無刷交流發(fā)電機(jī)。即沒有電刷和集電環(huán)的交流發(fā)電機(jī)。如東風(fēng)車系用JFW2621型28V 45A整體式發(fā)電機(jī)和斯太爾(STEYR)車系用JFW2518A型28V 27A整體式發(fā)電機(jī)。

4)帶泵交流發(fā)電機(jī)。即帶真空制動(dòng)助力泵的交流發(fā)電機(jī),如JFB1712型交流發(fā)電機(jī)。

(二)按整流器結(jié)構(gòu)分類

按整流器結(jié)構(gòu)不同,交流發(fā)電機(jī)可分為以下幾種類型。

1)6管交流發(fā)電機(jī)。即整流器由6只整流二極管組成三相橋式全波整流電路的交流發(fā)電機(jī)。如解放車系用JF1522A、JF1518、JF1526型14V55A交流發(fā)電機(jī)。

2)8管交流發(fā)電機(jī)。即整流器總成由8只二極管組成的交流發(fā)電機(jī)。如JFZ1542型14V 45A型交流發(fā)電機(jī)。

3)9管交流發(fā)電機(jī)。即整流器總成由9只二極管組成的交流發(fā)電機(jī)。如斯太爾(STEYR)車系用JFZ2518A型28V 27A整體式發(fā)電機(jī)。

4)11管交流發(fā)電機(jī)。即整流器總成由11只二極管組成的交流發(fā)電機(jī)。如大眾車系用JFZ1913Z型14V 90A發(fā)電機(jī)和東風(fēng)車系用JFW2621型28V 45A發(fā)電機(jī)。

(三)按磁場繞組搭鐵方式分類

按磁場繞組搭鐵方式不同,交流發(fā)電機(jī)分為以下兩種類型。

1)內(nèi)搭鐵型交流發(fā)電機(jī)。即發(fā)電機(jī)磁場繞組的一端與發(fā)電機(jī)殼體連接的交流發(fā)電機(jī)。如東風(fēng)車系用JF132 N型交流發(fā)電機(jī)。

2)外搭鐵型交流發(fā)電機(jī)。即磁場繞組的一端經(jīng)調(diào)節(jié)器后搭鐵的發(fā)電機(jī)。如大眾車系用JFZ1913 Z型14V 90A發(fā)電機(jī)和東風(fēng)車系用JFW2621型28V 45A發(fā)電機(jī)。

目前,大多數(shù)汽車都采用外搭鐵型交流發(fā)電機(jī)。

二、交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

車用普通交流發(fā)電機(jī)由三相同步交流發(fā)電機(jī)和6只硅整流二極管組成的三相橋式整流器組成。整體式交流發(fā)電機(jī)則增設(shè)有電壓調(diào)節(jié)器,且都采用集成電路(Integrated Circuit,IC)調(diào)節(jié)器,結(jié)構(gòu)組成如圖1-15所示。交流發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)都是由轉(zhuǎn)子、定子、整流器和端蓋4部分組成。

圖1-15 整體式交流發(fā)電機(jī)零部件組成

1—抗干擾電容器 2—IC調(diào)節(jié)器與電刷總成 3—電刷端蓋 4—整流器5—轉(zhuǎn)子 6—定子 7—驅(qū)動(dòng)端蓋 8—風(fēng)扇 9—驅(qū)動(dòng)帶輪

1. 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)

交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的功用是產(chǎn)生磁場。轉(zhuǎn)子由兩塊爪極、磁場繞組、鐵心和集電環(huán)組成,如圖1-16所示。爪極有兩塊,每塊爪極上制有6個(gè)鳥嘴形磁極。兩塊爪極壓裝在轉(zhuǎn)子軸上,爪極間的空腔內(nèi)裝有鐵心,鐵心壓裝在轉(zhuǎn)子軸上,磁場繞組繞在鐵心上。

圖1-16 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)

1—集電環(huán) 2—轉(zhuǎn)子軸 3—爪極 4—磁場繞組與鐵心

集電環(huán)俗稱滑環(huán),由彼此絕緣的兩個(gè)銅環(huán)組成。集電環(huán)壓裝在轉(zhuǎn)子軸的一端并與轉(zhuǎn)子軸絕緣。磁場繞組的兩端分別焊接在兩個(gè)集電環(huán)上。兩個(gè)銅環(huán)分別與發(fā)電機(jī)后端蓋上的兩只電刷相接觸。當(dāng)兩只電刷與直流電源接通時(shí),磁場繞組中便有電流流過,并產(chǎn)生軸向磁通,使一塊爪極磁化為北極(即N極),另一塊爪極磁化為南極(即S極),從而形成6對(duì)相互交錯(cuò)的磁極,如圖1-17所示。

2. 定子的結(jié)構(gòu)

定子的功用是產(chǎn)生交流電。定子由定子鐵心與定子繞組組成,如圖1-18所示。定子鐵心由內(nèi)圓帶槽的環(huán)狀硅鋼片疊壓而成。

定子繞組為三相繞組,并按一定規(guī)律對(duì)稱安放在定子鐵心槽內(nèi)。繞制三相繞組的要求是:使三相繞組產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位互差120°電角度的三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)。為此在繞制三相繞組時(shí),應(yīng)合理確定繞組的安放位置。當(dāng)采用星形聯(lián)結(jié)時(shí),定子繞組的展開圖如圖1-19所示。

三相繞組的連接方法有星形聯(lián)結(jié)(簡稱聯(lián)結(jié))和三角形聯(lián)結(jié)(簡稱△聯(lián)結(jié))兩種。當(dāng)采用聯(lián)結(jié)時(shí),三相繞組的3個(gè)末端X、Y、Z連接在一起,稱為中性點(diǎn),3個(gè)始端U、V、W作為交流發(fā)電機(jī)的輸出端。當(dāng)采用△聯(lián)結(jié)時(shí),一相繞組的始端與另一相繞組末端連接,共有3個(gè)接點(diǎn),這3個(gè)接點(diǎn)即為交流發(fā)電機(jī)的輸出端。

圖1-17 轉(zhuǎn)子的磁場

圖1-18 定子總成的結(jié)構(gòu)

1、2、3、4—繞組引線 5—定子鐵心

圖1-19 交流發(fā)電機(jī)定子繞組展開圖

交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極對(duì)數(shù)決定了三相定子繞組線圈的個(gè)數(shù)和定子鐵心的槽數(shù)。轉(zhuǎn)子上每對(duì)磁極必須對(duì)應(yīng)分布在定子鐵心槽中3個(gè)線圈的下面,以便產(chǎn)生三相交流電。定子線圈嵌入鐵心槽中用以切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的邊稱為有效邊,每個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊應(yīng)分別嵌入定子鐵心的兩個(gè)槽中,以便獲得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

3. 整流器的結(jié)構(gòu)

交流發(fā)電機(jī)整流器的作用是將三相定子繞組產(chǎn)生的交流電變換為直流電。整流器由整流二極管和二極管的散熱板組成。大眾與奧迪等轎車用整流器總成的結(jié)構(gòu)如圖1-20所示。整流器總成的形狀有長方形、馬蹄形、半圓形和圓形等,與定子總成的連接關(guān)系如圖1-21所示。

汽車交流發(fā)電機(jī)用整流二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理與普通工業(yè)用二極管基本相同,但其外形結(jié)構(gòu)有所不同。有的將二極管外殼錫焊到金屬散熱板上;有的將PN結(jié)直接燒結(jié)在金屬散熱板上,如圖1-22a所示;有的將二極管做成扁圓形焊在金屬散熱板上或夾在兩塊金屬板之間;有的壓裝在金屬散熱板上的二極管安裝孔中,如圖1-22c所示。這些二極管的顯著特點(diǎn)是工作電流大、反向電壓高。根據(jù)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 422—2000《機(jī)動(dòng)車用硅整流二極管》規(guī)定:ZQ50型二極管的正向平均電流為50A、峰值電流為600A、反向重復(fù)峰值電壓為270V、反向不重復(fù)峰值電壓為300V。

圖1-20 整流器總成的結(jié)構(gòu)

1— “B+”端子 2— “D+”端子 3—正整流板 4—電容器連接片 5—壓緊彈片 6—磁場二極管 7—整流二極管

圖1-21 整流器與定子總成的連接

圖1-22 二極管安裝示意圖

a)焊接式 b)電路圖 c)壓裝式

1—正整流板 2—負(fù)整流板

汽車交流發(fā)電機(jī)的整流二極管有正極管與負(fù)極管之分。一只普通交流發(fā)電機(jī)具有3只正極管和3只負(fù)極管。引出電極為二極管正極的稱為正極管,其上標(biāo)有紅色標(biāo)記;引出電極為二極管負(fù)極的稱為負(fù)極管,其上標(biāo)有綠色或黑色標(biāo)記。安裝二極管的鋁質(zhì)散熱板稱為整流板,安裝3只正極管的整流板稱為正整流板,安裝3只負(fù)極管的整流板稱為負(fù)整流板。

在正整流板上制有一個(gè)螺孔,稱為“輸出”端子安裝孔,螺栓由此從電刷端蓋引出,作為發(fā)電機(jī)的“輸出”端子,該端子為發(fā)電機(jī)的正極,標(biāo)記為“B”“B+”“A”或“+”。

4. 端蓋與電刷組件的結(jié)構(gòu)

端蓋的功用是支承轉(zhuǎn)子和定子總成,并用螺栓將轉(zhuǎn)子和定子等部件連接成為一個(gè)整體。

交流發(fā)電機(jī)的前、后端蓋均用鋁合金卷壓焊接或鑄造而成。因?yàn)殇X合金為非導(dǎo)磁材料,所以能夠減少漏磁,增大發(fā)電機(jī)的輸出功率,且有質(zhì)量輕、散熱性好等優(yōu)點(diǎn)。

前端蓋(驅(qū)動(dòng)端蓋)外側(cè)裝有風(fēng)扇和驅(qū)動(dòng)帶輪,由發(fā)動(dòng)機(jī)通過驅(qū)動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)子隨驅(qū)動(dòng)帶輪一同轉(zhuǎn)動(dòng)。通風(fēng)散熱依靠風(fēng)扇來完成,在前、后端蓋上制有通風(fēng)口,當(dāng)風(fēng)扇與驅(qū)動(dòng)帶輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),空氣便從進(jìn)風(fēng)口流入,經(jīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部再從出風(fēng)口流出,由此便將內(nèi)部熱量帶出,達(dá)到散熱目的。

后端蓋(電刷端蓋)上安裝有電刷組件。電刷組件由電刷、電刷架和電刷彈簧組成,如圖1-23所示。每臺(tái)交流發(fā)電機(jī)有兩只電刷。電刷用銅粉和石墨粉模壓而成,電刷架用酚醛玻璃纖維塑料模壓而成。電刷安裝在電刷架的孔內(nèi),借彈簧張力使電刷與集電環(huán)保持良好接觸。

圖1-23 電刷組件

1—電刷架 2、4—磁場端子 3—電刷與彈簧

汽車交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理和整流原理與電工學(xué)和電子學(xué)所述完全相同,故不贅述。

三、電子調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)原理

在汽車行駛過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)按固定的傳動(dòng)比驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨時(shí)都在發(fā)生變化,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速也隨之改變(變化范圍為0~18000r/min)。

電子調(diào)節(jié)器的功用是: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)的輸出電壓,防止輸出電壓過高而損壞用電設(shè)備,避免蓄電池過量充電。

(一)電壓調(diào)節(jié)原理與調(diào)節(jié)方法

由電工學(xué)可知,交流發(fā)電機(jī)空載輸出電壓U與其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EΦ成正比,而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EΦ與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n和每極磁通Φ成正比,即

式中 Ce——交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)。

由上式可見,當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí),要保持發(fā)電機(jī)輸出電壓恒定,就必須改變磁極磁通。因此,調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電壓的原理是:通過調(diào)節(jié)磁場電流來調(diào)節(jié)磁極磁通,使發(fā)電機(jī)輸出電壓保持恒定。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí),電壓調(diào)節(jié)過程如圖1-24所示。

當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n達(dá)到一定值(n=C=常數(shù))、其輸出電壓U達(dá)到調(diào)節(jié)電壓上限值U2時(shí),調(diào)節(jié)器開始進(jìn)行調(diào)節(jié)并使磁場電流If減小,磁通Φ減少,電動(dòng)勢(shì)EΦ下降,U隨之下降。

圖1-24 轉(zhuǎn)速一定時(shí)的電壓調(diào)節(jié)過程

當(dāng)輸出電壓降到調(diào)節(jié)電壓下限值U1時(shí),調(diào)節(jié)器又進(jìn)行調(diào)節(jié)并使磁場電流If增大,磁通Φ增多,電動(dòng)勢(shì)EΦ升高,輸出電壓隨之升高。

當(dāng)U再次升高到上限值U2時(shí),調(diào)節(jié)器重復(fù)上述調(diào)節(jié)過程,使發(fā)電機(jī)輸出電壓U在調(diào)節(jié)電壓上下限值U2U1之間脈動(dòng),從而保持平均電壓Ur不變。電壓調(diào)節(jié)過程表達(dá)如下:

各種調(diào)節(jié)器都是通過調(diào)節(jié)磁場電流使磁極磁通改變來控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓,電子調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)方法是:利用晶體管的開關(guān)特性,使磁場電流接通與切斷來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的磁場電流。

(二)電子調(diào)節(jié)器的基本電路

汽車交流發(fā)電機(jī)有內(nèi)搭鐵型與外搭鐵型之分,因此與之匹配使用的電子調(diào)節(jié)器也有內(nèi)搭鐵型與外搭鐵型兩類,下面以圖1-25所示外搭鐵型電子調(diào)節(jié)器的基本電路為例進(jìn)行說明。基本電路由信號(hào)電壓監(jiān)測電路、信號(hào)放大與控制電路、功率放大電路以及保護(hù)電路4部分組成。

圖1-25 外搭鐵型電子調(diào)節(jié)器的基本電路

電阻R1R2和穩(wěn)壓二極管VS構(gòu)成信號(hào)監(jiān)測電路。穩(wěn)壓二極管(簡稱穩(wěn)壓管)VS是傳感元件,一端連接晶體管VT1的基極,另一端接在分壓電阻R1R2之間,VS與晶體管VT1的發(fā)射結(jié)串聯(lián)后再與分壓電阻R1并聯(lián),從而監(jiān)測發(fā)電機(jī)電壓的變化,并控制晶體管VT1導(dǎo)通與截止。電阻R1R2串聯(lián)在交流發(fā)電機(jī)輸出端子B與搭鐵端子E之間,構(gòu)成一只分壓器,直接監(jiān)測發(fā)電機(jī)輸出電壓U的變化,從分壓電阻R1上取出發(fā)電機(jī)輸出電壓U的一部分作為調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)電壓,R1上的分壓為

由式(1-15)可見,發(fā)電機(jī)電壓U升高時(shí),分壓電阻R1上的分壓值升高;反之,當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓U下降時(shí),分壓值下降。

晶體管VT1和電阻R3構(gòu)成信號(hào)放大與控制電路,其功用是將電壓監(jiān)測電路輸入的信號(hào)進(jìn)行放大處理后,控制功率晶體管VT2導(dǎo)通與截止。電阻R3既是晶體管VT1的負(fù)載電阻,又是功率晶體管VT2的偏流電阻。晶體管VT1為小功率晶體管,接在大功率晶體管VT2的前一級(jí),起功率放大作用,也稱前級(jí)放大。

功率晶體管VT2通常采用達(dá)林頓晶體管構(gòu)成功率放大電路,VT2為NPN型大功率晶體管,串聯(lián)在磁場繞組與搭鐵端子之間,這是外搭鐵型調(diào)節(jié)器的顯著特點(diǎn)。磁場繞組的電阻為VT2的負(fù)載電阻。VT2導(dǎo)通時(shí),磁場電流接通;VT2截止時(shí),磁場電流切斷。因此,通過控制晶體管VT2導(dǎo)通與截止,就可改變磁場電流使發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定。

續(xù)流二極管VD構(gòu)成保護(hù)電路,其功用是防止磁場繞組產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)擊穿功率晶體管VT2而造成損壞。

(三)穩(wěn)壓管的工作條件

穩(wěn)壓管VS與晶體管VT1的發(fā)射結(jié)串聯(lián)后再與分壓電阻R1并聯(lián),所以當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓U高于或等于調(diào)節(jié)電壓上限值U2,即分壓電阻R1兩端的分壓值達(dá)到或超過穩(wěn)壓管VS的穩(wěn)定電壓Uw(穩(wěn)壓管正常工作時(shí),管子兩端保持不變的電壓值稱為穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓)與晶體管VT1發(fā)射結(jié)壓降Ube1(鍺管:Ube1=0.2~0.3V;硅管:Ube1=0.6~0.7V)之和時(shí),穩(wěn)壓管VS和晶體管VT1導(dǎo)通;反之,當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓U下降到調(diào)節(jié)電壓下限值U1,即分壓電阻R1兩端的分壓值低于穩(wěn)壓管VS的穩(wěn)定電壓Uw與晶體管VT1發(fā)射結(jié)壓降Ube1之和時(shí),穩(wěn)壓管VS和晶體管VT1截止,即穩(wěn)壓管的導(dǎo)通條件與截止條件為

(四)調(diào)節(jié)器的工作過程

電子調(diào)節(jié)器是利用晶體管的開關(guān)特性,將大功率晶體管作為一只開關(guān)串聯(lián)在發(fā)電機(jī)磁場電路中,根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出電壓高低,控制晶體管導(dǎo)通與截止來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)磁場電流,從而使發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定在規(guī)定范圍之內(nèi)。發(fā)電機(jī)輸出電壓的調(diào)節(jié)過程如下:

1)接通點(diǎn)火開關(guān)SW,發(fā)電機(jī)電壓U低于蓄電池電壓時(shí),晶體管VTl截止,晶體管VT2導(dǎo)通,磁場電流If接通,發(fā)電機(jī)他激發(fā)電,即磁場電流由蓄電池供給。

當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)SW接通,發(fā)電機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)速低,電壓U低于蓄電池電壓時(shí),蓄電池電壓經(jīng)點(diǎn)火開關(guān)SW加在分壓電阻R1R2兩端。由于發(fā)電機(jī)電壓低于調(diào)節(jié)電壓上限值,因此分壓電阻R1上的分壓值小于穩(wěn)壓管VS的穩(wěn)定電壓Uw與晶體管VTl發(fā)射結(jié)壓降Ube1之和,由穩(wěn)壓管的導(dǎo)通條件可知,VS處于截止?fàn)顟B(tài),VTl基極無電流流過也處于截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)蓄電池經(jīng)點(diǎn)火開關(guān)、電阻R3向晶體管VT2提供基極電流,VT2導(dǎo)通并接通磁場電流,其電路為:蓄電池正極→電流表A→點(diǎn)火開關(guān)SW→熔斷器F3→發(fā)電機(jī)磁場端子F1→發(fā)電機(jī)磁場繞組RF→發(fā)電機(jī)磁場端子F2→調(diào)節(jié)器磁場端子F→晶體管VT2→調(diào)節(jié)器搭鐵端子E→發(fā)電機(jī)搭鐵端子E→蓄電池負(fù)極。此時(shí)若發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),則其電壓將升高。

2)當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓上升到高于蓄電池電壓但尚低于調(diào)節(jié)電壓上限值U2時(shí),發(fā)電機(jī)自激發(fā)電,即磁場電流由發(fā)電機(jī)自己供給。

當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓高于蓄電池電壓但低于調(diào)節(jié)電壓上限值U2時(shí),VS與VTl仍然截止,VT2保持導(dǎo)通。此時(shí)磁場電路為:發(fā)電機(jī)定子繞組→正極管→發(fā)電機(jī)輸出端子B→點(diǎn)火開關(guān)SW→熔斷器F3→發(fā)電機(jī)磁場端子F1→發(fā)電機(jī)磁場繞組RF→發(fā)電機(jī)磁場端子F2→調(diào)節(jié)器磁場端子F→晶體管VT2→調(diào)節(jié)器搭鐵端子E→發(fā)電機(jī)搭鐵端子E→發(fā)電機(jī)負(fù)極管→定子繞組。

3)當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓隨轉(zhuǎn)速升高而升高到調(diào)節(jié)電壓上限值U2時(shí),VS、VT1導(dǎo)通,VT2截止,磁場電流切斷,發(fā)電機(jī)電壓降低。

當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓升高到調(diào)節(jié)電壓上限值U2時(shí),由穩(wěn)壓管導(dǎo)通條件可知,此時(shí)VS導(dǎo)通,其工作電流從晶體管VT1基極流入,并從VT1發(fā)射極流出。因?yàn)閂S的工作電流就是VT1的基極電流,所以VT1導(dǎo)通。當(dāng)VT1導(dǎo)通時(shí),VT2發(fā)射結(jié)幾乎被短路,流過電阻R3的電流經(jīng)VT1集電極和發(fā)射極構(gòu)成回路,VT2因無基極電流而截止,磁場電流被切斷,磁極磁通迅速減少,發(fā)電機(jī)電壓迅速下降。

4)當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓降到調(diào)節(jié)電壓下限值U1時(shí),VS、VT1截止,VT2導(dǎo)通,磁場電流接通,發(fā)電機(jī)電壓升高。

當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓降到調(diào)節(jié)電壓下限值U1時(shí),由穩(wěn)壓管截止條件可知,VS截止,VT1隨之截止,其集電極電位升高,發(fā)電機(jī)又經(jīng)R3向VT2提供基極電流使VT2導(dǎo)通,磁場電流接通,磁極磁通增多,發(fā)電機(jī)電壓重又升高。

當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓再次升高至調(diào)節(jié)電壓上限值U2時(shí),調(diào)節(jié)器重復(fù)3)、4)中的工作過程,將發(fā)電機(jī)電壓控制在某一平均值Ur不變。12V交流發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)電壓為(14.2±0.25)V;24V交流發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)電壓為(28.5±0.30)V。

在VT2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止瞬間,磁場繞組產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)(F端為正,B端為負(fù))經(jīng)二極管VD構(gòu)成放電回路,防止VT2擊穿。因?yàn)榉烹婋娏髁鹘?jīng)VD,所以VD稱為續(xù)流二極管。

電子調(diào)節(jié)器是利用晶體管的開關(guān)特性來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓,當(dāng)大功率晶體管截止時(shí),磁場電流被切斷,發(fā)電機(jī)僅靠剩磁發(fā)電,因交流發(fā)電機(jī)剩磁磁通很少,所以調(diào)節(jié)器的工作上限很高,調(diào)節(jié)范圍很大。

在使用中,外搭鐵型電子調(diào)節(jié)器只能與外搭鐵型交流發(fā)電機(jī)配用,內(nèi)搭鐵型電子調(diào)節(jié)器只能與內(nèi)搭鐵型交流發(fā)電機(jī)配用。否則交流發(fā)電機(jī)的磁場繞組將與電子調(diào)節(jié)器的大功率晶體管并聯(lián)連接,磁場繞組將無電流流過,發(fā)電機(jī)將只靠剩磁發(fā)電而不能正常輸出電壓。

四、8管交流發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)

在普通交流發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上加裝2只整流二極管,即可組成8管交流發(fā)電機(jī)。連接在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)N與輸出端B以及與搭鐵端E之間的2只整流二極管,稱為中性點(diǎn)二極管,如圖1-26中VD7、VD8所示。8管交流發(fā)電機(jī)的顯著特點(diǎn)是能夠提高輸出功率,原理如下。

當(dāng)中性點(diǎn)的瞬時(shí)電壓uN高于輸出電壓平均值U時(shí),二極管VD7導(dǎo)通,從中性點(diǎn)輸出的電流如圖1-26中箭頭方向所示。其路徑為:定子繞組→中性點(diǎn)二極管VD7→輸出端子B→負(fù)載和蓄電池→負(fù)極管→定子繞組。

當(dāng)中性點(diǎn)瞬時(shí)電壓uN低于0V(搭鐵電位)時(shí),二極管VD8導(dǎo)通,流過中性點(diǎn)二極管VD8的電流如圖1-27中箭頭方向所示。其路徑為:定子繞組→正極管→輸出端子B→負(fù)載和蓄電池→中性點(diǎn)二極管VD8→定子繞組。

圖1-26 中性點(diǎn)瞬時(shí)電壓uN高于輸出電壓U時(shí)的電流路徑

圖1-27 中性點(diǎn)瞬時(shí)電壓uN低于0V時(shí)的電流路徑

由此可見,只要在中性點(diǎn)處連接兩只整流二極管,就可利用中性點(diǎn)輸出的交流電壓來增加交流發(fā)電機(jī)的輸出電流,如圖1-28所示。試驗(yàn)表明,在不改動(dòng)交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的情況下,加裝兩只整流二極管后,當(dāng)發(fā)電機(jī)中高速(發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過2000r/min,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大約超過800r/min)時(shí),其輸出功率與額定功率相比就可增大11%~15%。

圖1-28 發(fā)電機(jī)輸出電流比較

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