车用交流发电机中,根据三相定子绕组的连接方式不同,可以分为星形 (Y 形) 接法和三角形(△形)接法两种。把三相绕组的尾端连接在一起引出,同时把首端分别引出,这种连接方式称为星形接法,如图 1 a)所示;把三相绕组的首尾依次相连,然后把交点分别引出,这种连接方式称为三角形接法,如图1 b)所示。
在交流发电机相电压相同的情况下(相同转速时),星形接法比三角形接法具有较高的输出电压;而当输出线电压相同时,三角形接法的输出电流较大。因此,采用星形接法的交流发电机在发动机转速较低(如怠速)时便可向蓄电池充电;而采用三角形接法的交流发电机则需较高的发动机转速才能向蓄电池充电(指在与星形接法具有相同的传动比时)。所以,大多数车用交流发电机(中小功率)都采用星形接法,只在少数大功率交流发电机上才采用三角形接法。
当交流发电机三相定子绕组采用星形接法时,三相绕组3个末端的公共接点就称为三相绕组的中性点(记作N1或Pn)。中性点对发电机的搭铁端是有电压的,称为中性点电压,它是 3 个负极二极管整流后得到的直流电压,如图2 所示(注:中性点的直流电压为 3 个负极二极管对三相定子绕组半波整流后得到的直流电压的平均值,它等于三相定子绕组通过6 个整流管全波整流后的电压的一半),该点的平均电压等于交流发电机直流输出电压的一半,即:UN=1/2UB(UN为中性点电压,UB为发电机直流输出电压)。
因此,有的发电机用导线将其引出(其在发电机上的接线柱标为 P 或N),通常用来控制各种用途的继电器,如磁场继电器、充电指示灯继电器、起动继电器等。
一、直流成分的应用
1.中性点控制的充电指示灯继电器电路
图 3 所示为拉达轿车的充电指示灯电路,它是用充电指示灯继电器控制充电指示灯的典型电路。充电指示灯继电器磁化线圈的一端接交流发电机的中性点,另 一 端 搭铁,其常闭触点与充电指 示 灯 串联。接通点火开关后,若不起动发动机,发电机不运转,中性点电压为0,充电指示灯继电器不动作,其常闭触点保持闭合状态,电流分为两路:
①蓄电池正极→点火开关→充电指示灯→充电指示灯继电器常闭触点→搭铁→蓄电池负极,电流形成回路,充电指示灯点亮,表示发电机没有运转发电,指示灯线路正常。
②蓄电池正极→点火开关→调节器(“+”→F)→电刷→励磁绕组→电刷→搭铁→蓄电池负极,给励磁绕组提供激磁,为发电机发电做好准备。
起动发动机后,发电机开始运转,随着发电机输出电压的升高,当发电机输出电压超过蓄电池电压时,中性点输出电压使充电指示灯继电器动作,充电指示灯继电器的常闭触点被吸开,切断充电指示灯回路,充电指示灯熄灭,表示发电机正常发电,并向蓄电池充电。
若发电机不发电或其输出电压低于蓄电池电压,发电机中性点输出电压为0或低于充电指示灯继电器的动作电压,继电器的常闭触点仍闭合,充电指示灯点亮,指示蓄电 池 未 充电。
注 意 :一般充电指示灯继电器的设计动作电 压 为 6 ~7V,释放电压在6V 以下,该继电器 不 能 用12V 或 24V普通车用继电器代替。
在实际使用中,为了减少发电机与充电指示灯继电器、调节器等部件的连接导线,减少由于接线错误等造成的故障,通常都将充电指示灯继电器与电磁振动式调节器组合为一体,封装在一个壳体内,即形成具有电压调节和充电指示灯控制双重功能的组合继电器或双联调节器,如国产JFT126 型双联调节器,丰田、日产车型早期使用的双联振动式调节器等。
随着电子技术的发展,此类组合继电器已完全实现电子模块化控制,如新型微型汽车五菱之光、长安之星等。解放 CA1092 型、东风 EQ1092 型载货车采用的JD136 型起动复合继电器中的保护继电器即可起充电指示灯继电器的作用,在此不再赘述。
值得说明的是,上述复合继电器中的充电指示灯继电器都可以单独使用,只要继电器的标称电压合适,可在找不到匹配件的情况下选用。
2.中性点的应用拓展
从三相绕组(包括星形连接和三角形连接)中任意一端引出一点均可以称作P 点,各端引出点可以分别称作 P1、P2、P3。从星形接法的中性点引出的一点也是三相绕组的一端,也可以叫做P 点,记作 Pn。如图 4 所示,它们都是通过 3 个负极二极管整流后得到的直流电压,其直流平均电压值与发电机输出电压同步变化,且为发电机输出电压的一半。据此可作如下应用: