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汽車調節器
時間:2017-01-28  來源:  作者:網絡轉載
由于發電機是由汽車的發動機拖動的,而發動機的轉速不是恒定的,所以會造成發電機輸出電壓的不穩定,為此必須要有一個電子裝置去控制發電機,使得汽車發動機在不同的轉速下,發電機都能輸出較穩定的電壓。
另外,在發電機向電池進行充電時,要防止過大的充電電流,這個電子裝置還得有電流限制功能。
還有,當發動機因為其他原因而造成輸出電壓偏低或無輸出時,電池將會對發電機的繞組產生電流(即所謂逆流現象),這將造成電池的過放電而損害電池和因流入發電機繞組的電流過大而損壞發電機。為此這個電子裝置還需要有逆流截斷功能,這個電子裝置我們稱調節器。汽車調節器是有繼電器型的和電子型的。
調節器有三個繼電器組成,一個負責調節發電機輸出電壓的,它通過繼電器觸頭接通和分離將發電機的磁場激勵接于不同的回路上,從而控制發電機的勵磁電流,實現對發電機輸出電壓穩定的目的;一個負責防止充電電流過大,當充電電流過大時,電路將使電壓調節繼電器和電流限制繼電器同時動作,斷開發電機的勵磁電路,使發電機停止工作;一個是負責在產生逆流時切斷充電電路,在發生逆流時,繼電器動作切斷充電回路。
發電機調節器的技術發展簡介及國內應用情況
汽車發電機是為車輛提供電能的電器設備,其轉速隨發動機轉速的變化而變化。而發電機電動勢的高低與發電機的轉速及磁極的磁通成正比。故發電機的電壓必然隨著轉速的變化而變化。同時由于在一定條件下發電機的輸出功率是定值(P功率=I電流×U電壓),當車輛電器負載較小時,發電機電壓會升高,而車輛電器負載較大時,發電機電壓會降低。而車用電器設備及蓄電池充電均要求發電機必須在某一恒定電壓下工作,如12V 系統的工作電壓一般為14±0.25V,24V系統的工作電壓為28±0.3V。這就產生了調節和控制電壓的裝置――電壓調節器。
電壓調節器主要是利用改變流過轉子的激磁電流通斷,進而調節轉子磁場的大小進行工作的。當發電機產生的電壓低于調節電壓,調節器不起作用。當發電機輸出電壓超過調節電壓預設值時,勵磁電流被調節器斷開。這時發電機電壓下降,當降到下限電壓額定值時,調節器重新接通勵磁電流,電壓再次逐漸升高,調節器開始新一輪調節循環。
調節器的技術發展編輯
調節器是發電機的一個關鍵部件,也是技術含量較高和技術更新換代較快的零部件。自上世紀50年代交流發電機問世以來,隨著技術進步和車輛使用要求的提高,調節器大致經歷了4個發展階段。
第一階段:電磁式電壓調節器,即機械式調節器。這種調節器有觸點、鐵心、支架、彈簧等機械部分,利用觸點的不斷振動,通過觸點的開閉時間,來控制發電機的激磁電流,使發電機的輸出電壓得到穩定。但其結構復雜、體積大、質量重、故障多、可靠性差、壽命短;電壓調節精度低,其控制范圍一般在1V左右,甚至還要更大。而且其觸點振動時會產生火花,造成觸點燒蝕,無線電干擾大,現在基本已被淘汰。
第二階段:分立元件調節器。20世紀60年代以來,隨著半導體技術的發展,開始采用分立元件的晶體管電壓調節器。該類調節器利用串聯在發電機激磁電路中的大功率三極管的導通與截止來控制激磁電路的通和斷,調節激磁電流的大小,使發電機的輸出電壓穩定在規定值范圍之內。分立元件調節器將全部的電子元件焊接在印制的電路板上,并固定在調節器殼體內,然后用硅膠灌封。相對電磁式調節器而言,其電壓調節精度高,一般控制在0.3~0.5V之間;結構簡單,體積小,沒有無線電干擾,成本更低。因此,分立元件調節器在當時被廣泛應用,目前國內仍有發電機廠家在采用。但是受專業焊接、電器件篩選設備的水平、電器件本身穩定性的限制,分立元件調節器一致性差、抗反向電壓能力差、抗振性差、調節器容易失控,只適合當時車用電器較少且要求不高的狀況。因此隨著性能更加優異的集成電路的出現,其正逐漸退出歷史舞臺。
第三階段:半導體集成電路調節器。20世紀70年代以來,隨著半導體技術的進一步發展,半導體集成電路調節器得到了廣泛的應用和發展。該類調節器也是利用晶體管組成開關電路,以控制激磁電流通斷時間來調節發電機的輸出電壓。但是,所有晶體管都不再用外殼,而是把二極管、三極管的管芯集成在一塊硅基片上。這就實現了調節器的小型化,可以將其裝在發電機內部,減少了外接線,縮小了整個充電系統的體積。另外其調節精度高,在轉速和負載變化時,電壓波動范圍一般不大于0.3V;成本較低,抗振性好。但是隨著車輛用電器的增加,客戶希望進一步提高調節器的可靠性,并能實現更多的功能,如:報警、自保護等,因此出現了混合集成電路調節器(有人稱之為第四階段)。
第四階段:混合集成電路調節器。這種調節器是把專用的集成電路芯片與相關的電阻、電容、配線等元件做在絕緣膜上,在其外部采用統一的封裝形式,做成一個模塊化的單元,然后再將此模塊與三極管、二極管等集成在基片上。根據絕緣膜的厚度,可分為薄膜混合集成電路和厚膜混合集成電路。混合集成電路調節器調節精度更高、絕緣性能好,減少了外部溫度、濕度對其的影響、壽命更長,更能適應外部環境的變化。
國內應用情況編輯
目前,市場上主導產品為第三代和第四代調節器,但因車型不同仍有所差別。國內轎車已全部采用引進技術的發電機――即全部采用第四代調節器;低檔卡車和農用車為降低成本,大部分采用第二代調節器;中高檔卡車使用的調節器參差不齊,第二代、第三代和第四代調節器均有使用;客車由于用電器較多,其大功率發電機基本上采用穩定性更高的第四代調節器。而真正的第四代集成電路調節器制造工藝非常嚴格并且達到規模化生產才能降低成本,只有具備相當專業技術水平、設備水平和規模化的專業廠家才能生產。

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