新聞主題	充電發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器原理和故障檢測(cè)

 

摘要：柴油發(fā)電機(jī)組上的硅整流發(fā)電機(jī)各種調(diào)節(jié)器都是通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)電流使磁極磁通改變來(lái)控制充電機(jī)的輸出電壓。晶體管調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)磁場(chǎng)電流的方法是利用三極管的開(kāi)關(guān)特性，使磁場(chǎng)電流接通與切斷來(lái)調(diào)節(jié)充電機(jī)勵(lì)磁電流，從而使充電機(jī)的輸出電壓保持恒定。康明斯公司本文章中對(duì)晶體管調(diào)節(jié)器的工作原理、故障檢查方法以及與充電機(jī)之間的配合使用進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。

一、晶體管調(diào)節(jié)器的工作原理

1、晶體管調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)

      電磁振動(dòng)式電壓調(diào)節(jié)器現(xiàn)已基本淘汰，取而代之的是晶體管電壓調(diào)節(jié)器和集成電路電壓調(diào)節(jié)器（兩者本質(zhì)基本一致，只是體積大小差異）。晶體管電壓調(diào)節(jié)器較之電磁振動(dòng)式電壓調(diào)節(jié)器有如下優(yōu)點(diǎn)：

① 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，故障少。

② 用晶體三極管開(kāi)、關(guān)電路，速度快，時(shí)間短，調(diào)節(jié)的電壓穩(wěn)定，脈動(dòng)小。

③ 晶體管開(kāi)關(guān)無(wú)觸點(diǎn)火花，對(duì)無(wú)線電設(shè)備干擾大為減少。

④ 晶體管電壓調(diào)節(jié)器的工作壽命是觸點(diǎn)式調(diào)節(jié)器的2~3倍。

2、晶體管調(diào)節(jié)器的工作過(guò)程

      雖然晶體管調(diào)節(jié)器種類(lèi)繁多，但其基本工作原理相同，如圖1所示。晶體管調(diào)節(jié)器大多采用NPN型三極管制成，與外搭鐵式交流充電機(jī)匹配。晶體管調(diào)節(jié)器電壓調(diào)節(jié)值在制造時(shí)已調(diào)試精確，其整體結(jié)構(gòu)封閉裝配，使用時(shí)已無(wú)法調(diào)整。14V調(diào)節(jié)器的調(diào)壓值一般為1 3.5～14.5V之間，28V調(diào)節(jié)器調(diào)壓值一般為27~29V之間。晶體管調(diào)節(jié)器基本電路如圖2所示，工作過(guò)程如下：

① 接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)SW，當(dāng)充電機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)速n較低，電壓U低于蓄電池電動(dòng)勢(shì)時(shí)，蓄電池電壓經(jīng)SW加在分壓電阻R1、R2兩端。由于充電機(jī)的端電壓低于調(diào)節(jié)電壓上限，因此R1止的分壓值UR1小于穩(wěn)壓管VS的電壓Uw與Ube處于截止?fàn)顟B(tài)，三極管因無(wú)基極電流處于截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)蓄電池經(jīng)點(diǎn)火開(kāi)SW和電阻R3向VT2提供基極電流，便VT2導(dǎo)通，接通勵(lì)磁電路，其路徑為：

蓄電池正極→勵(lì)磁繞組→充電機(jī)“F”接柱→調(diào)節(jié)器“F”接線柱→三極管VT2c→（e）→調(diào)節(jié)器“E”接線柱→搭鐵→蓄電池負(fù)極

      若此時(shí)充電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，其電壓隨著轉(zhuǎn)速升高而升高。

② 當(dāng)充電機(jī)電壓上升到高于蓄電池電動(dòng)勢(shì)但低于調(diào)節(jié)電壓上限時(shí)，VS、VT1仍截止，VT2仍導(dǎo)通，勵(lì)磁電流由充電機(jī)自己供給，此勵(lì)磁電路為：

充電機(jī)正極一充電機(jī)勵(lì)磁繞組→充電機(jī)"F"接線柱→調(diào)節(jié)器"F"接線柱→三極管VT2c—（e）→調(diào)節(jié)器“E”接線柱→搭鐵→充電機(jī)負(fù)極

③ 當(dāng)充電機(jī)電壓隨轉(zhuǎn)速升高到調(diào)節(jié)電壓上限值時(shí)，穩(wěn)壓管VS導(dǎo)通，其工作電流從三極管VT1的基極流入，發(fā)射極流出。VT1飽和導(dǎo)通時(shí)，VT2的發(fā)射結(jié)被短路，流過(guò)R3的電流經(jīng)VT1集電極和發(fā)射極構(gòu)成回路，因此VT2無(wú)基極電流而截止，勵(lì)磁電流I1被切斷，磁極磁通迅速減少，充電機(jī)電壓U迅速下降

④ 當(dāng)充電機(jī)電壓降到調(diào)節(jié)電壓下限值時(shí)，穩(wěn)壓管VS截止，VT1隨之截止，VT1的集電極電位升高，充電機(jī)又經(jīng)R3向VT2提供甚極電流，VT2是導(dǎo)通，接通勵(lì)磁電流I1磁極磁通增多，充電機(jī)電壓U重新升高，調(diào)節(jié)器重復(fù)步驟③和④的工作過(guò)程，將充電機(jī)電壓控制在一定的范圍。其平均值就是調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)電壓值。

      在三極管VT2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止瞬間，磁場(chǎng)繞組產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)經(jīng)續(xù)流二極管VD構(gòu)成回路放電，防止三極管VT2被擊穿損壞。

3、集成電路調(diào)節(jié)器

      集成電路調(diào)節(jié)器（IC電路調(diào)節(jié)器），具有質(zhì)量輕、體積小、調(diào)壓精度高（為±0.3V）、耐振動(dòng)、壽命長(zhǎng)、可以直接裝在交流充電機(jī)內(nèi)、接線簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代交流充電機(jī)上。集成電路調(diào)節(jié)器的基本工作原理與晶體管調(diào)節(jié)器完全一樣都是根據(jù)充電機(jī)的電壓信號(hào)（輸入信號(hào)），利用三極管的開(kāi)關(guān)特性控制充電機(jī)的磁場(chǎng)電流，以達(dá)到穩(wěn)定充電機(jī)輸出電壓的目的，集成電路調(diào)節(jié)器也有內(nèi)、外搭鐵之分，而且以外搭鐵式居多。

 

圖1  晶體管電壓調(diào)節(jié)器調(diào)整原理

圖2  發(fā)電機(jī)晶體管調(diào)節(jié)器電路圖

 

二、晶體管調(diào)節(jié)器的故障檢測(cè)

       晶體管電壓調(diào)節(jié)器是一種常見(jiàn)的電路元件，用于穩(wěn)定輸出電壓。它的基本原理是通過(guò)對(duì)基極電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制晶體管的工作狀態(tài)，從而控制輸出電壓的穩(wěn)定性。在電路中，通常用穩(wěn)壓二極管和可調(diào)穩(wěn)壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)。

1、判斷晶體管調(diào)節(jié)器是內(nèi)搭鐵式還是外搭鐵式

      晶體管調(diào)節(jié)器因?yàn)橛袃?nèi)搭鐵式和外搭鐵式之分，所以應(yīng)先判別其搭鐵形式，然后檢測(cè)調(diào)節(jié)器的好壞。可用試燈或萬(wàn)用表進(jìn)行檢測(cè)。

      對(duì)12V的調(diào)節(jié)器，用一個(gè)12V的蓄電池和兩個(gè)12V、2W的小燈泡按圖3所示接線，如果接在“-（E）”與“F”接線柱之間的燈泡發(fā)亮，而接在“+（B）”與“f”接線柱之間的燈泡不亮，即L2亮，L1不亮則表示該調(diào)節(jié)器為內(nèi)搭鐵式的；反之，如果L2不亮，而L1亮，則表示該調(diào)節(jié)器為外搭鐵式的。如果調(diào)節(jié)器是四個(gè)引出端（D+、B、F、D-），試驗(yàn)時(shí)，可將D+與B短接后再進(jìn)行測(cè)試如調(diào)節(jié)器有五個(gè)引出端（D+、B、F、D-、L），則將L端懸空，并將D+與B短接，再按上述方法試驗(yàn)即可。

2、判斷晶體管調(diào)節(jié)器的好壞

      準(zhǔn)備一個(gè)輸出電壓為0～30V，電流為3～5A的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，線路連接好后，由OV逐漸調(diào)高直流電源電壓，此時(shí)小燈泡的亮度應(yīng)隨著電壓升高而增強(qiáng)，當(dāng)電壓調(diào)高到調(diào)節(jié)電壓值（12V系統(tǒng)為13，5~14.5V；24V 系統(tǒng)為27~29V）或者略高于調(diào)節(jié)電壓值時(shí)，若亮的燈泡突然熄滅，則調(diào)節(jié)器是好的；若小燈泡始終發(fā)亮，或兩個(gè)小燈泡始終同樣亮，則調(diào)節(jié)器已損壞。晶體管調(diào)節(jié)器損壞后，一般是更換新件。

3、使用簡(jiǎn)單電路驗(yàn)證PNP晶體管

      接下來(lái)我們以PNP晶體管為例進(jìn)行說(shuō)明。將一個(gè)電阻連接到PNP晶體管的基極，再將另一個(gè)電阻連接到PNP晶體管的集電極上，并將兩個(gè)電阻分別連接到電壓表，從而組成一個(gè)簡(jiǎn)單電路，如圖4所示：當(dāng)電壓表中顯示的電壓為0.7V時(shí)，說(shuō)明PNP晶體管正常。如果電壓表中顯示的電壓為0V，則PNP晶體管損壞或者未連接。

4、用簡(jiǎn)單電路驗(yàn)證NPN晶體管

      同樣地，以NPN晶體管為例進(jìn)行說(shuō)明。將一個(gè)電阻連接到NPN晶體管的基極，再將另一個(gè)電阻連接到NPN晶體管的發(fā)射極上，并將兩個(gè)電阻分別連接到電壓表，從而組成一個(gè)簡(jiǎn)單電路。當(dāng)電壓表中顯示的電壓為0.7V時(shí)，說(shuō)明NPN晶體管正常。如果電壓表中顯示的電壓為0V，則NPN晶體管損壞或者未連接。

 

圖3  發(fā)電機(jī)晶體管調(diào)節(jié)器搭鐵方式

圖4  發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器晶體管檢測(cè)儀

 

 

三、充電機(jī)與調(diào)節(jié)器的正確使用

1、連接發(fā)電機(jī)和調(diào)節(jié)器注意事項(xiàng)

（1）根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組的額定電壓、功率和工作條件，選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器型號(hào)。

（2）在連接線路時(shí)，要注意導(dǎo)線截面、長(zhǎng)度、絕緣等要求，確保電能傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

（3）使用正規(guī)的連接器和接線方式，避免接觸不良、斷路等問(wèn)題。

（4）在連接過(guò)程中，要按照接線圖進(jìn)行正確連接，避免接錯(cuò)導(dǎo)致設(shè)備損壞。

（5）連接前應(yīng)檢查設(shè)備的接觸處、輸入輸出端子等是否正常，確保設(shè)備沒(méi)有故障。

2、發(fā)電機(jī)維護(hù)注意事項(xiàng)

      充電發(fā)電機(jī)與晶體管調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用、維護(hù)方便。若正確使用，則故障少，壽命長(zhǎng)；若使用不當(dāng)，極容易損壞。因此在使用和維護(hù)中應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：

（1）我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，柴油機(jī)充電發(fā)電機(jī)均為負(fù)極搭鐵，蓄電池搭鐵極性必須與發(fā)電機(jī)一致。若蓄電池搭鐵極性接反將燒壞整流器。因此，在安裝蓄電池時(shí)尤其要注意搭鐵極性。

（2）充電發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不能短接的“B”、“E”端子（即用試火花的方法）來(lái)檢查發(fā)電機(jī)是否發(fā)電，否則容易燒壞整流器，

（3）調(diào)節(jié)器與充電發(fā)電機(jī)的搭鐵形式、電壓等級(jí)必須一致。內(nèi)搭鐵型調(diào)節(jié)器只能配用內(nèi)搭鐵型發(fā)電機(jī)；外搭鐵型調(diào)節(jié)器只能配用外搭鐵型發(fā)電機(jī)，否則發(fā)電機(jī)因無(wú)磁場(chǎng)電流而不發(fā)電。

（4）發(fā)電機(jī)不發(fā)電或充電電流很小時(shí)，應(yīng)及時(shí)查找原因并排除故障。如果勉強(qiáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，故障就會(huì)擴(kuò)大。比如：當(dāng)一只二極管短路后，就會(huì)導(dǎo)致其他二極管和定子繞組被燒壞。

（5）充電發(fā)電機(jī)的功率不得超過(guò)調(diào)節(jié)器所能匹配的功率。調(diào)節(jié)器所能匹配的功率取決于大功率三極管的功率。

（6）調(diào)節(jié)器必須受點(diǎn)火開(kāi)關(guān)控制，以免停機(jī)時(shí)蓄電池長(zhǎng)時(shí)間向磁場(chǎng)繞組放電。

（7）在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，不可隨意拆動(dòng)電氣設(shè)備的連接導(dǎo)線，以防止連線搭鐵短路或因突然斷開(kāi)而引起瞬時(shí)過(guò)電壓。

 

總結(jié)：

      晶體管電壓調(diào)節(jié)器是電路中極為重要的元件，其檢測(cè)方法主要包括使用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)試以及通過(guò)簡(jiǎn)單電路進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)本文的介紹，相信讀者對(duì)晶體管電壓調(diào)節(jié)器的檢測(cè)有了更深入的了解。

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