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汽車(chē)交流發(fā)電機紋波電流及其抑制
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時(shí)間：2013-04-06
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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我國汽車(chē)零部件行業(yè)正面臨快速進(jìn)入全球競爭的挑戰。汽車(chē)交流發(fā)電機也是一樣，過(guò)去我們并不重視的一些整機性能參數，在出口時(shí)卻顯得至關(guān)重要，對應一定轉速下的紋波電流（Ripple Current）值便是一例。過(guò)去國內對汽車(chē)交流發(fā)電機輸出的紋波電流及其如何降低等的研究幾乎是空白，而國外驗收檢測汽車(chē)發(fā)電機的測試臺，把紋波電流作為判定合格與否的八大考核指標之一，赫然列在測試報告單上。國際上廣泛使用的D/V Electronis Co.測試臺便是如此。而國產(chǎn)測試臺并無(wú)此欄目。
過(guò)大的紋波電流值不僅會(huì )引起嚴重的無(wú)線(xiàn)電干擾，還對蓄電池充電產(chǎn)生不良影響。紋波電流返回發(fā)電機，增加軸損和鐵損，也增大了勵磁的脈動(dòng)，輸出會(huì )有更大紋波。因而全面認識發(fā)電機紋波電流的產(chǎn)生和抑制，成為許多出口企業(yè)當前亟待解決的課題。
汽車(chē)整體式交流發(fā)電機不同于一般傳統的電磁感應三相交流發(fā)電機，安裝在交流發(fā)電機端蓋內部的三相全波橋式整流器和電壓調節器使之成為一臺能提供含有紋波的直流電源，整流器和調節器也就影響著(zhù)它的輸出特性。
欲抑制、降低發(fā)電機輸出電流中的紋波值，首先必須認識各種產(chǎn)生紋波電流的原因。
一、整體式交流發(fā)電機的工作原理和紋波電流
汽車(chē)運轉時(shí)，發(fā)電機和蓄電池并聯(lián)著(zhù)向各種用電器供電，如點(diǎn)火線(xiàn)圈、照明燈、指示燈、刮水器、車(chē)窗、天線(xiàn)升降器、GPS全球定位系統等。各型汽車(chē)需要直流電源，功率為0.8～3.5kW不等。發(fā)電機的主要作用在于向蓄電池充電，其輸出是帶有紋波分量的。用電器又希望不論負載變化，還是發(fā)電機轉速變化，供電的直流電壓能穩定在一個(gè)相對范圍內。這便是圖1的原理圖上，電壓調節器必須存在的原因。 
直流勵磁的旋轉爪極，在三相交流發(fā)電機的定子繞組中感應三相交流電。三相全波橋式整流器6只二極管聯(lián)合疊加作用，使輸出成為雖然含有脈動(dòng)、但已是較為平直的直流電。
圖2顯示了三相全波整流后的ABC各相波形和疊加后的輸出波形，明顯可以看出峰值的脈動(dòng)，Ucp是平均電壓。 
電壓調節器工作原理的邏輯框圖如圖3所示。 
發(fā)電機繞組電動(dòng)勢E正比于磁通Φ和轉速
nE=Ce·Φ·n（1）
發(fā)電機負載和轉速等的變化都會(huì )引起輸出電動(dòng)勢的變化，電壓調節器便是通過(guò)通斷勵磁繞組、調節勵磁磁通來(lái)補償其變動(dòng)，使之能維持在額定值允許波動(dòng)的范圍內，例如±1.5％。為了防止汽車(chē)蓄電池過(guò)充電，穩定的系統電壓應保持在鉛酸電池產(chǎn)生氣泡的電壓以下，對所有12V的系統而言，通常使用（14.2±0.2）V的電壓值。電壓調節器便是控制勵磁電流來(lái)調節輸出電壓的變動(dòng)。但是，即使發(fā)電機整流后是平直的直流輸出，調節器的作用使實(shí)際輸出波形會(huì )如圖2所示。電磁振動(dòng)式電壓調節器除體積大、觸點(diǎn)易燒蝕、磁慣性和機械慣性大外，致命的缺點(diǎn)是電壓波動(dòng)幅度大。電子式電壓調節器最基本的線(xiàn)路如圖4所示。
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