汽车发电机的工作原理图解（汽车发电机工作原理深度专业图解分析）

你真的了解汽车发电机的工作原理吗？汽车发电机是汽车的主要电源，其作用是在发动机正常运转时(怠速以上)，为所有用电设备(起动机除外)供电，并为蓄电池充电。在普通交流发电机三相定子绕组的基础上，通过增加绕组匝数和引出端子，增加一套三相桥式整流器。低速时由原边绕组和增边绕组串联输出，高速时仅由原边三相绕组输出。

汽车发电机的工作原理

整体式交流发电机工作原理：当外电路通过电刷给励磁绕组通电时，产生磁场，将爪极磁化成N极和S极。当转子旋转时，定子绕组中的磁通量交替变化。根据电磁感应原理，在定子的三相绕组中产生交变感应电动势。这就是交流发电机的发电原理。原动机(即发动机)拖动DC励磁的同步发电机转子，以n(转/分)的速度旋转，使三相定子绕组感应出交流电势。如果定子绕组连接到电力负载，电机将有交流电源输出，通过发电机内部的整流桥转换成DC电源，并从输出端输出。交流发电机分为两部分：定子绕组和转子绕组。三相定子绕组按电角度相差120度分布在外壳上，转子绕组由两个极爪组成。当转子绕组与DC连接时，它被激励，两个极爪形成N极和S极。磁力线从N极开始，通过气隙进入定子铁芯，然后返回相邻的S极。一旦转子旋转，转子绕组就会切割磁力线，在定子绕组中产生相互相差120度的正弦电动势，即三相交流电，通过二极管组成的整流元件转换成直流电输出。当开关闭合时，电池首先提供电流。电路为：蓄电池正极充电指示灯调节器触点励磁绕组接地蓄电池负极。这时候充电指示灯会亮，因为有电流流过。但是，发动机启动后，随着发电机转速的增加，发电机端电压也在增加。当发电机的输出电压等于蓄电池电压时，发电机“B”端和“D”端的电位相等。此时充电指示灯熄灭，是因为两端电位差为零。表示发电机一直正常工作，励磁电流由发电机自身提供。发电机中三相绕组产生的三相交流电动势经二极管整流后，输出直流电给负载供电，给蓄电池充电。

汽车发电机原理原理图专业课一、发电机功能

发电机是汽车的主电源，其作用是在发动机正常运转(怠速以上)时，向所有用电设备(除起动机外)供电，并给蓄电池充电。

二、发电机分类

汽车发电机可分为DC发电机和交流发电机。由于交流发电机在许多方面优于DC发电机，DC发电机已被淘汰。目前所有的汽车都使用交流发电机，按照不同的分类方法分为以下几类：

1.根据整体结构，分为五类。

(1)普通交流发电机(使用时带有电压调节器的发电机)示例JF132 (EQ140)

说明

(2)整体式交流发电机(发电机和调节器做成一个整体式发电机)例如别克轿车的发动机配有CS发电机(包括CS-CS—121、CS—130-130和CS-144)，如图所示：

(3)带泵交流发电机(汽车制动系统安装真空增压泵的发电机)例JFZB292发电机。

(4)无刷交流发电机(无刷发电机)示例JFW1913

(5)永磁交流发电机(带永磁磁极的发电机)

2.根据整流器的结构，它分为四猫

(4)11管交流发电机JFZ1913Z示例(奥迪和桑塔纳使用)

3.根据磁场绕组的接地形式，分为两类。

(1)内接地交流发电机磁场绕组的一端(负极)直接接地(与外壳相连)。

(2)外接地交流发电机磁场绕组的一端(负极)连接到调节器，通过调节器后接地。

三、交流发电机型号

根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-93 《汽车电器设备产品型号编制方法》，汽车交流发电机的型号组成如下：

(插图未命名)

1.乘积码

产品代码用中文字母表示，例如JF——普通交流发电机JFZ——整体式交流发电机JFB——带泵交流发电机JFW——无刷交流发电机。

2.电压等级代码

电压等级代码由阿拉伯数字表示。例如，1代表12V系统，2代表24V系统，6代表6V系统。

3.当前等级代码

当前等级代码也用阿拉伯数字表示，其含义如下表所示：

表2-1当前等级代码

4.设计序列号

设计序号用1 ~ 2位阿拉伯数字表示，表示产品设计的顺序。

5.变形代码

交流发电机将调整臂的位置作为变形代码。从驱动端看，调节臂在左边用Z表示，在右边用Y表示，在中间没有标记。

注：进口发电机不符合上述标准。

汽车发电机原理专业课(2)

一、交流发电原理

交流发电机的发电原理如图2-2所示。

图2-2交流发电机发电原理

1.发电机内部有一个由发动机驱动的转子(旋转磁场)。

2.磁场外有一个定子绕组，有三组线圈(三相绕组)，三相绕组之间相隔120度。

3.当转子旋转时，旋转磁场使固定的电枢绕组切割磁力线(或改变通过电枢绕组的磁通量)而产生电动势。

(1)定子三相绕组感应电动势的大小为：

式中：Em——每相最大电动势。

-电角速度

F-交流电动势的频率(作为转速的函数)

p磁极对数

N-发电机转速(转/分)

e——每相电动势的有效值

(2)定子各相电动势的有效值

K-绕组系数(与发电机定子绕组的绕制方法有关)

每个项目n圈(圈数)

-每极磁通量(Wb)

Ce-电机的结构常数

(3)交流电动势波形

因此，交流电动势的幅度是发电机速度的函数。因此，当转速n变化时，三相电动势的波形是频率和幅度可变的交流波形。

4.定子三相绕组的连接

定子三相绕组有两种连接方式。

(1)星形连接

il=II L-线电流I-相电流

(2)三角形连接

0UL=U

二、整流原理

在交流发电机定子的三相绕组中感应出交流电，由六个二极管组成的三相桥式整流电路将交流电转换成直流电。二极管具有单一导电性。当向二极管施加直流电压时，二极管导通，当向二极管施加反向电压时，二极管关断。二极管的导通原理如下：

1.二极管传导的原理

当三个二极管的负端连接时，正端电位最高的一个导通；

当连接三个二极管的正极时，负极电位最低的一个导通。

2.精馏过程分析

有关桥式整流器电路和电压波形，请参见。

桥式整流电路和电压波形

(1)整流期间二极管导通条件：

对于三个正极管(D1、D3、D5正极接定子绕组始端)，在某一时刻，电压最高的正极管导通。

(2)对于三个负极管(D2、D4、D6)，电压最低的负极管在某一时刻导通。

但是总有两个管同时导通，一个正管一个负管。

(2)整改过程

看看下面的动画(动画1)

三相桥式整流电路中的二极管依次导通，使负载两端R

有些发电机有中性点端子，如图2-4所示，从三相绕组的中性点引出，标为“N”。输出电压为UN，称为中性点电压。

图2-4带中心抽头的交流发电机

中性点电压的瞬时值为三次谐波电压，中性点电压的平均值为发电机输出电压的一半(平均值)，即：

UN=UB/2

带中性端子的发电机可以使用中性电压来控制各种用途的继电器。

有些发电机没有中性点端子，但它们也充分利用了中性点电压(如李霞和桑塔纳发电机)。这些发电机在中性点接两个整流二极管，与三相绕组的六个整流二极管一起输出，可以提高发电机功率。其工作原理见本章第三节。

汽车发电机原理专业课(三)

一、6管式交流发电机的结构

交流发电机一般由转子、定子、整流器和端盖组成。

JF132交流发电机装配图见图2-5a。

JF132交流发电机的结构图如图2-5b所示。

JF132交流发电机的结构图如图2-5c所示。

(1)转子

转子的功能是产生旋转磁场。

转子由爪极、磁轭、磁场绕组、滑环和转子轴组成，如图2-6所示。

两个爪极压装在转子轴上，每个爪极有六个喙形磁极，磁场绕组(转子线圈)和磁轭安装在爪极的空腔内。

集电环由两个相互绝缘的铜环组成。集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端连接。

当两个滑环通上直流电(通过电刷)时，磁场绕组中就会有电流流动，产生轴向磁通，使一个爪极被磁化成N极，另一个爪极被磁化成S极，这样就形成了六对交替的磁极。当转子旋转时，形成旋转磁场。

交流发电机的磁路是：磁轭N极转子和定子之间的气隙定子定子和转子之间的气隙S极磁轭。参见图2-7。

(2)定子

定子的功能是产生交流电。

定子由定子铁芯和定子绕组组成。参见图2-8A。

定子铁芯由内圈带有凹槽的硅钢片组成，定子绕组的导线嵌在铁芯的凹槽内。

定子绕组有三相，三相绕组可以星形连接或三角形连接(大功率)产生三相交流电。

三相绕组必须按照一定的要求绕制，这样才能获得同频、等幅、相差120的三相电动势。

1.每个线圈的两个有效边之间的距离应该等于一个磁极所占据的空间。

2.每个相绕组的相邻线圈的起始边缘之间的距离应该等于一对磁极所占据的距离或其倍数。

3.三相绕组的起始边应相隔2 120o电角度(一对磁极所占空间为360o电角度)。

示例：国产JF13系列交流发电机三相绕组的绕组见图2-8B。

结构参数如下：磁极对数p 6对

定子槽数量z 36槽

定子绕组相数m 3相

n每线圈13匝。

绕组连接方式y型连接

国产JF13系列交流发电机中，一对磁极占用6个槽的空间位置(每个槽的电角度为60o)，一个磁极占用3个槽的空间位置，所以每个线圈的两个有效边之间的位置间隔为3个槽，每相绕组相邻线圈的起始边之间的距离为6个槽。三相绕组起始边缘之间的相互间隔可以是2槽、8槽和14槽。

(3)整流器

交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变成直流电，

6管交流发电机的整流器是由6个硅整流二极管组成的三相全波桥式整流电路，6个整流管分别压装(或焊接)在两块板上。

1.汽车用硅整流二极管的特性

(1)工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A；

(2)反向电压高，具有反向重复峰值

将阳极管安装在一个铝制散热器板上，称为阳极整流板；将负极管安装在另一个铝制散热器板上，称为负极整流板。负极整流板也可以用发电机后盖代替。参见图2-10。

正极整流板上有一个输出端子B(发电机的输出端)。

负极整流板直接接地。负极整流板必须与外壳连接。

整流板有马蹄形、矩形和半圆形等不同形状，如图2-11所示。

(4)端盖

端盖一般分为两部分(前端盖和后端盖)，用来固定转子、定子、整流器和电刷组件。端盖一般采用铝合金材质，可以有效防止漏磁，散热性能好。

后端盖上设有由刷子、刷柄和刷簧组成的刷子组件。电刷的作用是通过滑环将电源引入磁场绕组。参见图2-12。

磁场绕组(两个电刷)与发电机的连接方式不同，使得发电机分为内部接地型和外部接地型两种。

1.内接地发电机：磁场绕组负极电刷直接接地(直接与外壳相连)的发电机。参见图2-13a。

2.外部接地发电机：带有两个与外壳绝缘的磁场绕组电刷的发电机。参见图2-13b。

外部接地发电机磁场绕组的负极(负刷)连接到调节器，然后接地。

二、8管式交流发电机

8管交流发电机(如李霞汽车)和6管交流发电机的基本机理是一样的，不同的是整流器有8个硅整流二极管，其中6个构成三相全波桥式整流电路，2个是中性点二极管，1个正管接在中性点和正极之间，1个负管接在中性点和负极之间。中性点电压的全波整流。(参见图2-14)

试验表明，带中性二极管的交流发电机在不改变结构的情况下，可使发电机功率提高10% ~ 15%。

中性二极管提高发电机功率的原理：

交流发电机的中性点电压是三次谐波，随着发电机转速的增加，中性点三次谐波电压也增加。参见图2-15。

当中性点电压的瞬时值高于三相绕组的最高值时，中性点正管导通外部输出电流；电流回路为：中性点中性点正管负载 a负管定子绕组中性点。见动画2。

当中性点电压的瞬时值低于三相绕组的最低值时，中性点的负极管导通外部输出电流；电流回路：中性点定子绕组 a正管负载中性点负管中性点。参见动画2

由于中性点参与对外输出，可以提高输出功率。

三、9管式交流发电机(日系车应用广泛)

9管交流发电机的基本结构与6管交流发电机相同，区别在于整流器。9管交流发电机的整流器是由6个大功率整流二极管和3个小功率励磁二极管组成的交流发电机。

其中，六个大功率整流二极管组成三相全波桥式整流电路，为外部负载供电。

三个小功率二极管和三个大功率阴极管也组成三相全波桥式整流电路，为发电机磁场供电。因此，三个小功率管被称为激励二极管。

9管交流发电机的电路见图2-16。

充电指示灯的功能在下一节具体介绍。

四、11管式交流发电机(如桑塔纳汽车发电机)如图2-17所示。

11管交流发电机的整流器由8个大功率整流二极管(包括2个中性二极管)和3个磁场二极管组成。其他结构与6管交流发电机相同。

五、无刷交流发电机

因为没有电刷和滑环，所以不会出现因电刷和滑环磨损、接触不良而导致励磁不稳定或发电机无法发电等故障；同时工作时没有火花，也减少了无线电干扰。

无刷交流发电机可分为爪极式、励磁机式和永磁电机式

两个爪极中只有一个直接固定在电机的转子轴上，另一个爪极通过无磁耦合环固定在前一个爪极上。当转子转动时，一个爪极带动定子中的另一个爪极一起转动。当直流电通过磁场绕组时，爪极被磁化，形成旋转磁场。磁路如图2-18所示。

2.优势

(1)结构简单，维护方便，运行可靠。

(2)不存在电刷与滑环接触不良导致的发电不稳定或故障。

3.不足之处

(1)爪极之间的连接工艺困难。

(2)随着磁路中间隙的增大，在输出功率相同的情况下，需要增大发电机的励磁电流。

(2)励磁机无刷交流发电机如图2-19所示。

图2-19所示为德国博世公司生产的带励磁机的无刷交流发电机。其实就是基于一个爪极三相交流发电机加上一个专门为它励磁的小型硅整流交流发电机，叫做励磁机(图中4、5、6)。励磁机的磁场绕组是固定的，而三相绕组是旋转的。当发电机旋转时，在励磁机转子4的三相绕组中感应出三相交流电，该交流电在发电机中经过二极管整流后转换成直流电，并直接供给爪极三相交流发电机的磁场绕组15，用于励磁发电。

这种无刷发电机的优点是磁路中没有额外的气隙，所以漏磁小，输出功率高，但结构复杂。

(3)永磁无刷交流发电机

这种发电机与普通发电机的区别在于，转子部分——采用永磁体作为转子磁极产生旋转磁场，不仅省去了电刷和滑环，还省去了磁场绕组和爪极。结构简单可靠，使用寿命长。

转子常用的永磁材料有铁氧体、铬镍钴、稀土钴、钕铁硼等。

因为转子是永磁结构，所以旋转磁场的强度是恒定的，不可调节。因此，不可能通过调节器控制磁场电流来调节发电机的输出电压。为了解决调压问题，可将调压器与三相半控桥式整流器相结合，使发电机的输出电压不随转速的大幅度变化而变化。

图2-20是永磁发电机的电压控制示意图。三个共阳极硅二极管VD1、VD2、VD3和三个共阴极晶闸管VT1、VT3组成三相半控桥式整流电路。另外，由硅整流二极管VD1~VD6组成的三相全波整流电路为晶闸管控制极提供触发电压，该触发电压接在调压器的一个触点上，另一个触点接在晶闸管控制极上。调压器的线圈并联在三相半控桥的输出端。电压控制原理如下：

低速时，触点K闭合，晶闸管控制极被正向触发电压导通。当速度达到一定值时，整流桥可以向蓄电池和负载提供全波整流电压。当整流输出电压随着转速的增加上升超过额定电压时，触点K断开(由于线圈吸力增加)，晶闸管因正向触发电压损失而关断，因此整流输出电压下降。当整流电压下降到一定值时，调压线圈中的电流减小，吸力减小，使K闭合，触发三个晶闸管再次导通，使整流输出电压再次上升。如此反复，输出电压可控制在规定范围内。目前，接触式调节器已被电子或计算机控制的调节器所取代。

永磁交流发电机的优点如下：

1.体积小、重量轻、结构简单、维修方便、使用寿命长。比如750W的钛铁硼永磁发电机，重量相当于350W的普通交流发电机。转子上除了轴承没有其他磨损部件，有通风孔，冷却散热好，所以使用寿命可以提高两个以上

6.由于永磁体的磁导率接近空气，电枢反应磁阻增大，因此感应电势的非正弦畸变减小，输出功率增大。

六、带泵的交流发电机

带泵的交流发电机和普通交流发电机一模一样，不同的是转子轴很长，伸出后端盖。外花键与真空泵转轴的内花键连接，带动真空泵与发电机转子同步旋转，对汽车制动系统中的真空缸抽真空，为制动系统的真空增压器提供真空源。主要用于没有真空源的柴油机(汽油机可以直接从进气歧管获得真空)。制动时，由于节气门几乎关闭，进气歧管内形成高真空，而柴油机没有节气门)。国产JFB2525带泵交流发电机外观如图2-21所示。

七、汽车双整流发电机

双整流发电机是一种新型的交流发电机，大大提高了普通交流发电机的低速充电性能和高速最大功率输出，并且不增加更复杂的控制电路，因此不增加充电系统的故障率。

1.结构原理

如图2-22所示。在普通交流发电机三相绕组的基础上，增加绕组匝数，引出端子，增加一套三相桥式整流器。低速时由原边绕组和增边绕组串联输出，高速时仅由原边三相绕组输出。运行中高速和低速供电回路的转换是自动的，不增加任何机电控制装置。其工作原理分析如下：

在低速范围内，由于发电机的低速和三相绕组的串联输出，提高了发电机的输出电压，大大改善了发电机的低速充电性能。在高速范围内，随着发电机转速的提高，串联三相绕组电感增大，内部压降增大，电枢反应加强，使输出电压降低。此时原三相绕组A、B、C由于内部压降小，感应电流相对较大，保证了高速时的功率输出。

2.双整流发电机的优点是：

(1)既降低了发电机的充电速度，又保证了高速大电流输出，提高了发电机的有效功率。与普通发电机相比，双整流发电机最低充电速度降低200-300 r/min，低速时发电机输出电流可达10 a。额定电压和额定电流下的转速不大于2500转/分。

(2)结构简单，运行可靠。只是在定子槽中增加了绕组匝数，增加了一套三相桥式整流器。

八感应器交流发电机

感应子交流发电机也是无刷交流发电机，由定子、转子、整流器和外壳组成。它的转子由齿轮状钢片铆接而成，钢片上有10多个沿圆周均匀分布的齿形凸极，但没有磁场绕组。磁场绕组和电枢绕组都放置在定子槽中，如图2-23所示。

当向磁场绕组3施加直流电时，在定子芯1中产生固定磁场(右上和左下是S极；左上右下为n极)。因为转子4的凸齿部分的磁通量容易通过，所以磁感应强度最高，从而形成磁极。但是转子的每个齿没有固定的极性。当它面对定子N极时，就是S极，当它面对S极时，就是N极。

当转子齿在恒定磁场中旋转时，齿面对定子齿时磁通最大，转子槽面对定子齿时磁通最小。因此，当转子旋转时，在定子齿中产生脉动磁通量，并且在定子绕组中感应出交变电动势。电枢绕组以某种方式连接并整流以获得直流电。

感应交流发电机电枢绕组交流电动势的频率始终等于Zn/60(Z为转子齿数，n为转子转速)，与磁铁形成的极数无关

将电源引入磁场绕组产生磁场称为励磁，交流发电机的励磁方式有自激和他激两种。

鼓励他人

发动机启动时，需要蓄电池为发电机提供磁场电流来发电。这种供给磁场电流的方式称为他激发电。

2.自激

随着转速的提高，发电机的电动势逐渐增大，可以输出到外界。一般在发动机怠速运转时，发电机可以对外供电。当发电机可以对外供电时，就可以自己供电给磁场绕组产生磁能。这种供给磁场电流的方式叫做自激。

因为交流发电机在发动机转速较低时不能自激发电，所以在发动机低速时采用自激。当发动机达到正常怠速时，发电机输出电压一般比蓄电池电压高1 ~ 2V给蓄电池充电。此时，交流发电机通过自激发电。

交流发电机的励磁电路如图2-24所示。

3.使用充电指示灯监控发电机的工作状态。

充电指示灯的功能

如图2-25所示，在一些充电系统电路中，连接有充电指示灯，用于：

(1)指出发电机是否有故障；

警告驾驶员停车后关闭点火开关。

(2)充电指示灯的工作原理如下：

发动机起动时，当发电机电压UD低于蓄电池电压时，整流二极管关断，发电机不能对外输出，由蓄电池提供磁场电流。路径是：电池点火开关充电指示灯调节器磁场绕组接地电池-。充电指示灯亮起

当发动机转速升至怠速及以上时，发电机应能正常发电并向外输出。此时发电机电压高于蓄电池电压，发电机自激。UB=UD，充电指示灯两端的电压降为零，灯熄灭。如果不灭，说明发电机有故障或者充电指示灯电路接地。

充电指示灯不仅能指示发电机的工作状态，还能在发动机停止后亮起(UD)，提醒驾驶员及时关闭点火开关；

二、交流发电机的工作特性

交流发电机的工作特点是转速范围大，一般汽油机的转速在1: 8左右，柴油机的转速在1: 5左右。因此，分析汽车交流发电机的特性必须以转速的变化为基础。交流发电机的特性有输出特性。空载特性和外部特性，其中输出特性最为重要。

1.输出特性

输出特性意味着发电机的端电压U是恒定的(12V系列交流发电机为14V，交流发电机为24V)

串联交流发电机规定为28V)，其输出电流与转速的关系是U=常数时I=f (n)的函数关系。图2-26显示了交流发电机的输出特性曲线。

从特性曲线I=f(n)可以看出：

(1)空载速度n1

当发电机转速小于某一值n1时，外部输出电流为零。当发电机达到额定电压并能输出电流时，最小转速为n1，称为空载转速。空载转速常被用作测试发电机性能的参数之一。

(2)最大电流Imax

发电机的输出电流容量随着转速的增加而增加，但曲线变得越来越平坦。当转速达到一定值时，无论转速增加多少，电流都不会增加，即一定结构的发电机最大输出电流Imax是有限的。这样，交流发电机本身就具有限制输出电流和防止过载的能力，也叫自保护能力。

交流发电机自限流的原理如下：

交流发电机的定子绕组有一定的阻抗Z，它由两部分组成：电阻R和电感XL，即

其中R——单相绕组的电阻；

XL——单相绕组的电感：

XL=2fL

其中L——单相定子绕组的电感；

感应电动势的频率；

P—— m

由于XL与n成正比，发电机定子绕组的阻抗z随着发电机转速的增加而增加。高速时，由于R与XL相比可以忽略不计，所以阻抗Z近似等于XL，定子阻抗Z与转速N成正比，其值较大，导致内部压降较大。另外，当定子电流增大时，由于电枢反应的增强，感应电动势也会减小。因此，当发电机转速增加，负载电流达到最大值时，输出电流几乎不随负载电阻的减小或转速的增加而增加。

(3)额定转速n2额定电流IA

发电机出厂时，空载转速和额定转速是通过试验规定的，并列出产品说明书。在使用过程中，可以通过检测这两个数据来判断发电机的性能。

当发电机达到额定电流IA时，转速为额定，图中用n2表示，额定电流一般设定为最大输出电流的2/3。

空载转速和额定转速是测试交流发电机性能的重要依据。表2-3显示了国产交流发电机的主要性能指标。

表2-2几种交流发电机的主要性能指标

交流发电机型号

额定电压(伏)

额定电流(a)

空载速度(转/分)

额定速度(转/分)

使用车辆类型

JFZ1913

JFZ1512

JFZ1918

JF1314ZD

14

14

28

14

90

55

27

25

1050

1050

1150

1000

6000

6000

5000

3500

桑塔纳汽车

广州标致

切诺基CA1090

2.空载特性

空载特性是研究发电机空载运行时机端电压与转速的关系，即I=0时U=f(n)的曲线，如图2-27所示。

3.外部特征

外特性是研究发电机转速不变时，即n-=常数，U=时，端电压与输出电流的关系

f(I)的曲线如图2-28所示。

从外特性曲线可以看出发电机电压受负载影响的程度：如果发电机在高速运行时突然失去负载，发电机电压会突然升高，从而导致发电机、调节器等内部电子元件击穿的危险。

汽车发电机原理专业课(5)

交流发电机电压调节器

由于交流发电机转子由发动机通过皮带驱动，发动机与交流发电机的速比为1.7 ~ 3，交流发电机转子的转速变化较大，会造成交流发电机的输出电压变化较大，不能满足汽车电器设备的工作要求。为了满足电气设备恒压的要求，交流发电机必须配有电压调节器，以保持其输出电压在发动机所有工况下基本恒定。

一、电压调节器的分类

1.交流发电机电压调节器可分为：

(1)联系调压器

接触式调压器应用较早。这种调节器触点振动频率低，机械惯性和电磁惯性大，调压精度低，触点容易产生火花，无线电干扰大，可靠性差，使用寿命短，已被淘汰。

(2)晶体管调节器

随着半导体技术的发展，晶体管稳压器被采用。其优点是：三极管开关频率高，无火花，调节精度高，重量轻，体积小，寿命长，可靠性高，无线电干扰小等。现在广泛应用于东风、解放以及很多中低档车。

(3)集成电路调节器

集成电路调节器除了具有晶体管调节器的优点外，还具有超微型的特点，安装在发电机内(也称内置调节器)，减少外部接线，提高冷却效果。现在在桑塔纳上广泛使用。奥迪等车模。

(4)计算机控制调节器

电脑控制调节器是目前汽车上使用的一种新型调节器。电负载检测器测得系统总负载后，向发电机电脑发出信号，再由发动机电脑控制发电机调压器及时开启和关闭磁场电路，可以可靠地保证电气系统的正常工作，使蓄电池充满电，降低发动机负荷，提高燃油经济性。如上海别克、广州本田等汽车发电机都采用了这种调节器。

2.电子调节器可分为：

(1)内部接地调节器：适合与内部接地交流发电机匹配的电子调节器称为内部接地调节器；

(2)外接接地调节器：适合与外接接地交流发电机匹配的电子调节器称为外接接地调节器。

在使用过程中，晶体管调节器最好使用汽车说明书中规定的调节器。如果换成其他型号，除标称电压等规定参数外，替代调节器必须具有与原调节器相同的接地形式，否则发电机可能因励磁回路不通而无法正常工作。对于集成电路调节器来说，它必须是特殊的，不可替代的。

二、调压器的调压原理

根据交流发电机的工作原理，我们知道交流发电机三相绕组产生的相电动势的有效值。

e==cen(V)

这里Ce是发电机的结构常数，n是转子转速，是转子的磁通量，也就是说交流发电机产生的感应电动势与转子转速和磁通量成正比。

当速度增加时，E增加，输出电压UB增加。当速度增加到一定值(高于空载速度)时，输出电压UB达到极限。如果发电机的输出电压UB不随转速增加而增加，只能通过降低磁通来实现。另外，磁通量与励磁电流If成正比，减小磁通量意味着减小励磁电流If。

所以交流发电机调节器的工作原理是，当交流发电机转速增加时，调节器通过降低交流发电机的励磁电流If来降低磁通量，使交流发电机的输出电压UB保持不变。

触点电压调节器通过打开和关闭触点以及打开和关闭磁场电路来改变磁场电流If的大小；晶体管调节器、集成电路调节器等。利用大功率晶体管的导通和关断来导通和关断磁场电路，从而改变磁场电流If的大小。

三、电子调节器的结构和工作原理

电子调节器的种类很多，电路也不一样，但一般都是整体封装，不能整体拆卸维修更换。

这里介绍电子调节器的基本电路。实际电路要复杂得多，但工作原理可以通过基本电路工作原理来理解。

1.外部接地电子调节器的基本电路

晶体管调节器也叫电子调节器。图2-29所示为外置接地电子调节器的基本电路：基本电路由三个电阻R1、R2和R3，两个晶体管VT1、VT2，一个齐纳二极管VS和一个二极管VD组成。

电阻器R3既是VT1的分压电阻器又是VT2的负载电阻器。

电阻器R1和R2形成一个分压器。分压器R1、R2上的电压为发电机电压UB，R1上的电压为：

VT2为大功率三极管(NPN型)，与发电机磁场绕组串联，起开关作用，用于接通和切断发电机励磁回路；

VT1是用于放大控制信号的低功率晶体管(NPN型);

VD是续流二极管；当磁场绕组由导通变为截止时(F端为-，B端为-)，通过二极管VD形成放电回路，防止晶体管VT2被击穿损坏。

稳压管VS是一个传感元件，串联在VT1的基极电路中，通过VT1的发射极结并联在分压电阻R1的两端，以传感发电机的输出电压。

UR1电压施加在稳压器VS上，R1的阻值确定如下：当发电机输出电压UB达到规定的调整值(例如桑塔纳为13.5-14。SV)，UR1电压正好等于稳压器VS的反向击穿电压.

2.外置接地电子节能器的工作原理。

(1)当点火开关SW接通，发电机电压UB小于电池电动势时，VT1断开，VT2接通，电池直接向励磁绕组供电。

磁场绕组电路是：

电池正极励磁绕组调节器F接线柱三极管VT2调节器E接线柱接地电池负极

发电机正极励磁绕组调节器F接线柱三极管VT2调节器e 接地发电机负极。

随着转速的增加，发电机电压继续增加。

(3)当发电机电压上升到等于调节上限U2时，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，磁场回路被切断，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

电阻器R1、R2的分压降低。当Ur1

当发电机电压上升到调节上限时，VT2将被切断，磁场回路被切断，输出电压下降。当它下降到或等于调节下限U1时，磁场电路接通，发电机电压上升，发电机输出电压被控制在一定范围内。

装有电子调节器的发电机输出电压的上限U2和下限U1之差很小，所以发电机输出电压的波动很小，加上电容的滤波，发电机的输出电压很稳定。

内部接地电子调节器的基本电路见图3-30。原理与外部接地类似。

四、电子调节器的应用示例

1.JFT 106晶体管稳压器

(1)应用

JFT106稳压器属于外接接地晶体管稳压器，其调节电压为13.8 ~ 14.6 V，可与14 V相比.750W外接接地九管交流发电机也可匹配14V外接接地六管交流发电机，功率小于1000W。

(2)外观

图2-31 ajft 106晶体管稳压器的外形图

图2-31a显示了解放CA1092汽车用JFT106晶体管调节器的外形。调节器有三个端子，分别是“+”、“F”和“I”，其中“+”端子接发电机的“f1”端子，“F”端子接发电机的“F2”端子，“I”端子接地。

(3)组成和原理

2-31b是JFT106晶体管稳压器的工作原理图，

JFT106晶体管稳压器电路与图2-33所示的电子稳压器基本电路相比，元件更多，但工作原理相同。

JFT106晶体管调节器元件的功能描述：

VT2、VT3接入复合管提高放大倍数，其作用与前面提到的基本电路中的VT2相同；

VT1、VD3、R5的功能与上面提到的基本电路相同；

R6、R7、R8为偏置电流电阻；

R4是正反馈电阻，可以提高晶体管的开关速度和使用寿命。

R1、R2、R3构成分压器，R3是调节电阻。

C1、C1是降频电容，可以降低晶体管的开关频率，提高晶体管的使用寿命；

VD1是VS1的温度补偿管；

VD2为分压二极管，防止VT误导2、 vt3；

VS2起到过压保护的作用，将发电机的输出电压限制在一定值，保护车上的电器设备不受瞬时过压II的损坏。

2.集成电路调节器

集成电路调节器，也称IC调节器，是将电路中的几个元件集成在同一块基板上，根据使用要求制成一个独立的电子芯片。集成电路调节器安装在发电机内部，形成一个完整的交流发电机。发电机外部有2或3个端子。

集成电路稳压器的工作原理与晶体管稳压器的工作原理完全相同。发电机的输出电压信号由电压调节器感应，发电机的励磁电流由三极管的开关特性控制，使发电机的输出电压保持恒定。

(1)集成电路调节器的检测电路

集成电路调节器根据分压器R1、R2检测点的不同分为“发电机电压检测电路”和“蓄电池电压检测电路”两种。

发电机电压检测电路如图3-32a所示。

分压器R1、R2从发电机输出端(D端)获取电压，稳压管VS上的电压

发电机电压检测电路的缺点：当发电机与蓄电池的连接电阻较大时，蓄电池的充电电压会较低，导致蓄电池充电不足。

电池电压检测电路图3-32b。

分压器R1、R2从电池的输出端得到电压，稳压器VS上的电压与电池的端电压成正比，所以这个电路叫做电池电压检测电路(检测点在电池上)。

电池电压检测电路的优点：直接检测电池的端电压来控制发电机的输出，可以保证电池的充电电压。

电池电压检测电路的缺点：当电池与发电机连接不可靠时，发电机就会失控。

(2)集成电路调节器的应用实例

图2-33a显示了天津李霞汽车发电机中使用的集成电路调节器的轮廓。发电机为整体式交流发电机，调节器为内置外部接地型。

调节器有F、P、E六个端子，通过螺钉直接与发电机连接，B端子通过螺母固定在发电机的输出端子“B”上，IG、L端子接线至调节器的外部接线插座。

图2-33b是李霞轿车调节器的电路连接图。

磁场电流控制：VT2是与磁场串联的大功率晶体管，集成ic控制VT2的开通和关断，从而控制磁场电路的开通和关断以及发电机电压。

充电指示灯：充电指示灯串联在VT1的集电极上，VT1 ON充电指示灯亮，VT1 OFF充电指示灯灭。集成电路中有一个控制VT1开启和关闭的电路。控制信号由P点提供，P点提供发电机单相电压的交流信号，其信号幅值可以反映发电机的输出电压。

当发电机输出电压低于电池电压时，IC中的控制电路打开VT1，充电指示灯亮；当发电机输出电压高于蓄电池电压时，IC中的控制电路关闭VT1，充电指示灯熄灭。

3.发动机计算机控制调节器

图2-34是广州本田雅阁直列4缸发动机发电机调节器的电路图。发电机整流器是八管的。调节器为内置外部接地型，由发电机电脑控制。

汽车电路中有一个负载检测器，检测电路中的总电流负载，并向计算机发出信号。调节器的端子C向计算机发送发电机电压信号。计算机根据这两个信号判断磁场回路是否应该接通或断开，并向FR端输出控制信号，驱动调节器的控制电路及时接通和断开磁场绕组回路，从而控制发电机的输出电压。

汽车发电机原理专业课(6)

交流发电机和调节器的使用和维护

一、使用交流发电机和调节器的注意事项

交流发电机和调节器结构简单，易于维护。如果使用正确，它们不仅故障少，而且使用寿命长。如果使用不当，会很快损坏。因此，在使用和维护时应注意以下几点：

1.电池的极性必须是负极接地，不能颠倒。否则会烧坏发电机或调节器的电子元件；

2.发电机运行时，不能用火检来检查发电机是否发电，否则会烧坏二极管；

3.当整流器接入定子绕组时，禁止用兆欧表或220V交流电源检查发电机绝缘；

4.发电机和蓄电池之间的连接应牢固。如果突然断开，会引起过电压损坏发电机或调节器的电子元件；

5.一旦发现交流发电机或调节器有故障，应立即修理，并及时排除故障，不得继续运行；

6.当交流发电机装有调节器时，交流发电机的电压等级必须与调节器的电压等级相同，交流发电机的接地类型必须与调节器的接地类型相同，且调节器的功率不得小于发电机的功率，否则发电机的输出功率将低于调节器的输出功率

8.调节器必须由点火开关控制。发电机停止转动时，应关闭点火开关，否则发电机磁场电路会一直开着，不仅会烧坏磁场线圈，还会造成蓄电池失电；

二、交流发电机和调节器的维护

交流发电机在使用中，应定期检查以下内容：

1.检查发电机传动皮带

(1)检查传动带外观：肉眼不应有裂纹或磨损，如有应更换。

(2)检查传动皮带的挠度：用100N的力压在皮带的两个驱动轮之间，新皮带的挠度约为5 ~ 10 mm，旧皮带的挠度约为7 ~ 14 mm.

2.检查电线连接

(1)接线是否正确；

(2)接线是否可靠；

(3)发电机输出端的连接螺钉必须带有弹簧垫。

3.检查运转时是否有噪音。

4.检查是否发电。

(1)观察充电指示灯熄灭情况：如果充电指示灯一直亮，说明发电机或调节器有故障，或充电指示灯线路有故障，应及时修理。

(2)用万用表DC电压档测量电压：在发电机不转动时测量蓄电池端电压，并记录下来。起动发动机，将速度提高到怠速以上，并测量蓄电池端子电压。如果能高于原记录，说明发电机能发电。如果测得的电压一直不上升，说明发电机或调节器有故障，应及时修理。

5.当发现发电机或调节器有故障时。

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