发电机电压调节器原理一文读懂

　　一、概述

　　发电机的电压也必然随着转速的变化而变化，这与用电设备和蓄电池充电要求电压恒定相矛盾。

　　因此，发电机必须具有调节电压的装置，以便当发电机转速变化时，自动调节发电机的电压，使电压保持一定或保持在某一允许范围内，以防发电机电压过高或者过低，烧坏用电设备，使蓄电池过充电或者使蓄电池充电不足。

　　交流发电机的硅二极管具有单向导电特性，有阻止反向电流作用，它决定了蓄电池不可能向发电机放电而出现逆电流，所以无需设置逆电流截断器；又因为交流发电机具有自身限制输出电流不超过最大值的能力，故也不必配用电流限制器，仅需要1个电压调节器。

　　二、电压调节器调压的基本原理

　　在发电机转速变化时，要使电压保持一定，只有相应地改变磁极的磁通，即当n增高时减少声使电压保持一定。而磁通声的大小取决于磁场电流，所以在转速变化时只要自动调节磁场电流就能使电压保持一定。电压调节器就是根据这一原理进行电压调节。

　　三、FT61型双触点式电压调节器

　　1．结构

　　

　　动触点在2个静触点中间形成一对常闭的低速触点K1，另一对常开的高速触点K2，能调节两级电压，故称为双级触点式。高速静触点与金属底座直接搭铁。对外只有点火（或“火线”、“电枢”、“A”、“S”、“+”）和磁场（或“F”）2个接线柱。

　　低速触点K1和加速电阻（助振电阻）R1、调节电阻（附加电阻）R2并联；高速触点K2与发电机激磁绕组并联；温度补偿电阻R3串人磁化线圈电路中。另外还有电磁铁芯，磁化线圈、活动触点臂衔铁，拉力弹簧等。

　　2．工作过程

　　1）闭合点火开关，发动机不发动或者低速运转时，发电机不转或者转速很低，调节器火线接线柱对地的电压小于14V，电流流人磁化线圈3产生的电磁力不能克服弹簧4的拉力。所以低速触点K1仍然闭合。

　　此时，由蓄电池向磁场绕组8提供励磁电流，称为他励。

　　他励电路为：蓄电池正极→电流表A→点火开关10→调节器火线接线柱S→静触点支架1→低速触点S1→衔铁2→磁轭5→调节器磁场接线柱F→发电机F接线柱→电刷和滑环→磁场绕组8→滑环和电刷→发电机“-”接线柱→搭铁→蓄电池负极。

　　发电机低速运转时，由于磁场电流由蓄电池供给，使转子磁场增强，于是电压很快升高。

　　2）发电机转速升高，当发电机电压高于蓄电池电压时，则磁场电流和磁化线圈中的电流均由发电机供给。

　　发电机自身向磁场绕组8提供励磁电流，称为自励。自励电流由发电机A端输出。

　　3）随着发电机转速升高，当发电机电压达到第一级调节电压14V时，磁化线圈3的电磁力增强，克服弹簧拉力，将衔铁2吸下，使K，打开，处于中间悬空位置。

　　此时磁场电路为：发电机正极A→点火开关10→调节器火线接线柱S→加速电阻R1→调节电阻R2→调节器F接线柱→发电机F接线柱→磁场绕组8→搭铁。

　　由于磁场电路中串人了R1、R2使磁场电流减小，发电机电压降低。

　　当发电机电压下降而略低于工作电压14V后，通过磁化线圈3的电流减小，电磁吸力减弱，S1在弹簧作用下重又闭合，R1、R2被短路，使磁场电流增加，发电机电压再度升高。

　　当发电机电压升至略高于工作电压14V时，S1又被打开，处于悬空位置，如此重复上述过程。发电机电压又降低。如此重复，S1不断振动，使发电机电压保持在一级调压值14V上工作。（）

　　4）发电机高速运转时，即使S1打开，串入R1、R2因其阻值较小，发电机电压仍会继续升高，此时电压升到二级调压值14.5V，因电磁吸力远远大于弹簧弹力，使S2闭合。S2闭合，磁场绕组的两端均搭铁而短路，于是发电机电压急剧下降。与此同时，磁化线圈吸力减小，衔铁又使活动触点处于悬空位置，S1、S2均打开，磁场电路中又串入R1、R2，电压到又升高。如此重复，S2不断振动开闭，使发电机电压保持在二级调压值14.5V稳定工作。

　　四、FT111型单触点式电压调节器

　　FT111型电压调节器是由上海实业交通电器有限公司生产的1种具有灭弧系统的单级触点式电压调节器，它可有效地克服普通单级触点式电压调节器触点易产生火花迅速烧蚀的缺点，适用于任何12V、300W～500W内搭铁交流发电机。其结构及线路如图2—18所示。

　　

　　FT111型电压调节器是在传统单级触点式电压调节器的基础上增加了1个由二极管VD、扼流线圈L2和电容C组成的VD—L、C触点灭弧系统。其灭弧原理可用图2—19说明。

　　

　　当发电机电压达到规定值时，磁化线圈L1使触点打开，于是调节电阻R2和加速电阻R1串入磁场电路，使磁场电流急剧减小，结果在磁场绕组中产生了很高的自感电动势，其感应电流可

　　通过二极管VD、扼流线圈L：构成回路，起到续流作用，保护了触点。另外，在触点两端通过L2并联一电容器，用来吸收自感电动势也减小了触点火花。

　　上述具有灭弧系统的单级触点式电压调节器的优点是：只有一对触点，调节容易；不仅减小T触点火花，使触点寿命延长且又减弱了无线电干扰；此外，当触点打开时，由于自感电流通过L2时退磁作用，因此，又加速了触点的闭合，使触点的振动频率提高。

　　汽车晶体管电压调节器原理

　　晶体管电压调节器是利用晶体管的开关作用，控制发电机励磁电路的通、断，在发电机转速发生变化时，调节励磁电路的电流，使发电机电压保持稳定。这种调节器没有触点，使用过程中无需保养和维护，结构简单，体积小，重量轻，目前已经逐步取代触点式调节器。

　　由1～两个稳压管、1～三个二极管、2～三个晶体管、若干个电阻、电容等元件组成。由印制电路板连成电路，外壳由薄而轻的铝合金制成，表面有散热片，外有3个接线柱，分别为“+“（或火线、电枢）接线柱，“-”（或搭铁）接线柱，“F”（或磁场）接线柱，分别与发电机的3个接线柱对应连接。

　　1、JFTl06型晶体管电压调节器

　　这种调节器为14V负极外搭铁，可以配用14V、750W的9管交流发电机，也适用于14V、功率小于1000W的6管发电机。调节电压为13．8～14．6V，图示为这种调节器的原理图：

　　

　　1．结构

　　电阻R1、R2、R3构成分压器，R4和稳压管VS2构成电压敏感电路，晶体管VTl与复合连接的晶体管VT2、VT3构成2个开关电路，开关控制由VTl承担。R4、R5、R6、R7是晶体管的偏置电阻，保证晶体管正常工作。

　　二极管VD3构成的自感电流闭合回路，保护了VT3管。

　　VD2为温度补偿二极管，用来［）减少温度对调节器调压值的影响。

　　二极管VD1接在稳压管VS2之前，当交流发电机端电压过高时，能限制稳压管电流不致过大而被烧坏。当发电机端电压降低时，二极管VD1能迅速截止，保证稳压管可靠截止。

　　R6是正反馈电阻，用来提高VT3的导通和截止的速度，使调节电压稳定。

　　电容器C1和C2用来降低的开关频率，减少功率损耗。

　　稳压管VS1接在发电机的输出端，当负载发生变化时，使调节电压保持稳定。

　　2．工作原理

　　接通点火开关，发动机起动点火前及点火后发电机电压低于调压值时，蓄电池电压经点火开关作用在分压器两端，稳压管VS2承受反向电压。由于蓄电池电压低于调压值，反向电压低于VS2的反向击穿电压，因此，此时VS2截止，晶体管VT1也截止，“b”点电位近似于电源电位，二极管VD2承受正向电压而导通，于是晶体管VT2、VT3也导通，接通了发电机励磁绕组的电路。其电路为：蓄电池“+”→点火开关→“F1”→励磁绕组→“F2”→调节器“F”接线柱→VT3的集电极→VT3的发射极一搭铁→蓄电池“-”极。

　　发动机转速逐步上升，发电机转速也随之上升。当发电机电压升高到规定值时，作用在分压器“a”点的电压，即稳压管VS2承受的反向电压，超过其反向击穿电压而被反向击穿导通，晶体管VT1也导通。VTl的导通使“b”电位降低，二极管VD2承受反向电压而褂止，使VT2、VT3也截止，切断了发电机的励磁电路，励磁电流中断，发电机磁场消失，发电机电压下降。当电压下降到调压值以下时，稳压管VS2又截止，于是VTl也截止，VT2、VT3又导通，发电机电压重新升高。这样反复循环，控制励磁电路的通断，使发电机在转速变化时，能保证发电机电压保持恒定。

　　2、JFTl26A型晶体管调节器

　　JFTl26A型晶体管调节器与天津大发微型汽车的交流发电机相配套，为内搭铁式。调节器中所有电子元件均焊接在印制电路板上，印制电路总成则固定在钢板冲制的盒内，装配后，盒内注满107硅橡胶。硅橡胶固化后，可起固定元件和散热作用。调节器的引线采用接线板结构，在其盒盖上有与接线板对应的“正极”，“磁场”，“负极”字样，其电路如图所示。

　　

　　该调节器由两只小功率PNP型晶体管V1，V2和一只大功率NPN型晶体管V3以及有关的一些阻容元件、二极管等组成。其中晶体管V2和V3接成复合管形式，相当于一只大功率NPN型晶体管以提高其放大倍数。