认识电子式电压调节器

任务七　认识电子式电压调节器

任务描述

本任务主要了解电子式电压调节器在汽车电源系统中所起的作用和电路组成，掌握其结构、分类及工作原理。教学现场应提供电子式电压调节器一个，如图1-52所示。

图1-52　电子式电压调节器实物

任务实施

一、电子式电压调节器的作用

电子式电压调节器简称电子调节器，其作用是通过电子电路来控制和稳定交流发电机的输出电压；当交流发电机的转速升高时，通过调节器减小发电机的励磁电流I_f来减小磁通Ф ，从而使发电机的输出电压U_B保持不变。

二、电子式电压调节器的类型

1．电子式电压调节器的类型

交流发电机电子式电压调节器分为：触点式电压调节器、晶体管调节器、集成电路调节器、电脑控制调节器，如图1-53所示。

图1-53　各电子式电压调节器实物

2．电子式电压调节器选配

●内搭铁型调节器：内搭铁型调节器是适合于与内搭铁型交流发电机所匹配的电子调节器。

●外搭铁型调节器：外搭铁型调节器是适合于与外搭铁型交流发电机所匹配的电子调节器。

知识窗

在使用过程中，对于晶体管调节器，最好使用汽车说明书中指定的调节器。如果需要采用其他型号替代，除标称电压等规定参数与原调节器相同外，代用调节器必须与原调节器的搭铁形式相同，否则发电机可能由于励磁电路不通而不能正常工作。对于集成电路，调节器必须是专用的，不能替代的。

做一做

在汽车实物中找出电压调节器的位置并指出其类型。

三、各种电压调节器工作原理

1．触点式电压调节器

触点式电压调节器应用较早，这种调节器触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯性，电压调节精度低，触点易产生火花，对无线电干扰大，可靠性差，寿命短，现已被淘汰。

（1）触点式电压调节器的结构

触点式电压调节器的结构如图1-54所示。

（2）触点式电压调节器的工作原理

触点式电压调节器通过触点打开和关闭而接通和断开磁场电路，来改变磁场电流I_f的大小。

图1-54　触点式电压调节器的结构

1—触点式电压调节器；2—整流器

2．晶体管调节器

（1）晶体管调节器的结构

晶体管调节器有多种结构，一般采用整体封装型，不可拆卸，不能维修，只能整体更换。其优点是：三极管的开关频率高，不产生火花，调节精度高，还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点，现广泛应用于东风、解放及多种中低档车型。

（2）晶体管调节器的工作原理

晶体管调节器、集成电路调节器等利用大功率三极管的导通和截止、接通和断开磁场电路，来改变磁场电流I_f大小。

（3）晶体管调节器电路实例

●外搭铁型电子电压调节器

基本电路是由3只电阻R₁、R₂、R₃，2只三极管V₁、V₂，1只稳压二极管V_S和1只二极管V_D组成。其中R₁和R₂组成一个分压器，检测发电机电压变化；R₁、R₂及V_S组成比较电路，检测的电压与稳压管电压比较输出一个电压误差值，控制V₁的工作状态，同时稳压二极管V_S也具有保护功能，防止三极管V₁被击穿损坏；三极管V₁工作在开关状态，当V₁的基极电压大于14 V， V₁饱和导通（开），反之截止（关）；三极管V₁、V₂组成复合三极管，构成功放输出电路，调节发电机的稳定输出；V_D是续流二极管，磁场绕组由导通转为截止状态时（F端为＋，B端为－ ），经二极管V_D构成放电回路，防止三极管V₂被击穿损坏；稳压管V_S是感受元件，如图1-55所示。

图1-55　外搭铁型电子调节器的基本电路构成示意图

●内搭铁型电子电压调节器

内搭铁型电子调节器基本电路如图1-56所示，原理与外搭铁型类似，不再重复介绍。

图1-56　内搭铁型电子调节器基本电路示意图

3．集成电路调节器

集成电路调节器也称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，发电机外部有2个或3个接线柱，集成电路调节器线路图如图1-57所示，集成电路调节器外形如图1-58所示。

图1-57　集成电路调节器线路图

图1-58　单片IC调节器电路外形图

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，都是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。

集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点外，还具有超小型，可安装于发电机的内部（又称内装式调节器），减少了外接线，并且冷却效果得到了改善等优点，现广泛应用于桑塔纳、奥迪等多种车型上。

图1-59　汽车发动机电脑控制调节板

4．电脑控制调节器

电脑控制调节器是现在轿车采用的一种新型调节器，由电负载检测仪测量系统总负载后，向发动机电脑发送信号，然后由发动机电脑控制发电机电压调节器适时地接通和断开磁场电路，即能可靠地保证电器系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性，如上海别克、广州本田等轿车发电机上都使用了这种调节器。实物如图1-59所示。

说一说

各种电压调节器的工作原理有什么区别？

四、交流发电机与调节器的使用、维护和检修

1．交流发电机与调节器的使用的注意事项

交流发电机与调节器若正确使用，不仅故障少，而且寿命长；若使用不当，则会很快损坏。因此在使用和维护交流发电机时应注意以下几点。

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220 V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，因为若突然断开，会产生过大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，且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。

2．交流发电机的维护

交流发电机在使用中，应定期进行以下检查。

（1）检查发电机驱动皮带

检查驱动皮带的外观：用肉眼观看应无裂纹或磨损现象，如有则应更换。

检查驱动皮带的挠度：用100 N的力压在皮带的两个传动轮之间，新带挠度为5～10 mm，旧带为7～14 mm。

（2）检查导线的连接

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。

（3）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，说明可能是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用万用表直流电压挡测量电压：在发电机未转动时测量蓄电池端电压，并记录下来。启动发动机并将转速提高到怠速以上，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。

（4）拆下发电机的操作过程

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

3．交流发电机与调节器的故障检查与排除

（1）检查前初步诊断

①检查电流表接头是否正常，表头有无损坏失灵；蓄电池是否充满，电解液是否加足或蓄电池是否过于陈旧；三角皮带是否磨损过度和张力是否适合；充电电路内各个连接处是否松动，连接的导线有无断路，以便针对不同情况作相应修理。

②若上述几项均无问题，可拆除发电机磁场接线柱与调节器之间的接线，然后用一铜线直接连接。启动发动机并逐渐提高转速，此时若电流表仍无读数，则表示故障在发电机本身；若能发电，则表明故障在调节器。

（2）检查与排除

●电刷的检查与排除

①检查电刷高度。新电刷的高度是14 mm，电刷一旦磨损过度必须更换。更换时先用“00”号砂纸光面盖在滑环上，砂面对电刷，用手向下按住，并沿滑环弧面左右推动，使电刷磨出与滑环圆弧吻合的弧面，这样可以减少火花。

②安装内装式电刷时，先将两只电刷的引线接头套在两只螺钉上，再将刷架装在后端盖上并用螺母固定。然后将电刷和电刷弹簧放入刷架孔中，用弯头的钢丝将电刷往里压紧。同时用一根直径1.5 mm的铁丝从后盖外轴承盖边缘旁的一个小孔中穿入，一直穿过刷架上的两个小孔，把电刷和弹簧卡在电刷架的孔中。

安装外装式电刷时，先将刷架和刷架板用螺栓、螺母固定在后端盖上，等发电机全部装好后再将电刷连接片固定在刷架板上，最后将盖板装在后端盖窗口上并用螺钉固定。

③检查新电刷在刷架孔中能否自由地上下活动，有无卡住现象，电刷上有无油污。如有卡住现象，可用细锉将电刷卡住处轻微锉去，如有油污，可用蘸有汽油的布擦去。然后检查电刷弹簧的压力，按照规定电刷弹簧自由伸长时的长度是26 mm，把它压缩至14 mm时弹簧压力应在（5＋0.75） N。最后检查刷架有无烧损、破裂或变形，损坏的刷架和不合格的弹簧必须更换。

电刷实物如图1-60所示。

图1-60　电刷实物图

●转子的检查与排除

①检查滑环表面是否清洁、平整、光滑、有无油污或其他物质，有无严重烧伤、烧黑或不平。如有油污，可用蘸有汽油的布擦拭；若表面烧黑，可用特别细的砂纸磨光；若严重烧伤或不平，则应用车床进行切削修理。

②将万用表两表棒搭接在滑环上，检查转子线圈的电阻值。磁场线圈正常时测得的电阻值应符合标准，若测得的数值偏大或偏小则说明磁场线圈或磁场线圈与滑环之间的连接线有故障，需重新连接。

③将一个灯泡串接在220 V电路中检查转子线圈是否绝缘。接上电源后一根导线接在滑环上，另一根导线接在转子爪极上，如灯泡发亮则表示磁场线圈或它与滑环连接的导线已搭铁。此时需用压力机将滑环和爪极从轴中压出，重绕磁场线圈。重新压入爪极时应另外制一只内孔直径比轴略小的压圈紧压在爪极上，以防爪极松动。如果滑环与轴结合不紧密，应当更换滑环。

转子实物如图1-61所示。

图1-61　转子实物图

●定子的检查与排除

①用一个灯泡与蓄电池串接，分别测试了3个接线端中的2个，如灯不亮则表示定子线圈已断路。

②在电路中串接一个灯泡，检查定子线圈的绝缘情况，若接上电源后灯泡亮则说明定子线圈已搭铁。

③定子出现的故障一般是线圈短路或断路，如果只是表面出现故障，可以将短路处用绝缘纸垫开或将断路处重焊；如果在内层，则需将整个线圈拆开重绕。

定子实物如图1-62所示。

图1-62　定子实物图

●硅整流元件的检查与排除

①拆开硅整流元件与定子线圈间的连接线，用万用表测量各个元件。先测量压在后端盖上的反向元件，用万用表的负极测试棒搭端盖，正极测试棒搭元件出线头，电表指示值应在（5～15） Ω内，如无阻值则说明元件已断路。再将两测试棒互换位置，电表指示值应在10 000 Ω以上，如阻值很小则说明元件已被击穿。然后再检查元件座上的正向元件，由于导电方向相反，其测试结果应与后端盖相反。

②硅整流元件发生故障，一般不能修复，只能更换。更换时一定要选择过盈量合适的新元件，因为硅整流元件是靠外圆滚纹紧压在后端盖和元件座上的孔中，一定要保证其与元件座孔不能配合太紧，以免将元件压入孔中时元件外壳受到过大的机械应力而变形，损坏元件内部的半导体结构也不能配合太松，导致振动后元件从孔中脱出，造成发电机不发电。另外，安装新元件前一定要查明元件有无断路或短路，并确定其是正向还是反向极性元件。

故障部位及排除见表1-11。

表1-11　故障部位及排除表

五、任务评价表

自我测试

1．交流发电机电压调节器按工作原理可分为：________，________，________，________几类。

2．通过本任务的学习，你对电子调节器掌握了多少？