第四节 电压调节器故障诊断

一、电压调节器的作用和工作原理

汽车电器都是以一定的直流电压设计的，发电机既是用电器的电源，又是蓄电池的充电装置，因此供电电压和电流的变化范围应有一定限制。发电机调节器的作用就在于使发电机的输出电压值稳定不变，不受转速和用电设备负荷变化的影响。使其不因发电机转速高时，输出电压过高而烧坏用电设备，并导致蓄电池过充电；也不会因转速低时，输出电压过低而导致用电设备工作失常。

1.触点振动式电压调节器

图1-28为双级振动式电压调节器原理图。触点式调节器利用触点的开、闭作用，在发电机转速变化时，改变励磁电路的电阻，用改变励磁电流的方法维持发电机电压稳定。

当发电机转速很低时，磁场绕组由蓄电池供电产生磁场；当发电机转速升高，端电压高于蓄电池电压时，磁场绕组由发电机自给；发电机输出电压升至工作电压上限U₁₂（14V左右）时，调节器磁化线圈3电流增大、电磁吸力加强，从而克服活动触点臂弹簧4的拉力，使触点K₁分开，此时励磁电路串入电阻R₁和R₂，励磁电流减小，发动机输出电压下降。发电机输出电压降低到工作电压下限U₁₁时，流经调节器磁化线圈的电流减小，电磁吸力减弱，触点K₁在弹簧作用下又闭合，电阻R₁和R₂被短路，使励磁电流增强，发电机输出电压升高；电压升高至调节器工作电压后，触点K₁又被吸开；如此往复，使发电机输出电压稳定。发电机转速更高时，电阻R₁和R₂串入励磁电路后，发电机输出电压仍高于调节值，使调节器磁化线圈产生的吸力增大，触点K₂闭合。此时，原通过磁场绕组的电流被短路，发动机仅靠剩磁发电，输出电压急剧下降，磁化线圈吸力下降使触点K₂重新断开，磁场绕组又有电流通过，发动机电压又升高。如此循环，使发电机电压保持稳定。双触点式电压调节器电压波动情况如图1-29所示。但触点式电压调节器触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯性，触点易产生火花，可靠性差、寿命短。

图1-28 双级振动式电压调节器

1—固定触点支架 2—活动触点臂 3—磁化线圈 4—弹簧 5—磁轭 6—交流发电机 7—点火开关 R₁—加速电阻 R₂—调节电阻 R₃—补偿电阻 K₁—低速触点 K₂—高速触点

图1-29 双触点式电压调节器电压波动情况

2.晶体管电压调节器

晶体管电压调节器利用晶体管的开关作用控制和调节发电机励磁电流，在发动机转速变化时维持其端电压稳定。图1-30为晶体管调节器的电路原理图。

图1-30 晶体管电压调节器电路原理图

发动机转速为零时、接通点火开关S₂，蓄电池电压加到由电阻R₂、R₃、R₄组成的分压器及晶体管VT₂的偏置电路电阻R₇、R₈上。此时分压器加至稳压管VS的反向电压低于稳压管的击穿电压，反向电流为零，即晶体管VT₁基极电流为零，VT₁截止，VT₂处于正向偏置而导通，蓄电池通过VT₂向磁场绕组供电。

当发电机转速逐渐升高至电压高于蓄电池电压时，便自己供给磁场绕组电流。发电机的电压升至调节器的调节电压时（13.5～14.5V），分压器R₂、R₃、R₄加至稳压管VS两端的反向电压达到其击穿电压，稳压管被击穿。

晶体管VT₁产生基极电流而导通。此时VT₂的发射极与基极被管VT₁短路，基极电流为零，VT₂截止，切断发电机励磁电路，使发电机电压下降。当发电机电压低于调节电压时，加在稳压管VS两端的反向电压低于其击穿电压，稳压管截止，VT₁基极电流为零，使VT₁截止，VT₂又导通，发电机励磁电流上升，输出电压升高。如此反复，使发电机电压稳定在分压器、电位器预先调好的数值上。

为了提高晶体管调节器的调节灵敏度、改善调节电压波形，设置C₂、R₅反馈电路。

二极管VD的作用是当磁场绕组电流突然变化时，使产生的自感电动势构成回路，以免击穿晶体管VT₂。

为了降低晶体管的开关频率，减小损耗，在分压器的下半部分并联电容C₁。

在分压器前设置电阻R₁，以改善发电机的负载特性。

3.集成电路电压调节器

集成电路电压调节器又称IC电压调节器，其基本组成和工作原理与晶体管电压调节器相似。

集成电路调节器可分为全集成电路调节器和混合集成电路调节器两种。全集成电压调节器的所有晶体管、二极管、电阻都集成制在一块基片上；混合集成电路调节器由厚膜或薄膜电阻与集成的单片芯片或分立元器件组成。目前国内外生产的集成电路调节器大多数是混合式，一般由一个集成块、一个晶体管、一个稳压管、一个续流二极管和若干电阻构成。

集成电路电压调节器结构紧凑、体积小、电压调节精度高、故障率低，并可装于发电机内部，构成整体式发电机。

二、电压调节器的检测诊断

交流发电机电压调节器的常见故障及影响见表1-9。

表1-9 电压调节器的常见故障及影响

1.触点式电压调节器的故障诊断

触点式调节器的主要检查内容如下：

（1）检查触点有无烧蚀、氧化 触点轻微烧蚀，可用砂纸打磨并清洁后继续使用；如果烧蚀比较严重或触点的厚度小于0.4mm，则应更换。

（2）检查调节器线圈和电阻 如果调节器线圈或电阻有断路，则应更换。

（3）调节器各部间隙的检查与调整 除衔铁与铁心之间的气隙外，双触点调节器高速触点间隙也是检查和调整的内容。各间隙的调整参数见表1-10。

表1-10 触点式调节器调整参数

（续）

（4）调节电压的检查与调整 交流发电机调节器需要检测和调整的性能参数是低载和半载时的调节电压值，可用交流发电机试验设备和性能良好的交流发电机进行检测，检测电路如图1-31所示。下面以双触点式调节器为例予以说明。

图1-31 触点式调节器实验电路

1—被测调节器 2—发电机 3—电阻器

闭合S₁后使发电机转动，待发电机自励发电（发电机电压高于蓄电池电压）时断开S₁并接通S₂，然后将发电机转速提高至3000r/min。调整负载电阻使发电机处于低载状态（12V交流发电机为4A，24V交流发电机为2A），并记录调节电压值。如果低载调节电压不符合规定值，应通过改变弹簧拉力予以调整。调节电压过低可适当增大弹簧拉力；若调节电压过高则应适当减小弹簧拉力。低载调节电压调好后，增大负载，使发电机处于半载状态（交流发电机额定输出电流的一半），记录调节电压值。如果半载调节电压与低载调节电压的差值超过限定值，应通过改变衔铁与铁心之间的气隙进行调整。若差值超过+0.5V，可适当减小衔铁与铁心之间的气隙；若差值超过-0.5V，则适当增大衔铁与铁心之间的气隙。

2.电子调节器技术状况检测

检测调节器技术状况时，外搭铁型调节器按图1-32a所示电路连接，内搭铁型调节器按图1-32b所示电路连接。

接好检测电路后，接通开关SW，然后由零逐渐调高直流电源电压，此时小灯泡发亮且亮度随之增强。当电压调节到调节电压值或略高于调节电压值时，若灯泡熄灭，则调节器技术状况良好；若始终发亮，则说明调节器已损坏。若继续装车使用，使励磁电流始终接通，发电机输出电压随转速升高而升高，会损坏用电设备。在检测过程中，如果小灯泡始终熄灭且灯泡未坏，则说明调节器存在故障，故障原因或者是大功率晶体管断路或者是前级驱动电路短路。若继续装车使用，励磁电路不能接通，发电机仅靠剩磁发电并因电压低而不能向外供电，长期使用时会缩短蓄电池的使用寿命。

图1-32 电子式调节器检测电路

a）外搭铁型 b）内搭铁型

当不知电子调节器的搭铁形式时，可按图1-32a所示电路进行检测。方法是把电源电压调到12V，接通开关SW，若灯泡不亮则为内搭铁型，否则为外搭铁型。

3.集成电路电压调节器性能检测

（1）集成电路电压调节器电压检测方法 分为发电机电压检测法和蓄电池电压检测法两类。

1）发电机电压检测法。检测电路如图1-33所示。加在分压器R₁、R₂上的电压是发电机励磁输出端L的电压U_l，而发电机输出电压为U_B。因为U_l=U_B，因此，调节器检测点P的电压加到稳压管VS₁上，其电压U_P与发电机的端电压U_B成正比，所以该线路称为发电机电压检测法线路。该检测方式线路简单，但当发电机与蓄电池间的连接线路接触不良而有较大电压降时，会引起蓄电池段的电压偏低而导致充电不足。

图1-33 发电机电压检测原理电路

2）蓄电池电压检测法。检测电路如图1-34所示。加在分压器R₁、R₂上的电压为蓄电池端电压，由于通过检测点P加到稳压管VS₁上的反向电压与蓄电池端电压成正比，所以该线路称为蓄电池电压检测法线路。这种检测方式避免了发电机电压检测方式的缺点，但需要的连接导线多一根，而且当此导线连接不良或断路时，会造成发电机电压过高或失控。

（2）集成电路电压调节器的性能检测 集成电路电压调节器一般为内装式，检测前应先将其从发电机内拆下，正确连接集成电路电压调节器各条引线，防试验时接错电源极性。

集成电路电压调节器一般有三引线和四引线两种。三引线集成电路电压调节器采用发电机电压检测法；四引线集成电路电压调节器采用蓄电池电压检测法。

1）三引线集成电路电压调节器的检测。按图1-35a接好线路。图中：B₊与发电机输出端引线相连；D₊与点火开关引出线相连接；D_相当于搭铁线；F与发电机磁场绕组相连；R为一个3～5Ω的电阻，可变直流电源的调节范围为0～30V；逐渐提高直流电源电压（由电压表V₂指示）。当V₂指示值小于调节器调节电压值时，V₁电压表上的电压值应在0.6～1.0V的范围内；当V₂指示值大于调节器调节电压值时，V₁表上的电压值应为V₂的值。调节时，注意调节电压值不能超过30V。

2）四引线集成电路电压调节器的检测。四引线集成电路电压调节器的测试与三引线晶体管式调节器的测试方法相同，其检测连接线路如图1-35b所示。

图1-34 蓄电池电压检测原理电路

图1-35 集成电路调节器检测接线图

a）三引线集成电路调节器接线图 b）四引线集成电路调节器接线图