第二節　摩托車充電系統電路分析

一、磁鐵轉子式單相交流發電機充電電路分析

1.G76型磁鐵轉子式單相交流發電機充電電路

G76型磁鐵轉子式單相交流發電機充電電路主要由G76型交流發電機、硅整流器及蓄電池等組成，其電路結構如圖2-32所示。

1—G76型發電機；2—硅整流器；3—蓄電池；4—熔絲；5—點火開關；6—用電設備

（1）整流器的作用

在充電電路中，整流器的作用如下。

①將發電機所產生的交變電流變為直流電供蓄電池充電。

②發動機停止運轉或發電機輸出電壓低于蓄電池電壓時，防止蓄電池電流通過發電機放電。

（2）蓄電池的作用

在充電電路中，蓄電池（容量為6V 12A·h）作用如下。

①當發電機輸出電壓過高時，將多余的電能儲存起來。

②當發電機輸出電壓過低時，給用電設備供電。

③蓄電池利用本身的充放電功能，調節發電機與用電設備之間的不平衡。

2.本田C70型摩托車磁鐵轉子式單相交流發電機充電電路

本田C70型摩托車磁鐵轉子式單相交流發電機充電電路主要由交流發電機、硅整流器、蓄電池及照明開關等組成，其電路結構如圖2-33所示。

1—交流發電機；2—硅整流器；3—蓄電池；4—照明開關；5—點火開關；6—熔斷器；7—用電設備

起動發動機后，發電機定子內的三相繞組（A、B、C）同時產生感應電動勢。當照明開關撥向“白天”位置時，開關處于斷開狀態，這時有兩相繞組（B與C）的輸出被斷開，只有一相繞組（A）的輸出經整流器整流，給蓄電池充電及向用電設備供電；當照明開關撥向“夜間”時，開關處于接通狀態，此時三相繞組（A、B、C）互相并聯，發電機作最大限度的輸出。

這種電源系統，當負載發生變化時，只要撥動照明開關，就可調節發電機與負載的不平衡狀態，并且照明設備在夜間能獲得較滿意的照明效果。

二、磁電機充電電路分析

1.基本工作過程

發動機起動后，內裝永久磁鐵的飛輪隨曲軸旋轉并形成旋轉磁場，使穿過線圈的磁通量發生周期性變化，從而在感應線圈上產生交變感應電動勢。

若飛輪與感應線圈處于如圖2-34中1所示的兩磁極在線圈鐵芯的中心線上時，穿過該線圈的磁通量最大，但它隨時間的變化率為零，感應電動勢也為零。此后當飛輪每轉過一對磁極（四極飛輪轉過的角度為180°），穿過這組線圈的磁通量將按照余弦的規律變化一周，其感應電動勢按照正弦的規律變化一周。其他組感應線圈的相位由線圈所安裝的位置不同而滯后一機械角。

（1）～（5）—感應線圈中磁通量變化情況

實際上，由于飛輪轉速很快，磁極產生的磁場不是理想的均強磁場，所以，產生的感應電動勢呈現非正弦即脈沖的形式，如圖2-34所示。

點火電源線圈產生的感應電勢，向點火系統供電；照明線圈產生感應電勢，向照明系統供電；信號線圈產生的感應電勢，向蓄電池充電及信號系統供電。對于照明與信號線圈共用一個鐵芯并采取中間抽頭的磁電機，通常把向信號系統及蓄電池供電的輸出端稱為日間端，向照明系統供給電流的輸出端稱為夜間端。

2.磁電機充電電路組成

磁電機充電電路由磁電機信號線圈（也稱充電線圈）、整流器、蓄電池組成，其線路連接如圖2-35所示。

磁電機大多采用半波整流器（也有采用全波整流器的），即利用二極管的單向導電性，當磁電機信號線圈的輸出為正向時導通，負向時截止，使磁電機信號線圈的交變輸出變為單向脈沖直流電。

整流器是將單只二極管或兩只面結合型二極管按要求連接好后，采用電木壓塑成型或封裝固定在一個盒子里，陽極接磁電機信號線圈輸出端，陰極接蓄電池正極，整流后的電流一方面向蓄電池充電，另一方面向信號系統供給電流。

3.磁電機輸出電壓的調節

（1）磁電機輸出電壓的調節目的

由前述可知，磁電機的照明與信號線圈大多采用共用鐵芯、中間抽頭串接的形式。這種供電形式，當負載發生變化（照明設備為夜間使用，信號設備為白天及夜間短時使用），或者當發動機轉速發生變化時都會使磁電機的輸出電壓有較大的起落，直接影響蓄電池充電的正常工作及燈泡的照明效果，因此，對磁電機的輸出電必須進行調節。

（2）磁電機輸出電壓的調節方式

對于一些小排量摩托車，特別是輕便摩托車，只要選用較大容量的蓄電池，利用蓄電池本身的充放電作用，便可減緩磁電機的波動輸出，達到穩定電壓的目的。但是，一旦蓄電池失效，或者充電線路斷路，它的穩壓作用將隨之喪失，將燒毀燈泡及其他用電設備，因此，對于一些車速較高且需要充足照明的磁電機車輛，輸出電壓的調節勢在必行。

通常輸出電壓的調節方式有輸出分接式、電阻平衡式和電子調節式三種，電子調節式又有交流調節電路（半導體調壓式）和整流調節電路兩種。

4.輸出分接式調壓電路分析

輸出分接式就是根據不同使用狀態下對電量的不同要求，把感應線圈繞成日間及夜間用線圈，在負載發生變化（如打開或關掉前照燈）時，采用改變磁電機輸出端抽頭的方式，使蓄電池充電及信號設備有足夠的電壓。

（1）雅馬哈YB100型磁電機輸出分接式調壓電路

圖2-36所示為雅馬哈YB100型采用的輸出分接式調壓電路。當起動發動機后，磁電機中的日間蓄電池充電線圈1、夜間蓄電池充電及照明線圈2均產生交變電勢。當白天行駛時，點火開關扳至“白天”位置，S1—1接通，S2—1接通（空著）。日間蓄電池充電線圈1輸出的交變電流經整流器整流后，給蓄電池充電及給信號設備供電。當夜間行駛時，點火開關扳至“夜間”位置，S1—2接通，S2—2接通，夜間蓄電池充電及照明線圈2，一方面給照明設備供電，另一方面經整流器整流后給蓄電池充電及給信號設備供電。這組線圈匝數比較多（實際上為照明線圈與信號線圈匝數之和），輸出電壓較高，同時滿足夜間蓄電池充電及照明的需要。

1—日間蓄電池充電線圈；2—夜間蓄電池充電及照明線圈；3—點火開關；4—整流器；5—蓄電池

（2）本田CG125型磁電機輸出分接式調壓電路

圖2-37為本田CG125型采用的輸出分接式調壓電路。這種電路，磁電機照明與信號線圈有三個輸出端，即C1、C2、C3。在白天行駛時，照明開關（安裝在左方向把上）扳至“白天”位置，S1—1接通，S2—1接通，由C3端輸出經整流器整流后向蓄電池充電及向信號設備提供電流。在夜間行駛時，照明開關扳至“夜間”位置，S1—2接通，S2—1也接通，由C1端向照明設備提供電流，C2端向蓄電池充電及信號設備提供電流。

1—磁電機照明與信號線圈；2—照明開關；3—整流器；4—蓄電池

5.電阻平衡式調壓電路分析

電阻平衡式就是用電阻器代替照明系統負載，在照明負載變小時，將電阻器并入電路，使照明系統的總電阻（即消耗的功率）或照明系統負載改變前后的總電阻保持不變，達到穩定輸出的目的。

（1）鈴木AX100型磁電機電阻平衡式穩壓電路

圖2-38為鈴木AX100型采用的電阻平衡式穩壓電路。當起動發動機后，磁電機中的照明與信號線圈產生交變電動勢。白天行駛時，點火開關置于“白天”位置，S1—1接通，S2—1接通，信號線圈的輸出經整流后向蓄電池充電及向信號系統供電，照明線圈的輸出通過電阻器到地。夜間行駛時，點火開關置于“夜間”位置，S1—2接通，S2—2接通，照明線圈的輸出給照明系統供給電流（同時斷開電阻器）。

1—磁電機照明與信號線圈；2—蓄電池；3—整流器；4—點火開關；5—平衡電阻

這種穩壓電路中，電阻器的阻值約等于照明系統的總電阻。一般，實際選用的電阻值，應略高于理論計算值，如鈴木AX100理論值為1.1Ω，實際選用值為2Ω。

（2）鈴木A80型磁電機電阻平衡式穩壓電路

圖2-39為鈴木A80型采用的電阻平衡式穩壓電路。白天行駛時，點火開關S1—1接通，S2—2斷開，電阻器未接入照明電路。夜間行駛時，點火開關S1—2接通，S2—2接通。當照明負載變小（如關掉前照燈，開會車燈）時，則將電阻器并接于會車燈電路，保證會車燈電路的電壓不致過高。

1—蓄電池；2—磁電機照明與信號線圈；3—整流器；4—點火開關；5—變光開關；6—平衡電阻；7—會車燈

（3）鈴木TR125型磁電機電阻平衡式穩壓電路

圖2-40為鈴木TR125型采用的電阻平衡式穩壓電路，這種電路，不僅在白天行駛時，電阻器接入照明電路，而且在夜間行駛照明負載變小時，電阻器也接入照明電路。在白天行駛時，電阻器的接入使信號系統的電壓不致過高；在夜間行駛時，只有當照明負載變大（如打開前照燈）時，才斷開電阻器，保證前照燈具有較強的亮度。

6.電子調節式

（1）交流調節電路（半導體調壓式）

圖2-41為鈴木FA50型使用的交流調節器結構及電路，交流調節器與照明系統并聯連接。

①交流調節器　交流調節器由晶體三極管（VT）分壓式偏置電路及二極管VD1、晶閘管V等組成。二極管VD1的作用是對照明線圈產生的交變電流進行整流，使三極管VT只在半周工作。電阻R2和R1組成分壓電路。這兩個電阻取適當的值，就可使集電極（c）電壓與基極（b）電壓成一定比例。電阻R3是負載電阻，其兩端的電壓供給晶閘管作為控制極電壓。

②交流調節器工作原理　當起動發動機后，磁電機照明與信號線圈便產生交變電動勢。當照明線圈的輸出為正半周（a正b負）時，由于二極管VD1、VD2的陽極電位低于陰極電位不導通，三極管不工作，晶閘管也不工作，因此，此時電路中等于未并入交流調節器，照明線圈產生交變電流直接送至照明系統。當照明線圈的輸出為負半周（a負b正）時，感應電流經交流調節器殼體至二極管VD1、電容器C及電阻R2、二極管VD2、電阻R1形成回路給電容器C充電，使三極管進入工作狀態。電容器C兩端的電壓作為三極管基極電壓，經三極管放大，其集電極電壓作為晶閘管的控制電壓，此電壓隨發動機轉速的增高而增高。隨著發動機轉速的提高，當集電極電壓達到晶閘管觸發電壓值時，晶閘管迅速導通，使與之并聯的照明線圈輸出短接。于是，照明線圈的輸出電壓迅速下降，晶閘管的觸發電壓隨即降至觸發電壓額定值以下，恢復截止狀態。晶閘管截止后，照明線圈的輸出電壓又開始上升，交流調節器又重復上述工作，如此反復，使照明線圈的輸出控制在8.5V以下。

交流調節器中各元件是裝在一個帶散熱片的鋁殼體內，其開口用帶有石英粉填充劑的環氧樹脂封裝。殼體上有一固定孔，通過螺釘與車體固定搭鐵，底蓋上的插片與照明線圈輸出端相接。

（2）整流調節

①重慶·雅馬哈CY80型采用的整流調節器結構及電路特點　圖2-42為重慶·雅馬哈CY80型采用的整流調節器電路，它是在交流調節器的基礎上，又增添了一個直流調節器。

交流調節器由交流控制器及晶閘管V1組成，其作用是控制信號線圈的輸出電壓（原理與上述交流調節器的原理基本相同）。由于照明線圈輸出端是信號線圈中間的一個抽頭，因此在信號線圈輸出電壓受到控制的同時，照明線圈也受到了控制。直流調節器由直流控制器及晶閘管V2組成，其作用是利用晶閘管的單向導通性把信號線圈輸出的交流電變為直流電供給蓄電池及信號系統，同時晶閘管的導通與否，由直流控制器控制，把信號線圈向蓄電池的充電電流控制在一定的范圍。

這種調節電路，在發電機轉速不斷增高時，可把照明線圈的輸出電壓控制在6.7～7.7V的范圍內，把信號線圈的輸出電流（指蓄電池的充電電流）控制在2.5～3.5A的范圍內（指白天運行狀態）。

整流調節器中的各元件，也是封裝在一個帶散熱片的鋁殼體內，外部有三個導電插片，通過插座與外電路定位連接。殼體通過固定螺釘與車體搭鐵。

②鈴木GT200型采用的整流調節器結構與電路特點　圖2-43為鈴木GT200型采用的整流調節器電路。整流調節器由全波整流器和交流調節器組成。

當起動發動機后，磁電機中的感應線圈L1和L2便產生交變感應電動勢。線圈L1兩端的輸出，經全波整流器整流向蓄電池充電及向用電設備供電。線圈L1和L2串聯的輸出給前照燈供電。當輸出電壓過高時，由交流調節器控制。交流調節器與線圈L2相并聯，其工作過程如下。

當線圈L2輸出處于正半周（b正c負）時，感應電流自b端輸出流至電阻R1、R2，在兩電阻上產生電壓降。兩電阻接線點（M）的電位作為晶閘管V的觸發信號，通過二極管VD加在晶閘管的控制極上。此電位隨著發動機轉速的增高而增高。當M點電位達到晶閘管的觸發電壓值時，晶閘管即導通。晶閘管導通后使線圈L2的輸出短路，從而使照明電壓（a端）降低（此時全波整流也變為半波整流，蓄電池的充電電流也有所下降）。線圈L2被短路后，晶閘管又恢復截止狀態，照明電壓又開始上升。當M點電位再次達到晶閘管觸發電壓值時，晶閘管又迅即導通，如此反復，使照明電壓的正向輸出受到一定的限制。

當線圈L2輸出處于負半周（b負c正）時，晶閘管不工作（不導通），感應電流自c端輸出經電阻R2、R1到b端構成回路，但對線圈L2的輸出影響不大。

這種調壓電路，在發動機轉速不斷提高時，可將照明電壓控制在12V以內。

③本田250型采用的整流調節器結構及電路特點　圖2-44為本田250型采用的整流調節器電路。整流調節器由全波整流器和調壓器組成。

調壓器自蓄電池提取基準電壓，控制著內部開關電路對地的導通與斷開。當磁電機充電線圈的輸出較低時，調壓器不工作。此時，電路中相當于未接入調壓器，充電線圈的輸出經全波整流器整流向蓄電池充電，當充電線圈的輸出過高（指蓄電池端電壓過高）時，調壓器對地導通，充電線圈一輸出端被短接。此時，整流器的全波整流變為半波整流，向蓄電池的充電電流減小。蓄電池的充電電流減小，其端壓下降，調壓器又恢復截止狀態，整流器又恢復全波輸出。如此反復，使磁電機向蓄電池的充電電流穩定在一定的范圍。

照明設備（含前照燈和會車燈）由磁電機照明線圈供電，輸出電壓的高低由電壓調節器控制。

這種調節電路，能獲得較好的充電效果和照明效果。

三、三相交流發電機充電電路分析

隨著摩托車性能與功能的不斷提高，加之用電設備的數量也越來越多，需要體積小、質量輕而輸出功率更大的發電機作為電源來提供電能。因為如此，三相交流發電機被廣泛地用于大排量摩托車上。如本田350F、本田CB500、雅馬哈650以及長江750D等摩托車都采用這類發電機。

三相交流發電機的構造與單相交流發電機基本相似，區別在于三相交流發電機采用勵磁式磁極，定子內的感應線圈分為三組，分別向外輸出相位差120°的三相交流電。由于摩托車起動、照明、充電、信號等系統均用直流電，因此，需要有三相硅整流器與之配合使用，有的將硅整流器安裝在發電機上，所以這種發電機又稱為硅整流發電機。這種發電機還需要一個電壓調節器以控制電壓在限定值內。

1.整流調節器電路原理

整流調節器電路原理如圖2-45所示（以鈴木GS125/ES型摩托車為例），整流電壓調節器是由6只整流二極管組成1個三相全波橋式整流器，2只晶閘管和1個控制裝置組成一個調壓器。

2.發電機對蓄電池充電

起動發動機后，發電機定子內的三相繞組同時產生感應電動勢，照明開關控制了三相交流電的一相。摩托車在白天行駛時，當照明開關撥向“白天”位置時，照明開關處于斷開狀態，交流發電機只有兩相供電，且交流發電機產生的電壓低于調節器調節的電壓時，調節器不起作用，發電機產生的電流直接對蓄電池充電，充電電流的路徑如圖2-46所示。

3.電壓調節器調節蓄電池充電電壓

當發動機轉速開始增高時，發電機的轉速也開始增高，如圖2-47所示，電壓調節器A、B兩點之間的電壓隨之增大，使這個電壓達到控制裝置調節電壓（一般超過蓄電池額定電壓）或當這個電壓達到控制裝置調節電壓時，控制裝置給晶閘管提供觸發電壓，使晶閘管觸發導通，此時，電流從交流發電機流出，從A點到C點（見圖2-47），再流到交流發電機。在這種狀態下（即在內部調壓裝置形成“短路”狀態），發電機不向蓄電池充電。晶閘管導通后，發電機輸出電壓被晶閘管短路，不向蓄電池充電，但是發電機發出的是交流電，過一瞬間，A點電位會從正值變成負值，晶閘管仍從導通又變成截止，再次對蓄電池充電。

如此反復，使蓄電池的充電電壓保持恒定（一般在13.8～14.2V之間），避免蓄電池過度充電。

當摩托車在夜間行駛時，照明開關撥向“夜間”，照明開關處于接通狀態，前照燈、儀表燈、夜間行車尾燈等用電裝置工作，此時交流發電機三相繞組互相并聯，輸出三相交流電，發電機作最大限度的輸出，交流發電機輸出功率增大，以適應照明等車上負載增大的需要。如電壓超過規定值時，調節器也會調壓。