汽车电器与电子控制系统(第3版)
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

第三节 交流发电机及调节器

一、交流发电机的原理

现代汽车普遍采用三相同步交流发电机,由硅二极管组成的三相桥式整流电路将发电机定子绕组所感应的交流电变为直流电输出,因此也被称之为硅整流发电机。

1.电动势的产生

三相同步交流发电机的工作原理如图1-16所示。发电机的转子为磁极,磁极绕组通过电刷和集电环引入直流电而产生磁场;发电机的定子为电枢,用于产生电动势,其三相电枢绕组按一定的规律分布在定子的槽中,使其产生的感应电动势彼此相差120°电角度。

当内部绕组通电的转子旋转时,就会形成一个旋转的磁场,使静止的电枢绕组因切割磁力线而产生感应电动势。由于磁极铁心的特殊设计使磁极磁场近似于正弦规律分布,因此三相电枢绕组产生的感应电动势按正弦规律变化:

式中ω——电角速度(s-1);

Eϕ——每相绕组电动势的有效值(V);

t——时间(s)。

分别有如下关系式:

式中f——交流电动势的频率f(Hz);

p——磁极对数;

n——发电机的转速(r/min);

K——绕组系数,采用整距集中绕组时,K=1;

N——每相绕组匝数;

Фm——每极磁通的幅值(Wb)。

图1-16 三相同步交流发电机的工作原理

1—电刷 2—集电环 3—定子 4—转子 5—整流电路

2.整流原理

交流发电机通过6只二极管组成的三相桥式整流电路将电枢绕组产生的三相交流电动势转变为直流输出,其工作原理如图1-17所示。

图1-17 三相桥式整流工作原理

a)整流电路 b)三相交流电压 c)整流后电压波形

(1)二极管的整流原理 由于二极管的单向导电性,负极连接在一起的VD1、VD3、VD5在任一瞬时只能是正极电位最高的那只二极管导通,因为该二极管导通后,就使另两只二极管的负极电位高于正极而不能导通;正极连接在一起的VD2、VD4、VD6在任一瞬时则只能是负极电位最低的那只二极管导通,因为该二极管导通后,就使另两只二极管的正极电位低于负极而不能导通。比如,在t1t2时间内,A相电压最高,B相电压最低,VD1、VD4导通,电流从“+”端流出、“-”端流入;而在t2t3时间内,A相电压最高,C相电压最低,VD1、VD6导通,电流仍然从“+”端流出、“-”端流入。于是,6只二极管组成的三相桥式整流电路就将电枢绕组的交流电(图1-17b)变成了直流电(图1-17c)。

(2)发电机的端电压 从二极管导通情况可知,在任一瞬时,负载上的电压为某两相电动势之和(线电压),交流发电机输出电压的平均值为:

U=1.35UL=2.34Uϕ(星形联结)

U=1.35Uϕ(三角形联结)

式中UL——三相绕组的线电压有效值;

Uϕ——三相绕组的相电压有效值。

(3)发电机的中点电压 一些发电机有一个中点接线柱(“N”接柱),用于控制磁场继电器、充电指示灯继电器等。“N”接柱连接三相绕组的中性点(图1-18),其对地电压称之为发电机的中点电压,由VD2、VD4、VD6组成的半波整流得到,数值上,发电机的中点电压是端电压的一半。

图1-18 交流发电机的中点电压

3.励磁方式

发电机与蓄电池并联相接,发电机的磁场绕组通过调节器与发电机电枢接柱连接(图1-19)。在发电机的电压还低于蓄电池电压时,调节器B、F接柱处于通路状态,由蓄电池提供励磁电流(他励)。在发电机建立电压之前,发电机磁场绕组就有稳定的励磁电流,磁极的磁场较强,可迅速建立电压。当发电机的电压高于蓄电池电压时,由发电机电枢向磁场绕组提供励磁电流(自励)。这时,调节器根据发电机电压的波动自动调节励磁电流,以稳定发电机电压。

图1-19 交流发电机的励磁回路

交流发电机的发电原理:转子绕组通过电刷和集电环引入直流电而形成旋转磁场,定子绕组切割磁力线产生三相交流电动势,由整流器将电枢绕组的交流电转为直流电输出。

二、交流发电机的结构

交流发电机的基本组成部件是转子(磁极)、定子(电枢)和整流器,其结构如图1-20、图1-21所示。

图1-2O JF132型交流发电机的组成部件

1—后端盖 2—电刷架 3—电刷 4—电刷弹簧压盖 5—硅二极管 6—元件板(散热板) 7—转子 8—定子总成 9—前端盖 10—风扇 11—带轮

图1-21 JF132型交流发电机的结构

1—后端盖 2—集电环 3—电刷 4—电刷弹簧 5—电刷架 6—磁场绕组 7—电枢绕组 8—电枢铁心 9—前端盖 10—风扇 11—带轮

1.转子

交流发电机的转子的组成如图1-22所示。两块爪极压装在转子轴上,爪极的空腔内装有磁轭并绕有磁场绕组,磁场绕组的两引出线分别焊接在两个与转子轴绝缘的集电环上。磁场绕组通过与集电环接触的两个电刷引入直流电,产生磁场,将两块爪极磁化。其中一块被磁化为N极,另一块为S极,使整个转子形成4~8对磁极,国产交流发电机多为6对磁极。

图1-22 转子的组成

1—集电环 2—转子轴 3—爪极 4—磁轭 5—磁场绕组

将转子爪极设计成鸟嘴形是为了使磁场呈正弦分布,以使电枢绕组产生的感应电动势有较好的正弦波形。

2.定子

交流发电机的定子是发电机的电枢部分,由定子铁心和对称的三相电枢绕组组成。定子铁心由内圆带槽的环状硅钢片叠成,各硅钢片之间互相绝缘。定子槽内置有三相电枢绕组,为保证电枢三相绕组产生大小相等、相位差120°(电角度)的对称电动势,三相绕组的绕制遵循了以下原则。

1)每相绕组的线圈个数和每个线圈的匝数应完全相等。

2)每个线圈的节距必须相同。

3)三相绕组的起端A、B、C在定子槽内的排列必须相隔120°电角度。

图1-23 JF型交流发电机定子绕组展开图

1—定子铁心线槽编号 2—定子绕组

定子绕组的绕制一例如图1-23所示。图中A、B、C是三相绕组的始端,X、Y、Z是三绕组的末端,三相电枢绕组的连接方式如图1-24所示。汽车用交流发电机多为星形联结,但也有少数采用三角形联结方式。

3.整流器

整流器6只硅二极管的安装与连接方式如图1-25所示。二极管的引线为二极管的一极,其壳体部分为二极管的另一极。三只壳体为正极的硅二极管压装在后端盖(或与外壳相连接的散热板)上,这三只二极管的引线为二极管的负极,称之为负极管;三只壳体为负极的硅二极管压装在与外壳绝缘的散热板上,这三只硅二极管的引线端为二极管的正极,称之为正极管。三只正极管和三只负极管的引线端通过三个接线柱一一对应连接,并分别连接三相绕组的A、B、C端,就组成了三相桥式全波整流电路。

图1-24 交流发电机三相绕组的连接方式

a)星形联结方式 b)三角形联结方式

图1-25 交流发电机整流器

a)整流二极管安装图 b)整流二极管电路图

1—绝缘散热板 2—正极管 3—负极管 4—后端盖(或接地散热板)B—电枢接柱

固定在绝缘散热板上的螺栓伸出发电机壳体外部,作为发电机的输出接柱,该接柱为发电机的正极,该接柱(称之为电枢接柱)的标记为“B”或“+”、“电枢”等。

4.端盖及电刷组件

交流发电机的前后端盖由铝合金铸成,铝合金为非导磁材料,可减少漏磁,并具有重量轻、散热性好的优点。

在后端盖内装有电刷组件,电刷组件包括电刷、电刷架和电刷弹簧。电刷架有两种形式,一种是从发电机的外部拆下电刷弹簧盖板即可拆下电刷(图1-26a),另一种则需拆开发电机后才能拆下电刷(图1-26b)。电刷通过弹簧与转子轴上的集电环保持接触。

图1-26 发电机电刷组件

a)外装式 b)内装式

交流发电机有内搭铁和外搭铁之分。内搭铁发电机一个电刷的引线连接于与端盖绝缘的磁场接柱(标“F”或“磁场”)上,另一个电刷的引线与发电机外壳相接;外搭铁发电机的两个电刷通过引线均与绝缘接柱(标“F+”、“F-”或“F1”、“F2”)相连,磁场绕组需经“F-”或“F2”接柱和外接电路与搭铁相连接。

交流发电机的带轮上有风扇叶片,用于对发电机进行强制通风散热(图1-27a)。为提高发电机的效率、减小发电机的体积,有的发电机风扇叶片设在其转子上(图1-27b)。

图1-27 交流发电机通风方式

a)叶片外装式 b)叶片内装式

5.交流发电机的型号

根据QC/T 73—1993《汽车电气设备产品型号编制方法》的规定,汽车交流发电机的型号由五部分组成:

第一部分为产品代号,由字母表示,如JF、JFZ、JFB、JFW分别表示普通交流发电机、整体式交流发电机、带泵交流发电机和无刷交流发电机。

第二部分为电压等级代号,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,各代号表示的电流等级见表1-5。

第四部分为设计序号,用一位阿拉伯数字表示产品的顺序。

第五部分为变形代号,用字母表示,交流发电机是以调整臂的位置作为变形代号的。从驱动端看,Y—右边、Z—左边,无字母则表示在中间位置。

表1-5 电流等级代号

三、交流发电机的工作特性

汽车用交流发电机工作时的转速变化范围大,其输出电流不稳定。了解交流发电机的相关工作特性,有助于正确地使用与维护发电机。

1.空载特性

交流发电机的空载特性是指发电机不对外输出电流(IL=0)时,发电机端电压与发电机转速之间的关系[U=fn)曲线],如图1-28所示。

从发电机的空载特性曲线的上升速率和达到蓄电池电压的转速高低,可判断发电机的性能是否良好。

2.外特性

外特性是指发电机转速一定(n=C)时,发电机端电压与输出电流之间的关系[U=fI)曲线],如图1-29所示。

图1-28 交流发电机空载特性

图1-29 交流发电机外特性

交流发电机的端电压与电动势及输出电流的关系为

U=E-RZI

式中E——交流发电机等效电动势;

RZ——发电机等效内阻,包括发电机电枢绕组的阻抗和整流二极管的正向导通电阻;

I——发电机的输出电流。

发电机在某一稳定的转速下的RZ为一定值,如果E是稳定的,则发电机的端电压U将随输出电流增大而直线下降。但实际上当发电机有输出电流后,其E也会下降ΔE,ΔE随其输出电流I的增大而增大。造成发电机电动势E下降的原因有二。

一是发电机的电枢反应削弱了磁极磁场。电枢反应是指电枢电流产生的磁场对磁极磁场的影响。当发电机有输出电流时,电枢电流产生的磁场会削弱和扭斜磁极磁场,从而引起电枢绕组电动势下降。随着发电机输出电流的增大,电枢反应的影响也随之增大,发电机电动势下降也越多。

二是励磁电流减小使磁极磁场减弱了。发电机端电压下降后,发电机的励磁电流就会相应减小,磁极产生的磁场减弱。发电机输出电流越大,其端电压越低,磁极磁场就越弱,发电机电动势的下降也就越多。当发电机的端电压下降至临界点后,继续增大发电机负载(减小负载电阻),由于此时励磁电流对磁极磁场的影响较大(已远离磁极饱和区),使得EU)下降比负载电阻的减小更快,因此发电机输出电流I随负载电阻的减小不升反降。

从交流发电机的外特性可知,随着发电机输出电流的增加,其端电压下降较快。因此,在发电机高速运转时,如果突然失去负载,则会使发电机的电压突然升高而对汽车上的电子元器件造成损害。

3.输出特性

输出特性是指保持发电机的端电压不变(U=Ue)时,发电机的输出电流与发电机转速之间的关系[I=fn)曲线],如图1-30所示。

发电机的空载转速n1是指I=0、U=Ue(额定电压)时的发电机转速;发电机的满载转速n2是指U=UeI=Ie(额定电流)时的发电机转速。

n1n2是判断发电机性能良好与否的重要参数,被测发电机实际测得的n1n2如果低于规定值,则说明该发电机的性能良好。

图1-30 交流发电机输出特性

n1—发电机的空载转速 n2—发电机的满载转速

从交流发电机的输出特性可知,当发电机转速达一定值后,发电机的输出电流就不再随转速的增加而上升(具有自动限流作用),其原因有两个方面:一是发电机电枢绕组的感抗作用,当发电机的转速很高时,电动势的交变频率很高,电枢绕组的感抗作用大,增大了发电机的内压降;二是交流发电机电枢反应的影响较大,当发电机的输出电流增大时,电枢反应的增强使发电机的电动势下降。

交流发电机的这种自动限流作用使得发电机具有自我保护能力。

四、交流发电机调节器的作用与原理

1.交流发电机调节器的作用

从发电机各电枢绕组电动势与发电机的转速和磁极的磁通关系可推出:

E=Ceϕn

式中E——交流发电机的等效电动势;

Ce——交流发电机的结构常数;

ϕ——交流发电机磁极磁通;

n——交流发电机的转速。

忽略发电机内阻电压降,就有

UE=Ceϕn

汽车用交流发电机工作时其转速很不稳定且变化范围很大,若对发电机不加以调节,其端电压将随发动机转速的变化而变化,这与汽车用电设备电压需稳定的要求不相适应。因此,发电机必须要有一个自动的电压调节装置。

交流发电机调节器的作用就是当发动机转速变化时,通过对发电机磁极绕组励磁电流的调节来改变磁通量,使发电机的电压保持稳定,以满足汽车用电设备的要求。

2.调节器的基本原理

(1)调节器的工作方式发电机电压调节器串联于发电机的励磁电路中(图1-31a)。当发电机工作在某一转速下,其电压可达到设定的上限值U2时,调节器便会起作用,通过降低或切断磁场绕组的励磁电流If,以迅速减小磁极的磁通量而使发电机电压下降;当发电机电压下降至设定的下限值U1时,调节器又动作,使If增大,磁通量增大,发电机电压又上升;当发电机的电压上升至U2时又重复上述过程。于是,发电机的电压在设定的范围内波动,得到一个稳定的平均电压Ue(图1-31b)。

图1-31 发电机电压调节器基本原理

a)发电机电压调节器原理 b)发电机电压调节器工作时的电压波形

(2)调节器的稳压原理 发电机转速不同时,磁场加强后发电机电压的上升速率和磁场减弱后的发电机电压的下降速率均不同,不同转速下发电机上升及下降的变化情况如图1-32所示。

由图1-32可知,发电机的转速升高时,发电机电压的上升速率增大而使发电机电压达到U2的时间tb缩短,发电机电压下降速率减小而使发电机电压降至U1的时间tk延长。于是,随着发电机转速的上升,调节器的动作使励磁电流大的相对时间减少,而使励磁电流小或无的相对时间增加,使得发电机的平均励磁电流随发电机转速的上升而减小,其磁极磁场减弱,从而使发电机的平均电压保持不变(图1-33)。

图1-32 不同转速下发电机电压升降曲线

图1-33 发电机电压调节器的工作特性

n1—调节器工作的起始转速 nmax—调节器开始失效的发电机转速

五、触点式调节器

1.触点式调节器的基本工作原理

触点式调节器通过电磁线圈控制触点开闭的方式来控制磁场绕组的励磁电流,以实现对发电机电压的调节。因此,这种触点式调节器也被称为电磁振动式调节器。单触点式电压调节器的原理如图1-34所示。

图1-34 单触点电压调节器原理

1—蓄电池2—发电机3—发电机磁极绕组4—调节器电磁线圈5—触点弹簧

Rtj—调节器调节电阻K—调节器触点δ—触点衔铁与铁心间的气隙

调节器触点在其弹簧力的作用下保持闭合,发电机的电压加在调节器的电磁线圈上。当发电机转速在调节器起作用的范围内,且发电机的电压达到上限电压U2时,调节器电磁线圈产生的磁力使触点K断开,Rtj串入励磁回路,励磁电流减小,磁极磁通量减小,使发电机的电动势及端电压迅速下降;当发电机电压下降至下限电压U1时,电磁线圈的磁力减弱,触点K又在弹簧力的作用下闭合;K闭合后,Rtj被短路,励磁电流增大,磁极磁通量又增大,发电机电压又随之上升;当发电机电压上升至U2时,触点又被打开。触点如此不断地振动,使发电机电压在U1U2范围内波动,得到一个稳定的电压调节值Ue

根据力矩平衡原理可以得到调节器调节电压Ue的关系式:

式中C——调节器结构常数;

δ——触点衔铁与铁心间的气隙(mm);

Rx——电磁线圈的电阻(Ω);

Wx——电磁线圈的匝数(匝);

F——触点弹簧的拉力(N)。

2.普通单触点调节器的问题

(1)调节器工作范围与触点火花问题从图1-33可知,n1nmax为调节器的调节范围。nmax时的励磁电流的关系式为

式中Rf——磁场绕组的电阻(Ω)。

从上式可看出,触点式调节器的调节范围与调节电阻Rtj直接相关。增大RtjImin减小,就可使nmax增大。要使调节器的工作范围能适应交流发电机转速变化的需要,就应增大Rtj。但增大Rtj后会使触点火花增大,因为触点断开时产生的火花取决于触点断开功率PK,而PK与触点断开时的电流IKRtj相关(PK=I2KRtj)。IKRtj越大,触点火花也越大。但是通过减小IKRtj来减小触点火花又是不现实的,因为减小Rtj会使调节器的调节范围达不到要求,而减小IK又必须以增加发电机的磁极尺寸及重量为代价。

到目前为止,触点式电压调节器解决触点火花与调节范围之间矛盾的办法是采用双触点或单触点加灭弧电路。

(2)触点振动频率过低问题 由于触点部分有机械惯性及电磁线圈的磁滞性,使触点的振动频率过低,导致电压脉动频率过低而影响用电设备的正常使用。解决触点振动频率过低问题从两方面入手。

1)减小机械惯性,即采用薄而轻的衔铁,并将其一端做成三角形或半圆形,以使重心靠近支点而减小转动惯量。

2)减小电磁线圈的磁滞性,在电路中增设一加速电阻Rjs以加速退磁(图1-35),使加在电磁线圈上的电压Ux成为发电机的端电压减去加速电阻上的电压降(Ux=U-IjsRjs)。这样,在触点闭合时,Ijs就是通过电磁线圈的电流Ix,电磁线圈的电阻较大,Ix很小,因而加速电阻电压降IxRjs很小,此时电磁线圈上的电压近似于发电机端电压(UxU);而当触点断开时,磁场绕组的励磁电流If也通过Rjs,由于磁场绕组的自感作用而使If不能突变,在触点断开瞬间的IfIx要大很多,因而使加速电阻Rjs上的电压降突然增大,加在电磁线圈上的电压迅速下降,使电磁线圈迅速退磁,触点迅速闭合,从而加快了触点的振动频率。

图1-35 加速电阻的作用原理

(3)温度变化对调节电压的影响问题当温度升高时,电磁线圈的电阻会随之增大,在相同的电压下其磁化电流减小,磁力减弱,因此需要比温度低时更高的电压才能吸动触点,使得调节电压Ue会随温度的上升而升高。通常采用温度补偿电阻和利用磁分路的方法解决温度变化对Ue的影响(图1-36)。

1)采用温度补偿电阻,就是用电阻温度系数仅为铜丝1/800的康铜丝构成电磁线圈的一部分或制成电阻Rt串接于电磁线圈电路中,以使电磁线圈总电阻受温度的影响减小。

2)利用磁分路,在铁心与磁轭之间加一磁阻随温度上升而增大的磁分路片,当温度上升时,由于磁分路片磁阻增大,经磁分路的磁通量相对减弱,而使通过气隙δ的磁通量相对加强,这样就弥补了电磁线圈电流减小所带来的影响。

图1-36 触点式电压调节器的温度补偿

1—固定触点支架 2—衔铁 3—铁心 4—磁分路片 5—触点弹簧 6—磁轭 7—电磁线圈

3.双触点式电压调节器

(1)双触点式电压调节器的基本原理 双触点式电压调节器的常闭触点K1在发电机低速时起作用,K1与调节电阻Rtj并联;常开触点K2在发电机高速时起作用,K2与发电机磁场绕组并联,当K2闭合时,磁场绕组将无励磁电流通过。双触点式电压调节器的工作原理如图1-37所示,其工作过程如下。

图1-37 双触点式电压调节器基本原理与工作特性

a)基本电路原理 b)工作特性

1—发电机 2—磁极绕组 Rtj—调节器调节电阻 K1—低速触点 K2—高速触点 n1—K1打开的发电机起始转速 n2—K1开始失效的发电机转速 n3—K2闭合的发电机起始转速 n4—K2开始失效的发电机转速 Ue1K1工作时的调节电压 Ue2—工作时的调节电压 UB—蓄电池电压X—电磁线圈

当发电机的转速低于n1时,电磁线圈X的磁力不能吸动触点K1断开。此时,电压调节器还未起调节作用,发电机电压将随其转速的上升而升高。

当发电机的转速在n1n2范围内时,电磁线圈X的磁力可吸动触点K1断开,但还不能使K2闭合。此时K1工作,随着发电机转速的上升,K1打开的相对时间增加,磁场绕组的平均励磁电流下降,将发电机的电压稳定在Ue1

当发电机的转速在n2n3范围内时,K1打开后已不能使发电机电压下降,K1已失去了调节作用,但电磁线圈X的磁力还不足以使K2闭合。此时发电机的电压将随其转速的上升而增高,这是一段K1与K2均不起作用的电压失控区。

当发电机的转速高于n3时,电磁线圈X的磁力可将K2吸合,此时K2工作。随着发电机转速的上升,K2闭合的相对时间增加,磁场绕组的平均励磁电流下降,使发电机的电压稳定在Ue2

假如发电机的转速能高于n4,K2也将失效(K2打开后已不能使发电机电压下降),即调节器失去调节作用,但实际上发电机最高转速要远低于n4

(2)双触点式电压调节器的特点

1)由于低速调节范围无需很大,其调节电阻Rtj小,因此低速触点工作时触点火花很小,而高速触点闭合时磁场绕组被短路,触点打开时也基本无火花产生。

2)高速触点工作时,相当于串入了一个无穷大的电阻,因此其nmax很高,即双触点式调节器其工作范围很大。

3)由于低速触点和高速触点是在不同的电压限定范围内工作,因此其调节电压值略有不同,即其调节电压有电压级差(一般12V系统不超过0.5V,24V系统不超过1V)。

(3)实际双触点式电压调节器的结构与电路实际双触点电压调节器的结构有多种形式,如图1-38所示。国产FT61型双触点式电压调节器的电路如图1-39所示。

图1-38 双触点式电压调节器的几种结构形式

1—低速触点 2—高速触点

图1-39 国产FT61型双触点式电压调节器电路

1—固定触点支架 2—衔铁 3—电磁线圈 4—触点弹簧 5—磁轭 6—电刷 7—集电环 8—磁场绕组 9—电枢绕组 10—点火开关 R1—加速电阻 R2—调节电阻 R3—温度补偿电阻 K1—低速触点 K2—高速触点

触点式调节器的基本原理:发电机电压施加于调节器电磁线圈,使其按发电机电压的高低变化产生相应的电磁力,控制触点张开或闭合,以改变发电机的励磁电流,使发电机的电压在设定的范围内波动。

六、电子调节器

触点式调节器工作时会产生触点火花,使得其触点容易烧蚀,因而其故障率高、工作可靠性较差;触点在振动中产生的电火花还会对周围的无线电造成干扰。此外,触点式调节器其结构复杂,触点的振动频率低。电子调节器可避免触点式调节器的不足,因而在现代汽车上已逐渐取代了触点式调节器。

1.电子调节器的基本原理

(1)电子调节器的基本电路及工作原理 电子调节器是利用晶体管的开关特性,通过改变晶体管饱和导通和截止相对时间来调节发电机的励磁电流,其电压调节的基本电路如图1-40所示。

图1-40 电子电压调节器的基本电路

发电机电压通过R1、R2组成的分压器,将成一定比例的部分电压加于稳压管VD;使VD由发电机的电压控制其导通或截止;VT1为小功率晶体管,起放大作用,VT1的导通或截止由VD控制;大功率晶体管VT2用于控制励磁电流,VT2饱和导通时,发电机磁场绕组励磁回路通路,VT2截止时,励磁回路则断路。电路参数的设置使VT1、VT2均工作在开关状态。

在发电机电压达到调节电压以前,R1的分压低于VD的导通电压,VD不导通,VT1也不导通;VT1截止时,VT2的基极电位很低,使VT2有足够高的正向偏压而饱和导通,发电机励磁回路通路。当发电机的电压上升至设定的调节电压时,R1的分压使VD导通,VT1同时饱和导通;VT1饱和导通后,VT2失去正向偏压而截止,发电机励磁回路断路。发电机无励磁电流时,其电动势及端电压迅速下降,当降到R1上的分压不足以维持VD导通时,VD又截止,VT1也截止,又使VT2导通,发电机励磁回路又通路。如此反复,使发电机的电压维持在设定的调节电压值。

当发电机的转速上升时,发电机电压上升的速率增大,下降速率减小,使调节器中VT2的截止时间相对增加,发电机的平均励磁电流减小,从而使发电机的电压保持稳定。

相比于触点式调节器,电子调节器用稳压管“感受”发电机的电压,控制晶体管的导通和截止,由晶体管的导通或截止通断发电机的励磁电流,使发电机的电压在设定的范围内波动。

(2)基本电路的不足及改善措施 基本电路不能满足调节器工作的需要,实际电子调节器还设有其它的电子元件和电路,用以弥补基本电路的不足。实际电子电压调节器电路一例如图1-41所示。

图1-41 满足实际使用要求的电子电压调节器

1)晶体管的开关频率过高(图1-42a),使晶体管处在截止与饱和导通之间的时间较长,晶体管集电极耗散功率(PC=ICUC)过大,这会使晶体管容易过热而烧坏。R2并联电容C1,利用电容的充、放电时间,使稳压管VD1的导通和截止变得迟缓,从而降低了晶体管的开关频率(图1-42b);加R4C2正反馈电路,用以加速晶体管导通和截止的变化过程(图1-42c)。电容C1和正反馈电路R4C2减小了晶体管的功率消耗,使晶体管不易过热烧坏。

图1-42 调节器晶体管开关频率和波形的改善

a)改善前的电压波形 b)加C1降频后的电压波形 c)再加R4C2整形后的波形

2)开关晶体管截止时,磁场绕组所产生的自感电动势容易损坏晶体管和稳压管等电子元件。加续流二极管VD4,当开关晶体管截止时,磁场绕组产生的自感电动势经VD4形成通路,从而保护了调节器中的电子元件。

3)汽车电源如果产生反向瞬变电压,就很容易造成调节器电子元件损坏。加VD3后,反向瞬变电压通过VD3形成通路,输入的反向电压只是VD3的正向导通电压,从而防止了电源反向瞬变电压对调节器电子元件造成损害。

4)稳压管的导通电压会随着温度的上升而增高,导致发电机的调节电压随之增高。加温度系数为负的VD2,用作温度补偿,以使发电机的调节电压不随温度而变。

5)VT1饱和导通时,实际的导通电压不为0时,就有可能导致VT2不能可靠截止。加VD5后,由于其分压作用,使得VT1饱和导通时VT2能可靠截止。

6)VT3需要通过较大的励磁电流,加VT2用于电流放大,以使VT3能控制励磁电流。

2.晶体管电压调节器

所谓晶体管电压调节器是指由分立电子元件焊接于印制电路板而制成的电子调节器,印制电路板被固定在冲制的铁盒或铝盒内,有的在盒内还加注硅橡胶等,以利于元件的固定和晶体管的散热。晶体管调节器示例如下。

(1)JFT126、JFT246型晶体管调节器JFT126、JFT246型晶体管调节器的电路板固定在钢板冲制的盒内,内部充满了107硅橡胶,其电路如图1-43所示。

图1-43 JFT126、JFT246型晶体管调节器

VT3为低频大功率硅管,与VT2组成复合管,其电路原理参见前面的有关叙述。JFT126、JFT246型及它们的一些变型晶体管调节器的电路结构相同,只是部分元件的参数有所不同,以适用于不同功率、不同型号的内搭铁式交流发电机。

(2)JFT106型晶体管调节器JFT106型晶体管调节器电路板封装于铝合金壳体内,适用于外搭铁型交流发电机,其电路如图1-44所示。

图1-44 JFT106型晶体管调节器

稳压管VD5不仅可通过其正向导通特性来吸收电源的反向瞬变电压,还可利用其稳压特性吸收由于负载电流突然减小、蓄电池连接突然断开等原因造成的正向瞬变过电压,以保护调节器的电子元件。电路中与R2并联的R3、与C1并联的C2用与对电阻、电容参数的设定和调整,其它元件的作用及电路原理如前面所述。

3.集成电路电压调节器

所谓集成电路电压调节器是指用若干电子元件集成在基片上,用具有发电机电压调节全部或部分功能的芯片所构成的电子调节器。相比于晶体管调节器,集成电路调节器的结构紧凑、体积小、电压调节精度高、故障率低。集成电路电压调节器多装于发电机的内部,这种发电机被称之为整体式发电机。

集成电路电压调节器根据电压信号输入的方式不同,可分为发电机电压检测方式和蓄电池电压检测方式两种类型,如图1-45所示。

图1-45 集成电路电压调节器电压检测法

a)发电机电压检测法 b)蓄电池电压检测法

1—点火开关 2—充电指示灯 3—发电机 4—磁场绕组 5—调节器VDH—发电机对外输出整流器VDL—发电机提供磁场电流整流器

(1)发电机电压检测方式 发电机电压检测方式的集成电路调节器其发电机电压的采样点是发电机的输出端。这种检测方式电路连接简单,但缺点是当发电机与蓄电池之间的连接电路因接触不良而有较大电压降时,就会引起蓄电池端的电压偏低而导致充电不足。

(2)蓄电池电压检测方式 蓄电池电压检测方式的集成电路调节器其发电机电压的采样点在蓄电池端。这种检测方式避免了发电机电压检测方式的缺点,但需要多一根连接导线,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,因此,采用蓄电池电压检测方式的整体式发电机通常在电路中采取一定的措施以弥补这一缺陷。

图1-46 九管交流发电机整流电路

1—发电机 2—点火开关 3—调节器 4—用电设备 5—蓄电池

图1-45中VDH和VDL实际电路如图1-46所示。VDH是由VD1~VD6组成的三相桥式整流电路组成的,其输出直流电压UB向用电设备供电和向蓄电池充电。VDL是指由VD7、VD8、VD9与VD2、VD4、VD6组成的三相桥式整流电路,其整流原理及电压与VDH相同,UD用于向磁场绕组提供励磁电流。增设VD7、VD8、VD9的发电机称之为九管交流发电机。

七、发电机充电指示灯控制电路

现代汽车仪表板上均设有充电指示灯,在接通点火开关时,充电指示灯亮起,指示点火开关处于接通状态;当发动机起动后,发电机正常发电时,充电指示灯则熄灭,指示充电系统工作正常。如果发动机在运转时充电指示灯亮起,则指示充电电路有故障。

根据发电机及所配调节器结构形式的不同,充电指示灯的控制电路有多种形式。现举例说明几种典型的充电指示灯控制电路。

1.发电机中点电压继电器控制方式

充电指示灯继电器线圈由发电机中点电压控制,继电器有双触点和单触点两种形式。

(1)双触点充电指示灯继电器 采用双触点充电指示灯继电器的充电指示灯控制电路一例如图1-47所示。

图1-47 丰田车用的充电指示灯控制电路原理

1—充电指示灯 2—熔断器 3—电压调节器线圈 4—充电指示灯继电器线圈

双触点充电指示灯继电器中的常闭触点K1串联于充电指示灯电路中,常开触点K2与电压调节器的电磁线圈串联。当接通点火开关(点火档)时,充电指示灯电路通路(蓄电池正极→SW→充电指示灯→K1→搭铁),充电指示灯亮。当起动发动机,发电机正常工作时,发电机的中点电压使充电指示灯继电器线圈通电,产生的磁力使K1断开,K2闭合。K1断开使充电指示灯断电熄灭,K2闭合则使电压调节器线圈接通发电机端电压而开始正常工作。

(2)单触点式充电指示灯继电器 采用单触点的充电指示灯继电器的充电指示灯控制电路一例如图1-48所示。

接通点火开关而未起动时,充电指示灯电路通路(蓄电池正极→电流表→点火开关→充电指示灯→K2→搭铁),充电指示灯亮。当起动发动机,发电机正常工作时,发电机的中点电压加在线圈L2上,产生的磁力使K2断开,充电指示灯熄灭。

2.发电机端电压继电器控制方式

充电指示灯继电器线圈由发电机端电压控制,电路原理如图1-49所示。

图1-48 EQ1090及CA1091汽车充电指示灯控制电路

1—蓄电池 2—电流表 3—点火开关 4—充电指示灯 5—组合继电器K1—起动继电器触点 K2—充电指示灯继电器触点 L1—起动继电器线圈 L2—充电指示灯继电器线圈

图1-49 充电指示灯继电器受发电机端电压控制电路原理

1—调节器 2—发电机磁场绕组 3—充电指示继电器 4—充电指示灯 5—点火开关 6—蓄电池

发电机为九管整流型,充电指示灯继电器触点K为常开,继电器线圈受发电机端电压控制。当接通点火开关而未起动时,调节器内的开关晶体管处于导通状态,充电指示灯继电器线圈通路(蓄电池正极→点火开关→L→VD→磁场绕组→调节器→搭铁),L产生磁力将充电指示灯继电器触点K吸合,充电指示灯亮。起动发动机后,发电机正常工作时,D点的正常的输出电压高于蓄电池电压,使L断电,K断开,充电指示灯熄灭。

3.发电机端电压直接控制方式

许多汽车的充电电路中,充电指示灯控制电路不用继电器,直接通过发电机的端电压控制充电指示灯。

(1)九管整流控制方式 将充电指示灯连接在发电机的B、D两端,其电路原理如图1-50所示。

图1-50 发电机端电压直接控制的充电指示灯电路(九管整流)

1—点火开关 2—充电指示灯 3—调节器 4—用电设备 5—蓄电池

当接通点火开关而未起动时,调节器B、F处于通路状态,充电指示灯电路通路(蓄电池正极→点火开关→调节器→磁场绕组→搭铁),充电指示灯亮。当发动机起动后,发电机正常工作时,B、D两点的电位升高而使充电指示灯两端的电压下降为0,充电指示灯熄灭。

(2)六管整流控制方式 在充电指示灯控制电路中增设了一个二极管VD,电路原理如图1-51所示。

图1-51 发电机端电压直接控制的充电指示灯电路(六管整流)

1—点火开关 2—充电指示灯 3—调节器 4—用电设备 5—蓄电池

接通点火开关但未起动时,蓄电池电压使VD反向截止,由蓄电池提供的励磁电流通过充电指示灯,指示灯亮起。当发电机正常工作时,发电机的端电压高于蓄电池电压,VD导通,充电指示灯被短路而熄灭。

八、交流发电机及调节器的检修

1.交流发电机的检修

交流发电机不发电或发电机不良的可能故障原因如下。

1)整流二极管烧坏而使发电机电压过低,造成充电电流过小或不充电。

2)发电机磁场绕组或电枢绕组有短路、断路或搭铁而使发电机发电电压过低或不发电。

3)电刷与集电环接触不良而使磁场绕组励磁电流过小或无励磁电流,造成发电机电压过低或不发电。

(1)交流发电机解体前的检查 在发电机解体前,通过检测发电机各接柱之间的电阻或检测发电机输出电压波形,以确定发电机是否有故障和故障的大致部位。

1)检测交流发电机各接柱之间的电阻。根据所测得的电阻值正常与否来判断连接两接线柱之间部件和电路是否有故障。内搭铁发电机(JF132)和外搭铁发电机(JF1522A)检测的接线柱、接线柱之间的电阻参数及测量不正常时的可能故障见表1-6。

表1-6 检测JF132、JF1522A型交流发电机各接线柱之间的电阻R×1Ω档)

说明:由于二极管的电阻呈非线性,同一万用表的不同电阻档位、不同型号的万用表测量时表内部电源加在二极管上的电压会有所不同,测得的电阻值也会有很大的差别。表1-6中“B”—“-”之间的正向电阻是用万用表R×1Ω档的测量值。

2)检测交流发电机输出电压波形。当发电机内部的二极管或电枢绕组有断路或短路时,发电机的输出电压波形就会异常,因此,可根据示波器显示的发电机输出电压波形判断发电机内部是否有故障。各种故障时输出的电压波形如图1-52所示。

图1-52 交流发电机各种故障的输出电压波形

3)交流发电机的试验。在专用试验台上测出发电机的空载转速和满载转速,用以判断发电机性能的好坏,测试电路如图1-53所示。

图1-53 交流发电机测试电路

a)内搭铁型发电机试验电路 b)外搭铁型发电机试验电路

1—被测发电机 2—电阻器

①空载试验。将发电机固定于试验台架并按图1-53接线,然后闭合S1,开动驱动电动机并慢慢调速,使发电机转速逐渐升高,待发电机的电压开始上升时,断开S1,并继续慢慢提高发电机的转速。当电压升至额定电压时,发电机的转速即为空载转速。

②负载试验。测得空载转速后,接通S2,在逐渐增大负载的同时,提高发电机的转速,以保持电压稳定在额定值。当电流达到额定值时,发电机的转速即为满载转速。

如果测得空载转速和满载转速过高,或在规定空载转速下达不到额定电压、规定满载转速下达不到额定电流,则说明发电机有故障。部分国产交流发电机的额定参数见表1-7。

表1-7 部分国产交流发电机的额定参数

(2)交流发电机解体后的检修 当确认发电机有故障或发电机性能不良时,需要解体发电机,对有关部件进行检修。

1)整流二极管的检测。拆开电枢绕组与整流二极管的连接后,就可用万用表测量每个二极管的正、反向电阻(图1-54)。二极管的正向电阻一般在8~10Ω之间(R×1Ω档),反向电阻则在10~50kΩ范围内。如果测量某二极管的电阻值不正常,则需更换该二极管。

图1-54 整流二极管的检测

2)磁场绕组的检测。用万用表测量两集电环之间的电阻,如果电阻值与规定的磁场绕组电阻值不相符,则说明磁场绕组有短路(电阻值过小)或断路(电阻无穷大)。用万用表测量集电环与转子铁心(或转子轴)之间的电阻,如果电阻值不为无穷大,则说明磁场绕组绝缘不良或已搭铁。磁场绕组有短路、断路或搭铁,均需重绕或更换转子总成。

3)电枢绕组的检测。用万用表测量电枢绕组三个引线之间的电阻,如果电阻值无穷大,则说明电枢绕组断路;测量电枢绕组引线与铁心之间的电阻,如果电阻不为无穷大,则说明电枢绕组绝缘不良或已搭铁。电枢绕组有断路或搭铁,均需重绕或更换定子总成。

4)电刷与轴承的检修。检查电刷与轴承的磨损情况、电刷弹簧的弹力,若电刷磨损量超过限值、电刷弹簧失效或轴承有明显松旷等,应予以更换。

2.调节器的检修

交流发电机电压调节器的常见故障及影响见表1-8。

表1-8 调节器的常见故障及影响

(1)触点式调节器的检修与调整 触点式调节器主要有如下检修内容:

1)检查触点有无烧蚀、氧化。触点轻微烧蚀,可用“00”号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,则予以更换。

2)检查调节器线圈和电阻。如果调节器线圈有断路、短路,各电阻断路,应予以更换。

3)调节器各部间隙的检查与调整。双触点调节器除衔铁与铁心之间的气隙外,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1-9。

表1-9 触点式调节器调整参数

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1-55所示,以FT61双触点式调节器为例予以说明。

闭合S1,并用电动机驱动发电机转动起来,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,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),并记录其调节电压值。如果调节电压不符合规定值,应通过改变弹簧的拉力予以调整。若调节电压过低,可适当增大弹簧拉力;若调节电压过高,则适当减弱弹簧的拉力。待低载调节电压调好后,再增大负载,使发电机处于半载状态(交流发电机额定输出电流的一半),并记录调节电压值。如果半载调节电压与低载调节电压的差值超过限定值,则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)电子式调节器的检修 电子调节器可通过一个可调的直流电源(输出电压0~30V,输出电流3A)和一个测试灯泡(12V或24V,20W)对其进行检验,检测电路如图1-56所示。检测方法如下。

图1-55 触点式调节器检测电路

1—被测调节器 2—性能良好的发电机 3—检测设备电阻器

图1-56 电子式调节器检测电路

a)内搭铁型 b)外搭铁型

1—被测调节器 2—测试灯 3—可调直流电源

接通开关S,然后逐渐提高直流电源电压。如果测试灯2亮起并随着电源电压的升高亮度增强,而当电压上升至调节器的调节电压值(14V调节器为13.5~14.5V,28V调节器为27~29V)或略高于调节电压值时,测试灯熄灭,则说明调节器能正常起调节作用;如果测试灯不熄灭,或一直不亮,均说明调节器有故障,应予以更换。

九、其它类型的发电机

1.无刷交流发电机

普通交流发电机需要通过电刷与集电环将励磁电流导入旋转的磁场绕组,工作中如果电刷过度磨损、电刷在刷架中卡滞、电刷弹簧失效、集电环脏污,都会引起电刷与集电环接触不良而使发电机不发电或发电不良。无刷交流发电机则可避免普通交流发电机的这一缺陷,并在一些汽车上得到了应用。目前,在汽车上使用的无刷交流发电机有爪极式、励磁机式、感应子式、永磁式等不同类型。

(1)爪极式无刷交流发电机 爪极式无刷交流发电机的磁场绕组通过一个磁轭托架固定在后端盖上,两个爪极只有一个直接固定在转子轴上,另一爪极通过非导磁连接环固定在前一爪极上,如图1-57所示。

转子转动时,固定在转子轴上的爪极带动另一爪极一起转动。当固定不动的磁场绕组通入直流电后,产生的磁场使爪极磁化,使一边的爪极为N极,另一边为S极,并经气隙和定子铁心形成闭合磁路。转子的转动使定子内形成交变的磁场,对称布置的三个电枢绕组便产生三相交流电动势,再经三相整流电路整流后输出直流电。

图1-57 爪极式无刷交流发电机结构示意图

1—转子轴 2—磁轭托架 3—端盖 4—爪极 5—定子铁心 6—定子绕组 7—非导磁连接环 8—磁场绕组 9—转子磁轭

爪极式无刷交流发电机的主要缺点是磁轭托架与爪极和转子磁轭之间存在附加间隙,漏磁较多,因此要达到普通交流发电机同等输出功率,必须要增大磁场绕组的励磁能力。

图1-58 德国博世公司的T4型励磁机式无刷交流发电机

1—接线柱 2—抑制电容 3—电子调节器 4—励磁机转子 5—励磁机定子 6—发电机磁场绕组 7—发电机定子铁心 8—发电机电枢绕组 9—驱动端盖 10—油封 11—风扇 12—油道 13—油环 14—发电机转子 15—磁场绕组 16—二极管 17—散热板 18—进风口

(2)励磁机式无刷交流发电机 励磁机式无刷交流发电机由无刷普通交流发电机和励磁专用发电机所组成,如图1-58所示。励磁专用发电机(简称励磁机)的磁极为定子,电枢为转子。当发电机转动时,励磁机电枢转动,其三相绕组产生电动势,通过内部整流电路整流后,直接供给发电机转子内的磁场绕组励磁发电。

由于无附加气隙,励磁机式无刷交流发电机的输出功率较大,缺点是结构较为复杂。

(3)感应子式无刷交流发电机 感应子式无刷交流发电机的转子由齿轮状钢片叠成,磁场绕组和电枢绕组均安放在定子的槽内,如图1-59所示。当定子槽内的磁场绕组通入直流电后,在定子铁心中产生固定的磁场。由于转子有凸齿和凹槽,当转子转动时,转子与定子凸齿之间的气隙就会不断变化,使定子内的磁场呈脉动变化,电枢绕组便产生交变的感应电动势。

感应子式无刷交流发电机的缺点是比功率较低。

(4)永磁式无刷交流发电机 永磁式交流发电机的转子采用永久磁铁,常用的永磁材料有铁氧体、铬镍钴、稀土钴、钕铁硼等。采用钕铁硼永磁材料的永磁转子如图1-60所示。具有较高剩磁力和矫顽力的钕铁硼永磁体采用瓦片式结构,用环氧树脂粘在导磁轭上。

图1-59 感应子式无刷交流发电机

1—磁场绕组 2—电枢绕组 3—转子 4—定子

图1-60 钕铁硼永磁转子结构

1—导磁轭 2—转轴 3—通风口 4—永磁体 5—环氧树脂胶

永磁式交流发电机的磁场强度是固定不变的,因此,不可能通过调节磁场绕组励磁电流的方法来稳定电压。永磁式交流发电机电压调节的电路原理如图1-61所示。

三只负二极管VD1、VD2、VD3与三只晶闸管VT1、VT2、VT3组成了三相半控桥式整流电路,而VD1~VD6组成的三相桥式整流电路则向晶闸管控制极提供触发电压。电压调节器的触点K为常闭触点,其电磁线圈并接于发电机的输出端。电压调节原理如下。

图1-61 永磁式交流发电机电压控制原理

电压调节器触点K闭合时,晶闸管控制极获得正向触发电压而导通,整流器向外输出三相全波整流电压。当发电机的整流电压上升至设定的上限值时,电压调节器电磁线圈的磁力使触点K断开,晶闸管因控制极失去正向触发电压而截止,发电机的电压随之迅速下降;当发电机电压下降至下限值时,电压调节器电磁线圈的磁力减弱,触点重新闭合,晶闸管又获得正向触发电压而导通,发电机端电压迅速上升。如此反复,发电机的输出电压在一定的范围内波动,使其平均电压保持稳定。

永磁式无刷交流发电机具有体积小、重量轻、维护方便、比功率大、低速充电性能好等优点,如果永磁材料的性能有更进一步的提高,永磁式无刷交流发电机将会有快速的发展。

2.高效型交流发电机

在交流发电机三相绕组的中点与发电机的输出端及搭铁端连接两只二极管,利用中性点的谐波电压可提高发电机的输出功率。试验表明,加装中性点二极管后,发电机在高速(>2000r/min)时发电机的输出功率可提高10%~15%。相比于普通的六管或九管硅整流发电机,加装两中性点二极管的八管或十一管硅整流发电机则为高效型发电机。通过中点二极管提高发电机输出功率的原理如下。

星形联结的电枢绕组中性点平均电压是发电机端电压的1/2,实际上,中性点电压包含直流分量与交流分量。交流分量以平均电压为中心交变振荡,其振幅随发电机转速的上升而增大(图1-62)。发电机转速高于2000r/min时,中点的瞬时峰值电压就可能高于发电机的输出电压。

当连接中性点二极管后(图1-63),中性点瞬时电压高于发电机输出电压UB时,VD7导通,电流通路如图1-63a所示;中性点瞬时电压低于搭铁电位时,VD8导通,电流通路如图1-63b所示。中性点二极管利用了中性点的瞬时峰值电压向外输出电流,从而提高了发电机的输出功率。

图1-62 中性点电压波形

图1-63 中性点二极管工作原理

a)中性点电压高于UB时的电流通路b)中性点电压低于0V时的电流通路

3.双整流型交流发电机

双整流型交流发电机是一种新型交流发电机,其电路原理如图1-64所示。双整流发电机是在普通交流发电机三相定子绕组基础上,增加绕组匝数并引出接线头,并增设一套三相桥式整流器。低速时由原绕组和增绕组串联输出,而在较高转速时,仅由原三相绕组输出。工作中高、低速供电电路的变换是自动完成的。

图1-64 双整流型交流发电机电路原理

在低速范围内,由于发电机转速低,三相绕组的串联输出,提高了发电机的输出电压,使发电机低速充电性能大大提高。在高速范围内,随着发电机转速的升高,串接的三相绕组的感抗增大,内压降增大,再加上电枢反应加强,使输出电压下降。这时原三相绕组A、B、C因内压降较小,产生的感应电流相对较大,确保高速下的功率输出。

相比于普通的交流发电机,双整流型交流发电机的最低充电转速可降低200~300r/min,同时,又保证了高速时的大电流输出,提高了发电机的有效功率。双整流型交流发电机只是在定子槽中增加了绕组匝数,又增加了6个整流二极管,因此,结构并不复杂,工作可靠。