汽车发电机 介绍

第二单元汽车发电机

2-1 概述

发电机是汽车电器的主要电源，由汽车发动机驱动，在发动机正常工作时，发电机对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电以补充蓄电池在使用中所消耗的电能，汽车用交流发电机有不同的分类方法。

一、按结构分类

1．普通交流发电机(外装电压调节器式)

外装电压调节器式交流发电机在载货汽车和大型客车上应用较普遍，如东风EQ1090型载货汽车用JFl32型交流发电机，解放CAl091型载货汽车用JFl522A型交流发电机等。

2．整体式交流发电机(内装电压调节器式)

内装电压调节器式交流发电机多用于轿车，如一汽奥迪、上海桑塔纳等轿车用JFZl813Z 型交流发电机。

3．带泵交流发电机

带泵交流发电机多用于柴油车，在发电机后端带有真空制动助力泵，如JFBl712型交流发电机。

4．无刷交流发电机

即无电刷、滑环结构的交流发电机。如福建仙游电机厂生产的JFWl4X型交流发电机。

5．永磁交流发电机

即转子磁极采用永磁材料的交流发电机。

二、按磁场绕组搭铁方式分类

1．内搭铁式交流发电机

即磁场绕组的一端引出来形成磁场接柱，而另一端与发电机壳相连接，如东风EQl090 车用的JFl32型交流发电机。

2．外搭铁式交流发电机

即磁场绕组的两个端子都和发电机外壳绝缘，引出来形成两个磁场接柱，磁场绕组是通过调节器搭铁的，如解放CAl091型车用的JFl52D、JFl522A型交流发电机。

三、按装用的二极管数量分类

1、6管交流发电机

其整流器由6只硅二极管组成，这种型式应用最为广泛，如东风EQl090车用的JFl32型、解放CAl091型车用JFl522A、JFl52D型交流发电机等。

2、8管交流发电机

指具有两个中性点二极管的交流发电机，其整流器总成共有8只二极管，如天津夏利TJ7100、TJ7100微型轿车所用的UJFZl452型交流发电机。

3、9管交流发电机

指具有三个磁场二极管的交流发电机，其整流器总成共有9只二极管，如北京BJ1022 型轻型载重车用的JFZl41型交流发电机。

4、11管交流发电机

指具有中性点二极管和磁场二极管的交流发电机，其整流器总成共有11只二极管，如桑塔纳轿车用JFZl813Z型交流发电机。

2-2交流发电机工作原理

一、交流发电机的发电原理

如图2-8所示是交流发电机的工作原理图。

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，互相差120°电角度。交流发电机的磁路是：转子爪极的磁力线从转子的N极出发，穿过转子与定子之间很小的气隙进入定子铁心，最后又经过空气隙回到相邻的S极，并通过磁轭构成了磁回路。转子磁极呈鸟嘴形，可使定子绕组感应的交流电动势近似于正弦曲线的波形。

当转子旋转时，由于定子绕组与磁力线有相对的切割运动，所以在三相绕组中产生频率相同，幅值相等，相位互差120°电角度的正弦电动势为eA、eB和eC。三相绕组中电动势的瞬时值方程式为：

eA=Emsinωt=√2EΦsinωt(2-1)

eB=Emsin(ωt—120°)=√2EΦsin(ωt—120°)(2—2)

eC=Emsin(ωt—240°)=√2EΦsin((ωt—240°)(2—3)

式中，Em是每相电动势的最大值；EΦ是每相电动势的有效值；ω是电角速度(ω=2∏f)发电机每相绕组中所产生的电动势的有效值为

EΦ=√2∏KNfΦ(2—4)

式中，K是绕组系数(交流发电机采用整距集中绕组K=1)；N是每相绕组的匝数；f是感应电动势的频率(Hz)；Φ是每极磁通(Wb)。

感应电动势的频率f(每秒交变次数)与发电机的转数n(转／分)及磁极对效P有关，在p对磁极的发电机中，转子每转一转，电动势就交变P周，即：

f=P n／60(2—5)

式中，P是磁极对数；n是发电机转速，r／min。

将式(2—5)代人式(2—4)中，即可得

EΦ=√2∏KN P nΦ/60

对于某个发电机而言,√2∏KN P/60是常量，可用一个C代替，则

EΦ=CnΦ(2—6)

由式2-6可知，硅整流发电机每相绕组中产生的电动势的有效值与发电机的转速和磁场的磁通量成正比。

根据电工学原理，交流发电机在Y形接法时，任意两个输出端的输出电压(称线电压UL)、输出电流(称为线电流IL)与每相绕组的相电压UΦ、相电流IΦ的关系为：UL=√3UΦ(2—7)

式中，UL是定子绕组输出的线电压；UΦ是每相绕组的相电压。

IL=IΦ(2—8)

式中，IL是定子绕组输出的线电流；IΦ是每相绕组的相电流。

二、整流原理和过程

在交流发电机中，整流器是利用硅二极管的单向导电性能进行整流的。在三相桥式全波整流电路中，三个正二极管的正极引出线分别同三相绕组的首端相连。在某一瞬间，只有与电位最高的一相绕组相连的正二极管导通。同样，三个负二极管的引出线也同三相绕组的首端相连。在同一瞬间，只有与电位最低的一相绕组相联的负二极管导通。这样反复循环、6

只二极管轮流导通，在负载两端便得到一个较平稳的脉动的直流电压。图2—9a、b、c为6只二极管组成的三相桥式全波整流电路及产生的电压波形图。

三个二极管VD1、VD3、VD5的负极连接在一起，具有相同的电位，接在后端盖上。而它们的正极分别接在发电机三相绕组的首端(A、B、C)，其导通原则是某一瞬间哪只二极管阳极电位最高，哪只二极管优先导通；同理，二极管VD2、VD4、VD6的正极接在一起，接在散热板上，而它们的负极分别接在三相定子绕组的首端(A、B、C)。其导通原则是某一瞬间，哪只二极管的阴极电位最低，哪只二极管便优先导通。根据以上原则可以很方便地分析交流发电机的整流原理。图2—9为三相桥式整流电路及电压波形，在t1~t2时间内，A相的电位最高，而B相的电位最低，故对应VD1、VD4处于正向导通状态，电流从A相出发，经VD1、负载RL、VD4回到B相构成回路。此时，发电机的输出电压为A、B相之间的线电压。

在t2～t3时间内，A相的电位最高，而C相的电位最低，故对应VD1、VD6处于正向导通状态，电流从A相出发，经VD1、负载RL、VD6回到C相构成回路。此时，发电机的输出电压为A、C相之间的线电压。

在t3～t4时间内，B相的电位最高，而C相的电位最低，故对应VD3、VD6处于正向导通状态，电流从B相出发，经VD3、负载RL、VD6回到C相构成回路。此时，发电机的输出电压为B、C相之间的线电压。

在t1瞬间，分别有VD1、VD3、VD4三只而极管正向导通；

在t2瞬间，分别有VD1、VD4、VD6三只而极管正向导通；

在t3瞬间，分别有VD1、VD3、VD6三只而极管正向导通。

以此类推，周而复始，在负载上即可获得丫个比较平稳的直流脉动电压。

在发电机空载运行时，如将三相绕组和二极管内阻的电压降忽略不计，发电机的直流电动势数值为三相交流电线电压的1.35倍，是三相交流电相电压的2.34倍。每一只硅二极管在一个周期内只导通1／3的时间，流过每个管子的电流为负载电流的1／3。

即：

U=1.3UL=2.34UΦ(2—9)

式中，U是直流输出电压(V);UL是线电压(V)；UΦ是相电压(V)。

IvD=1/3I(2—10)

式中，IvD流过每个二极管的电流(A)；I负载电流(A)。

有些交流发电机将三相绕组中性点引出，标记为：“N”接线柱，它和发电机外壳之间的电压叫中性点电压，它是通过二个中性点二极管整流后得到的直流电压，等于发电机直流输出电压的一半，即Uw二U／2。

中性点电压一般用来控制各种用途的继电器，如磁场继电器、充电继电器等。

三、交流发电机的励磁方式

交流发电机开始发电时，需由蓄电池供给励磁电流，此时为它励。当发电机达到蓄电池电压时，即由发电机自己供给励磁电流，也就是由它励转变为自励。

由于交流发电机转子的爪极剩磁较弱，所以发电机在低速运转时，加在硅二极管上的正向电压也很小。此时二极管上的正向电阻较大，较弱的剩磁产生的很小的电动势很难克服二极管的正向电阻，使发电机正向电压迅速建立起来。这样，发电机低速充电的要求就不能满足。因此，汽车上发电机必须与蓄电池并联，开始由蓄电池向励磁绕组供电，使发电机电压很快建立起来并转变为自励状态，蓄电池被充电的机会就多一些，有利于蓄电池的使用维护。

四、不同形式交流发电机的电路连接方式及原理

1、9管交流发电机

9管交流发电机的特点是除了常用的6个二极管外，又增加了3个小功率二极管，专门用来供给磁场电流，又称为磁场二极管。采用磁场二极管后，可以省去充电指示灯继电器，其线路连接关系如图2—10所示。

发电机工作时，定子三相绕组产生的三相交流电动势，经VDl～VD6这6个二极管组成的三相桥式整流电路整流后，输出直流电压UB向蓄电池充电和向用电设备供电。发电机的磁场电流由3个磁场二极管VD7、VD8、VD9和3个共正极二极管VD2、VD4、VD6组成的三相桥式整流电路整流后的直流电压供给。

发电机工作时，充电指示灯由蓄电池端电压与磁场二极管输出端L的电压UL的差值控制。随着发电机转速升高，UL增高，指示灯亮度减弱。当发电机电压达到蓄电池充电电压时，发电机开始自励，此时指示灯因两端的电位相等而熄灭，表示发电机已经正常工作。当发电机转速降低或发电机有故障时，UL降低，指示灯发亮。这样利用充电指示灯，不仅可以在停车后发亮提醒驾驶员及时关断点火开关，还可以监视发电机的工作情况，同时又省去了继电器。

2、8管交流发电机

8管交流发电机除了三相桥式整流电路的6个二极管外，还具有2个中性点二极管，利用中性点二极管的输出可以提高发电机的输出功率。如图2—11所示。

发电机高速运转时，当中性点电压的瞬时值高于输出电压(14V)时，从中性点输出电流，如图2—11a所示。其输出电路为：定子绕组→中性点二极管VD7→负载和蓄电池→负极管→定子绕组。当中性点电压瞬时值低于负极电位时，流过中性点二极管VD8的电流如图；2—11b所示。其输出电路为：定子绕组→正极管→B接线柱→负载和蓄电池→中性点二极管VD8→定子绕组。

实验证明，加装中性点二极管后，在发电机转速超过2000r／min时，其输出功率可提高11％～15％。

当交流发电机输出电流时，中性点的电压含有交流成分，即中性点三次谐波电压，且幅值随发电机的转速而变化。如图2—12所示。

3、11管交流发电机

11管交流发电机由6个三相桥式整流二极管，3个磁场二极管和2个中性点二极管组成，如图2—13所示。桑塔纳、奥迪100、丰田皇冠等轿车均装有此类发电机。11管交流发电机兼有8管与9管交流发电机的特点和作用。

2-3交流发电机结构

一、交流发电机的构造

普通交流发电机从整体上看，由一台三相同步交流发电机和6只硅二极管构成的三相桥式全波整流器所组成。如图2—1所示，它主要由转子、定子、电刷、整流器、前后端盖、风扇、皮带轮等组成。

(一)转子

转子的功用是产生磁场，转子由铁心、励磁绕组(又称磁场绕组)爪极和滑环组成，如图2—2所示。

爪极有两块，每块上有6个鸟嘴型磁极，两块爪极通过细花键压装在转子轴上，爪极间的空腔内装有磁轭。磁轭有励磁绕组。

(二)定子

定于的功用是产生感应电动势，它由定子铁心和定子绕组组成，结构如图2—3所示。

定子铁心一般由相互绝缘且内圆带槽的环状硅钢片叠成，定子绕组为三相对称绕组，安装在定子铁心的槽内。三相绕组的连接方法一般采用星形联结，绕组引线端子共有4个，三相绕组各引一个，中性点引出一个。

为了保证三相定子绕组能够产生频率和幅值相同、相位相差120度电位角的三相交流电，定子绕组线圈的绕制和在定子铁心槽中的嵌入应符合一定规律。

(三)整流器

交流发电机整流器的作用是将发电机定子绕组产生的三相交流电变换为直流电。一般由6只硅整流二极管散热板所组成。

整流二极管的工作电流大、反向耐压值高。交流发电机整流二极管有正极管和负极管之分，引出线为正极的二极管称为正极管，引出线为负极的二极管称为负极管。如图2—4所示。

三个正极管的外壳压装在散热板的三个孔中，这三只正极管的壳体和散热板一起成为发电机的正极，由固定散热板的螺栓(此螺栓与后端盖绝缘)通至外壳外，作为发电机的火线接线柱“B”(“S”、“十”、“A”或“电枢’’)，如图2—5所示。

三个负极管的外壳压装在后端盖的三个孔中，有些发电机装在另外一块散热板上，它们的外壳与发电机外壳一起成为发电机的负极。硅二极管的安装示意图，如图2—6所示。

(四)端盖和电刷总成

交流发电机的前后端盖均由铝合金压铸或用砂模铸造而成，这是因为铝合金为非导磁性材料，可减少漏磁并具有轻便、散热性能良好的优点。为提高轴承孔的机械强度，增加其耐磨性，在发电机端盖的轴承孔内镶有钢套。

电刷总成由两只电刷、电刷弹簧和电刷架组成，如图2—7所示。

两只电刷装在电刷架的孔内，借电刷弹簧的压力与滑环保持接触，用于给发电机转子绕组提供磁场电流。电刷架由酚醛玻璃纤维塑料模压而成或用玻璃纤维增强尼龙制成，安装在发电机的后端盖上。目前国产交流发电机的电刷架有两种结构，一种是外装式电刷架，可直接从发电机的外部拆装，因此拆装维修方便；另一种是内装式，它不能直接从发电机外部进行拆装，如需更换电刷，需将发电机拆开。

交流发电机有内搭铁式和外搭铁式之分，相应的两只电刷引线的接法也不同。对于内搭铁式交流发电机，其磁场绕组直接在发电机内部搭铁，两只电刷的引线中一根与后盖上的磁场接线柱“F”(或“磁场“)相连接，另一根则直接与发电机外壳上的接线柱“—”(或“搭铁”)连接。而外搭铁式交流发电机，由于其磁场绕组是通过所配的调节器搭铁，因此两只

电刷接线柱均与发电机外壳绝缘，分别用“F+”和“F—”表示(有的用“DF+”、“DF-”表示)。

为了保证交流发电机在工作时不致因温升过高而损坏，在交流发电机转子轴上装有风扇(用钢板冲制而成或铝合金压铸而成)，后端盖上有进风口，前端盖上有出风口。当转子轴旋转时，风扇也一起旋转，使空气高速流过发电机内部，对发电机进行强制冷却。

二、交流发电机的型号

根据中华人民共和国汽车行业标准QC／丁73—93《汽车电气设备产品型号编制方法》规定，国产汽车交流发电机型号主要由下列五大部分组成，即

①②③④⑤

第一部分为产品名称代号。交流发电机产品名称代号为JF；整体式交流发电机产品名称代号为JFZ；带泵交流发电机产品名称代号为JFB；无刷交流发电机产品名称代号为JFW。J表示“交”，F表示“发”，Z表示“整”，B表示“泵”，W表示“无”。

第二部分为分类代号，即电压等级代号，用一位阿拉伯数字表示，1—12V；2—24V；6—6V。

第三部分为电流等级代号，用一位阿拉伯数字表示，见表2—1。

第四部分为设计序号，按产品设计先后／顺序，用阿拉伯数字表示。

第五部分为变型代号，交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。从驱动端看，Y-右边；Z-左边。

，其含义为电压等级为12V、输出电流大于90A、第13次设计、调整臂位于左边的整体式交流发电机。

2-4交流发电机工作特性

汽车用硅整流交流发电机的工作特点是传动比大，转速变化范围大。对于一般汽油发动机来说，其转速变化为1：8，对柴油机来说1：5。因此汽车用硅整流交流发电机的特性必须以转速的变化为基础进而分析各有关量的变化。

交流发电机的特性有输出特性、空载特性和外特性，其中以输出特性最为重要。

一、输出特性

交流发电机的输出特性，又叫负载特性或输出电流特性。它是指发电机向负载供电时，保持发电机输出电压恒定(对12V的发电机规定为14V，对24V的发电机规定为28V)的情况下，发电机的输出电流与转速之间的关系，即I=f(n)函数关系。交流发电机的输出特性曲线，如图2-14所示。

从交流发电机的输出特性曲线I=f(n)可以看出：

1)发电机的转速甚低时，其端电压低于额定电压，此时发电机不能向外供电；当转速达到空载转速n1时，电压达到额定值；当转速高于空载转速n1时，发电机才有能力在额定电压下向外供电。所以空载转速值n1常用作选择发动机与发电机之间传动比的主要依据。

2)当转速超过n1时，发电机输出电流I将随着转速n的升高而增大；当转速等于n2时，发电机输出额定功率(即额定电流与额定电压之积)，故将转速n2称为满载转速。

自载转速和满载转速是交流发电机的主要性能指标，在产品说明书均有规定。在使用中，定期测量这两个数据，与规定值相比较，就可判断发电机性能是否良好。

3)当发电机转速达到一定值时，发电机的输出电流就不再随转速的升高而增大。这时的电流值称为发电机的最大输出电流或限流值。这个性能表明，交流发电机具有自动限制电流的自我保护能力。交流发电机的最大输出电流约为额定电流的1.5倍。

交流发电机之所以能自动限制输出电流，是因为当发电机转速升高到使负载电流增加到一定数值后，如再提高转速，尽管定子绕组中的感应电动势增加，但因定子绕组的阻抗增大，内部电压降增大，再加上电枢反应引起的感应电动势下降，两者共同作用的结果，就使发电机的输出电流不再增加。因而交流发电机具有自身限制输出电流的作用。其限制电流值的大小与定子绕组的电感L有关，也就是与定于绕组的匝数等有关。

二、空载特性

发电机空载时，发电机端电压与转速的关系，称为空载特性。即I=0时，U=f(n)的函数关系，如图2—15所示。

从曲线可以看出，随着转速的升高，端电压上升较快，由他励转入自励时，即能向蓄电池进行补充充电，进一步证实了低速充电性能好的优点。空载特性是判断硅整流发电机性能是否良好的重要依据。

三、外特性

外特性是指转速一定时，发电机的端电压与输出电流的关系。即n=常数时，U=f（I）的曲线，如图2—16所示。

从外特性曲线可看出，随着负载即输出电流的增加，发电机的端电压会很快下降，且转速越高，下降的斜率越大。这是由于随着输出电流的增加，发电机定子绕组的压降也会增加，而且转速越高，定子绕组的阻抗越大，压降就越大；与此同时，输出电流的增加还会使电枢反应加强，这都将引起发电机的端电压下降，而端电压的下降又会使磁场电流减少，从

而导致端电压的进一步下降。因此，当发电机在高转速下运转时，如果突然失去负载，则端电压会急剧升高，这时发电机中的二极管以及调节器中的电子元器件将有被击穿的危险。

另外，当输出电流增大到一定值时，如负载再增加，其输出电流不仅不会增加，反而会同端电压一起下降，即在外特性曲线上存在一个转折点。因此，当发电机短路时，其短路电流是很小的，这也说明交流发电机具有自身限制电流的功能。一般交流发电机工作在转折点以前。

2-5其他形式的交流发电机

由于交流发电机用电刷和滑环使励磁绕组构成回路，不可避免产生机械磨损而引起故障。无刷交流发电机提高了发电机的工作可靠性和使用寿命，维修方便，下面介绍几种这类发电机。

一、感应子式无刷交流发电机

这种发电机的构造如图2—27所示。

其定子铁心内圆上有四个大槽和12个小槽，四个大槽将12个小槽均分为四个部分，每部分为三个小槽。在四个大槽中，绕放四个励磁绕组，在小槽中绕放电枢绕组，转子由凸齿状冲片铆成。

当励磁绕组中有直流电流通过时，其周围产生磁场，转子被磁化。由于转子凸齿在旋转时和定子铁心相对位置不断变化，使得定子上的电枢绕组产生大小和方向不断变化的感应电动势。将各电枢绕组产生的电动势按相加原则串联起来，再经整流器整流后便得到直流电。由于发电机工作时在电枢绕组中产生的是单相交流电，所以其整流器是由两个硅二极管组成的单相全波整流器。

二、爪极式无刷交流发电机

这种交流发电机的结构与普通交流发电机大致相同。国产JFWl4X型无刷交流发电机的励磁绕组是静止不动的，因此，励磁绕组的两端引出线可以直接引出，省去了电刷和滑环，爪极在励磁绕组的外围旋转。

爪极式无刷交流发电机外形及其分解图如图2-28所示。

其励磁绕组通过一个磁轭托架固定在后端盖上。两个爪极中只有一个爪极直接固定在发电机转子轴上，另一个爪极则用非导磁连接环固定在前述爪极上。当转子轴旋转时，一个爪极就带动另一个爪极一起在定子内转动。

图2-29为爪极式无刷交流发电机机构原理及磁路图。

当励磁绕组中有直流电通过时，其磁路是：左边的爪极磁极N→主气隙→定子铁心→主气隙→右边的爪极磁极→转子磁轭→附加气隙→托架→附加气隙。转子旋转时，爪极形成的N极和S极的磁力线在定子绕组内交替通过，定子槽中的三相绕组就感应出交变电动势，在回路中形成三相交流电，经整流后变为直流电。

这种交流发电机两个爪极之间连接制造工艺困难。此外，由于磁路中增加了两个附加气隙，故在输出相同功率的情况下，其励磁绕组的励磁电流必须增大。

2-6交流发电机电压调节器的功用、分类及电压调节原理

一、概述

发电机在汽车上是按固定的传动比由发动机驱动的，因此它的转速完全由发动机的转速决定。汽车在行使中发动机的转速是经常改变的，致使发电机的转速也随之改变。故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，仅需要一个电压调节器。

二、电压调节器调压的基本原理

由式(2—9)可得

U=1.35UL=2.34UΦ

U=CnΦ

式中：U是发电机输出电压；C是电机常数；n是发电机转速；Φ是磁极的磁通量；所以，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

FT61型双级触点式电压调节器用于东风EQl090型汽车上，其结构原理如图2—17所示。

动触点在两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”)两个接线柱。

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

FT61型双级触点式电压调节器与硅整流发电机相联的原理电路如图2—17所示。

1)闭合点火开关10，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一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一个由二极管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。

2-7电子调节器的基本电路、工作原理及工作特性

晶体管调节器有多种型式，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。

这里向大家介绍电子调节器的基本电路，实际电路要复杂的多，但工作原理可用基本电路工作原理去理解。

一、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2－29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组成。

检测电路：电阻R1和R2组成一个分压器，检测发电机电压。

比较电路:检测的电压与稳压管电压比较

开关电路：大于14V， VT1饱和导通，反之截止。

功放电路：复合三级管

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13．5—14．SV），UR1电压正好等于稳压管VS的反向击穿电压。

二、内搭铁式电子节器的工作原理

内搭铁式电子调节器基本电路见图。原理与外搭铁式类似

三、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。

集成电路调节器通常与整体式发电机相配。

2-8电子调节器应用实例

1． JFT106型晶体管调节器

2．集成电路调节器

3．发动机电脑控制的调节器

JFT106型晶体管调节器

JFT106型调节器属于外搭铁式晶体管调节器，调节电压为13．8～14．6V，可与14V。

750W的外搭铁式九管式交流发电机配套，也可与14V、功率小于1000W的外搭铁式六管交流发电机配套。

?VT2、VT3接成复合管，目的是提高放大倍数，其作用与前述基本电路中的VT2相同；

?VT1、VD3、R5的作用与前述基本电路相同；

?R6、R7、R8是偏流电阻；

?R4是正反馈电阻，起提高三极管开关速度，提高三极管寿命的作用；

?R1、R2、R3组成分压器，R3是调整电阻。

?C1、C1是降频电容，起降低三极管开关频率，提高三极管寿命的作用；

?VD1是VS1的温度补偿管;

?VD2是分压二极管，防止VT2、VT3的误导通；

?VS2起过压保护作用，限定发电机的输出电压不超出某定值，保护汽车上的用电设

备不因瞬时过电压二损坏。

?天津夏利轿车发电机使用的集成电路调节器外形图

夏利轿车调节器电路连接图

磁场电流控制：VT1是大功率三极管，和磁场串联，由集成片IC控制VT1的导通和截止，从而控制磁场电路通断，使发电机电压得到控制

?充电指示灯：充电指示灯串接在VT1集电极上，VT2导通充电指示灯亮，VT1截止充

电指示灯熄灭。在集成片IC中有控制VT2导通和截止的电路，控制信号由p点提供，p点提供的是发电机单相电压的交流信号，其信号幅值大小可反映发电机输出电压高低。

?当发电机输出电压低于蓄电池电压时，IC中控制电路使VT2导通，充电指示灯亮，

当发电机输出电压高于蓄电池电压时，IC中控制电路使VT1截止，充电指示熄灭。

?发动机电脑控制的调节器

?图为广州本田雅阁轿车直列4缸发动机配用的发电机调节器电路图，发电机整流器

为八管。调节器为内装式外搭铁型，由发电机电脑控制。

?在汽车电路中有一个负载检测仪，检测电路中总电流负载大小，送信号导电脑，调

节器C接线端子送发电机电压信号到电脑，电脑根据这两个信号判断磁场电路应该接通还是断开，输出控制信号到FR端子，驱动调节器的控制电路，适时地接通和断开磁场绕组电路，以此控制发电机的输出电压。

2-9电子调节器正确使用与检测

交流发电机与调节器的使用注意事项

交流发电机与调节器的维护

一、交流发电机与调节器的使用注意事项

交流发电机与调节器的结构简单，维护方便，若正确使用，不仅故障少而且寿命长；若使用不当，则会很快损坏。因此在使用和维护中应注意以下几点：

1．蓄电池的极性必须是负极搭铁，不能接反。否则，会烧坏发电机或调节器的电子元件；

2．发电机运转时，不能用试火的方法检查发电机是否发电，否则会烧坏二极管；

3．整流器和定子绕组连接时，禁止用兆欧表或220V交流电源检查发电机的绝缘情况；

4．发电机与蓄电池之间的连接要牢靠，如突然断开，会产生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检修，及时排除故障，不应再连续运转6．为交流发电机配用调节器时，交流发电机的电压等级必须与调节器电压等级相同，交流发电机的搭铁类型必须与调节器搭铁类型相同，调节器的功率不得小于发电机的功率，

7．线路连接必须正确，目前各种车型调节器的安装位置及接线方式各不相同，故接线时要特别注意；

8．调节器必须受点火开关控制，发电机停止转动时，应将点火开关断开，否则会使发电机的磁场电路一直处于接通状态，不但会烧坏磁场线圈，而且会引起蓄电池亏电；

二、交流发电机与调节器的维护

交流发电机在使用中，应定期进行以下检查：

1．查发电机驱动带

2．检查导线的联接

3．检查运转时有无噪声

4．检查是否发电

查发电机驱动带

检查驱动带的外观：用肉眼观看应无裂纹或磨损现象，如有则应更换。

检查驱动带的挠度：用100N的力压在带的两个传动轮之间，新带挠度约为5～10mm,旧带约为7～14mm。

检查导线的联接

（1）接线是否正确；

（2）接线是否牢靠；

（3）发电机输出端接线螺丝必须加弹簧垫。

检查是否发电

（1）观察充电指示灯的熄灭情况：若充电指示灯一直亮着，说明发电机或调节器有故障，也可能是充电指示灯线路有故障，应及时维修。

（2）用万用表直流电压档测量电压：在发电机未转动时测量蓄电池端电压，并记录下来，起动发动机并将转速提高到怠速以上转速，测量蓄电池端电压，若能高于原记录，说明发电机能发电，若测量电压一直不上升，说明发电机或调节器有故障，应及时维修。

发电机拆下解体检修

当发现发电机或调节器有故障需要从车上拆下检修时，首先关断点火开关及一切用电设备，拆下蓄电池负极电缆线，再拆卸发电机上的导线接头。

关于发电机极调节器的维修、试验请参看实践课堂。

2-10典型充电系线路及故障检测方法举例

一、交流发电机充电系统的使用

(一)交流发电机的安装

汽车交流发电机一般安装在发动机前部的右侧或左侧。在发动机上的固定方式可以分为单挂脚，双挂脚，抱持式3种。在将发电机安装于其支架上后，借发电机的调整臂将发电机的驱动皮带张力调整至适当的程度。皮带不能张的太紧，如太紧会使发电机端盖及轴承容易损坏；也不能张的太松，如太松会使发电机运转时皮带打滑，影响发电机的正常工作。发电机的紧固螺栓应拧得很牢固，防止螺母松动。紧固螺栓的直径必须与发动机曲轴皮带槽的中心对齐，过大的偏斜容易使皮带过早磨损，其偏斜度一般要求不超过1mm。

(二)交流发电机的接线方法

1)6管交流发电机在没有中性点抽头的情况下，它的引出线接线柱有3个：输出、磁场、搭铁。输出端用B表示，也有用A表示的，国外的交流发电机大都用B或D﹢表示；磁场端

用F表示，搭铁端用E表示，也有用D—表示的，与交流发电机配套的调节器大都是单组的电压调节器，接线方法比较简单。

2)6管交流发电机有中性点抽头时，它有4个引出线接线柱，其中除B、F、I之外，发电机三相绕组中性点引出线为N。例如丰田汽车发电机与调节器的接线如图2—26所示。

3)9管发电机在没有中性点抽头的情况下，它有4个引出线接线柱，除B、F、E之外，磁场二极管的输出端为L。

(三)交流发电机与调节器的使用注意事项：

发动机转动时，由发电机、调节器、蓄电池等组成的充电系统的工作情况，是靠电流表。或充电指示灯来判断的。当充电系出现不充电，充电电流过大或过小，充电电流故稳定等故障时，应及时进行检查并排除，绝对不能勉强继续运行，以免造成更大损失。交流发电机与调节器在使用时应注意以下事项：

1)须注意发电机的搭铁极性，决不允许接反。如果发电机与蓄电池的极性接反，将造成功率二极管正向导通而有大电流通过将其烧毁。因此，更换蓄电池时，要求起其极性正确。

2)严禁使用螺丝刀或导线将发电机“电枢”接线柱与外壳短接，以此查看是否有火花来检查发电机是否发电，尤其在速度高的情况下更要注意。因为，这样短接造成的瞬时大电流或感应所产生的高电压容易使二极管被击穿或烧坏。

3)发电机高速转动时，不应突然关闭电源开关，以免瞬时电压过高，造成整流元件和调节器中半导体元件的损坏。

4)当发现发电机不发电或充电电流很小时，应及时找出故障部位，不要长期继续运转，因为发电机不发电或充电电流很小，可能是由于二极管损坏而引起的。若在有一个二极管击穿而短路情况下继续运转，会引起其它二极管或定子绕组被破坏。

5)发电机和电压调节器联合工作时输出电压是很稳定的，但在检修和使用中必须与车上的蓄电池并联使用。在发电机输出大电流情况下，如果突然切断蓄电池，这时将产生一个很高的峰值电压，尽管时间很短，也会致使汽车上其他电子元件损坏。所以在检查和使用中应特别注意，在任何情况下，发电机工作时都不可切断蓄电池。

①检查发电机各部分绝缘性能时，如果使用220V交流电或兆欧计，须把发电机拆开，将二极管引线与各连线处分开。严禁用220V交流电或兆欧计的电压作用在二极管上。

②停机时，应及时断开点火开关，否则蓄电池电流将长期流经磁场绕组和调节器磁化线圈，使蓄电池长期放电，并将绕组线圈和晶体管烧坏。

③用触点式电压调节器时应注意：不准采用发电机“磁场”和“电枢”的短接办法来检查发电机是否发电。否则因发电机电压立即升高，调节器的磁化线圈磁化力增加，使第二对触点K2闭合，在短接的瞬间，“磁场”接线柱的电压也就是发电机“电枢”的电压，这就导致发电机的输出通过第二级触点后被短路，从而使发电机至调节器的“磁场”接线柱连接导线及调节器内部通过第二级触点的连接线被烧坏，而第二级触点由于超过自身所承受的电流而被烧坏，使调节器失去工作能力。为防止调节器触点的烧坏，一般从发电机至调节器的磁场接线柱之间加一个2.5～3A的熔断丝。

二、交流发电机充电系统的故障诊断

(一)不充电

先拆下“磁场”连接线，然后用螺丝刀搭接发电机“+”与“F”接线柱。若充电了，说明发电机本身是好的，故障在调节器，一般情况多是低速触点氧化，烧蚀或节压值过低；若

仍不充电，故障在发电机。发电机可能二极管损坏；电刷卡死，与滑环不接触；定子绕组或励磁绕组故障；阻尼电容器损坏等。先将接至发电机火线接线柱“+”上的导线拆除，然后用灯泡作试灯，一端接火线接柱，一端接外壳，若试灯亮则发电机良好，充电线路中有断路；若不亮，则发电机内部有故障，应拆除检查。

以上所述，为什么务必先拆下“磁场”连接线呢? 这是因为直接用螺丝刀断开搭铁“+”与“F”接线柱时，会造成交流发电机的励磁电流迅速增大，使发电机输出电压上升很多，一般较正常调节电压值高出3V左右。结果调节器的第二对触点会立刻吸合而切断激增电流，促使磁场电流有很大的变化，并在磁场绕组上产生很大的自感电动势加在S2上，使触点产生很大的火花而严重烧蚀。经反复实验证实，发动机在较高的转速时，这样试2～3次，调节器第二对触点会全部烧蚀。

(二)充电电流太小

蓄电池接近充足状态时，充电电流应很小或为零。因此有必要检查汽车行驶中电流表是否为零，判断究竟是发电机不充电还是蓄电池已充足。方法是打开前照灯，看电流表，如果充电电流仍很小或为零，说明前照灯所用电能是发电机供给的，发电机无故障，再按不充电的故障判断步骤进行检查，以探明充电电流过小的原因。

检查发电机皮带松紧度，以40N力按压皮带中部，若皮带挠度超过10～15mm，说明皮带较松，可调整张紧。

检查紧固有关导线：

若以上两项无异常现象，进一步检查调节器与发电机。充电电流过小的原因可能是发电机整流器中一只二极管或同一相的两只二极管断路；发电机电刷过短，弹簧张力减弱，滑环油污，烧蚀，造成电刷与滑环接触不良；发电机励磁线圈局部短路；定子绕组有一相断路或局部短路；触点式调节器弹簧张力过小；触点式调节器触点油污，烧蚀等。

(三)充电电流太大

多是由于调节器故障以至励磁电流失去控制而造成。如节压值过高，低速触点烧坏，节压器磁化线圈末端或K：固定触点搭铁线脱焊，磁化线圈补偿电阻烧断，晶体管调节器中大功率管击穿短路等原因。

用万用表直流电压档测试，即红表笔及发电机电枢接线柱，黑表笔接搭铁，逐渐提高发动机转速，检查电压是否过高。

若电压过高，拆下调节器盖，用手压开低速触点，使高速触点闭合。此时电压下降，则说明调整不当，或磁化线圈，温度补偿电阻断路。

若高速触点闭合后电压仍不下降，应检查高速触点是否氧化，脏污而存在接触电阻，以至不能正常切断激磁电路。

(四)异响

发电机异响属于机械故障。可能是发电机安装不当，连接松动；发电机轴承损坏；转子与定子相碰擦；二极管短路，断路，定子绕组断路等原因造成的，处理方法，可以通过细心观察，倾听响声所发出的部位，根据实际情况进行正确的判断，并及时加以排除。

(五)充电指示灯故障

1．充电指示灯时亮时灭

故障原因可能是发电机硅整流二极管的热性能差，各接线柱及插接器接触不良或线路上：有问题，例如，充电指示灯继电器至发电机中性点接线柱上的导线接触不好，有关部分插接；器松动等。

故障诊断与排除：先检查发电机风扇皮带是否过松，如过松应重新调整，否则拆下发电机“F“接线柱上导线，在“B+”与“F”接线柱间串联一试灯，并将发动机转速提高至中速，观察充电指示灯。若指示灯正常，检修调压器或电线束，否则可能是由于二极管性能差，中性点接线柱上导线接触不良等原因，应检修发电机或紧固导线接头及插接件。

2．充电指示灯只亮不灭

可能原因：发电机激磁绕组搭铁或断路；充电指示继电器线圈断路，或触点氧化造成接触不良；连接导线和接线柱问题。

诊断方法：用试灯检测调压器“磁场”(“F“)接线柱，另一端搭铁，观察试灯。

若试灯不亮，拆下发电机“磁场”接线柱导线再察充电指示灯，试灯熄灭则“F”接柱搭铁或激磁绕组短路，检修或更换发电机，灯亮说明调压器至发电机“F“接柱上导线搭铁，应检修电线束。

若试灯亮，起动发动机，用试灯检查发电机中性点接柱；再观察试灯，若灯亮，则用试灯检查调压器中性点接线柱；再观察试灯，灯亮说明中性点连接线与其接线柱断开，应检修发电机，不亮则说明调压器中性点连接线至发电机接线柱之间搭铁。

若不亮则拆下发电机中性点“N”接线柱，再观察试灯，灯不亮说明调压器中性点引线至发电机接线柱断路，若灯亮，说明充电指示继电器线圈断路，或触点氧化接触不良。