淺談摩托車充電系統(tǒng)的整流電路淺談摩托車充電系統(tǒng)的整流電路 摩托車電氣電路既包含交流電, 也包含直流電.交流電在電路中流動 時,電流大小和運動方向按周期不斷 地發(fā)生變化;直流電在電路中的運動 方向是單向的. 摩托車蓄電池充電和起動電機運 行需使用直流電,特別是電起動發(fā)動機 時,蓄電池需供給起動電機較強的工作 電流,蓄電池大量放電后,應及時補充 電能,因此,摩托車應配置直流發(fā)電設 備.老式摩托車通常配置直流發(fā)電機, 直接向車輛電氣設備提供直流電并給蓄 電池充電,結構復雜,體積較大,需經 常維修保養(yǎng);現(xiàn)役摩托車獲取直流電的 方法是配置交流發(fā)電機,再將交流電整 流轉換為直流電,供給車輛電氣設備和 蓄電池.使用交流發(fā)電機,車輛的交流 發(fā)電設備可制作得較簡單,無需經常維 修保養(yǎng). 將摩托車交流發(fā)電機輸出的交流 電整流后轉換為直流電,直接供給蓄 電池充電.摩托車用整流器主要使用 整流二極管(見圖1)和晶閘管(見 圖2)作為整流元件,整流二極管和 導通后的晶閘管可單向導電,當交流 電壓通過時,便自動轉換為單向的脈 動電壓,交流電轉換為脈動直流電. 整流二極管76 摩托車技術2011.02 摩托車現(xiàn)在使用的整流方式主要有: 單相半波整流電路,單相全波整流電 路,三相全波整流電路. 為方便理解摩托車整流電路,摩 晶閘管托車維修教材通常使用電阻負載來講 解整流電路.實際上,摩托車電氣線 路中連接的蓄電池便具有電動勢,可 看作充電系統(tǒng)的反電動勢負載.以下 在陳述摩托車整流電路時,依然使用 電阻負載來整流電路. 單相半波整流電路工作原理:1 個單相繞組與1 個整流二極管負載組 合成單相半波整流電路(摩托車單相 半波穩(wěn)壓整流器使用晶閘管作整流元 件),加在負載上的電壓只有電源電 壓的半個周波,因此叫半波整流, 電源電壓乘0.45 等于整流后的直流電 壓.單相半波整流電路的主要優(yōu)點是 電路結構簡單,缺點是電壓波動輸出 較大,功率輸出較小,摩托車前照燈 只能使用交流電作工作電源.所以, 半波整流方式通常使用在中小排量摩 托車上,現(xiàn)在已逐步減少使用. 單相全波整流電路工作原理:1 個單相繞組與4 個整流二極管負載組 文/徐 合成單相全波整流電路,加在負載上 的電壓有2 個電源電壓的半個周波, 因此H 全波整流,電源電壓乘0.90 于整流后的直流電壓.全波整流方式的電壓波動輸出較小,功率輸出較 大,較半波整流方式提高了整流電壓 和整流電流,摩托車前照燈使用直流 電作工作電源,因此,現(xiàn)在摩托車較 多使用全波整流方式. 三相全波整流電路工作原理:3 個單相繞組與6 個整流二極管負載組 合成三相全波整流電路,3 個單相繞 組的尾端相連,首端與6 個整流二極 管組成的整流器相連,電源電壓乘 2.34 等于整流后的直流電壓.三相全 波整流電路的電壓波動輸出更小, 功率輸出更大,與單相全波整流方式 相比,可大幅提高整流電壓和整流電 流,較多地使用在大功率摩托車上. 摩托車交流發(fā)電機輸出的交流 電,經整流轉換為直流電,但此時的 直流電不能直接供給摩托車電氣設備 使用.因為摩托車交流發(fā)電機輸出的 交流電壓受發(fā)動機工作轉速影響,發(fā) 動機工作轉速較低時,交流發(fā)電機輸 出的交流電壓低;發(fā)動機工作轉速較 高時,交流發(fā)電機輸出的交流電壓 高,整流后的直流電壓無法穩(wěn)定在規(guī) 定數值范圍內.直流電壓過低,電氣 設備無法正常工作;直流電壓過高, 會燒壞電氣設備.需整流后的直 流電壓,將其穩(wěn)定在數值范圍 內,因此,在整流電路中設置電子穩(wěn) 壓電路. 現(xiàn)在摩托車常用的電子穩(wěn)壓電路 a)使用品閘管作整流元件,采用電子穩(wěn)壓電路自動控制晶閘管導通 角變化的方式穩(wěn)壓.發(fā)動機投入工作 后,交流發(fā)電機輸出的交流電壓高于 蓄電池電壓時,電子穩(wěn)壓電路自動控 制晶閘管適時導通,導通后的晶閘管 相當干整流二極管,將交流電轉換為 脈動直流電,供給摩托車電氣設備和 蓄電池.電子穩(wěn)壓電路可根據蓄電池 的實際情況,自動調整晶閘管導通 角,改變蓄電池充電電流的大小,蓄 電池端電壓較低時,晶閘管導通角自 動增大,蓄電池的充電電流加大,使 蓄電池盡快充足電;蓄電池接近充電 終了時,蓄電池端電壓逐漸升高,晶 閘管導通角自動減小,蓄電池的充電 電流減小,可避免蓄電池過充.當發(fā) 動機工作轉速持續(xù)升高,充電電壓急 劇升高,欲超出數值范圍時,電 子穩(wěn)壓電路自動控制晶閘管減小導通 角,使充電電流減小,從而將直流輸 出電壓穩(wěn)定在數值范圍內.這類 電子穩(wěn)壓電路方式的代表有嘉陵JH70 摩托車半波穩(wěn)壓整流器(見圖3). b)使用整流二極管作整流元 嘉陵JH70半波穩(wěn)壓整流器 件,電子穩(wěn)壓電路自動控制泄流晶閘 管導通,對交流發(fā)電機輸出的交流 電實行對地短路泄流穩(wěn)壓,即削波 穩(wěn)壓方式.電子穩(wěn)壓電路可根據蓄 電池的實際情況,自動調整泄流晶 閘管的導通角,改變蓄電池充電電 流的大小.蓄電池端電壓較低時, 泄流晶閘管的導通角自動減小,蓄 電池充電電流加大,使蓄電池盡快 充足電;蓄電池接近充電終了時, 蓄電池端電壓逐漸升高,泄流晶閘 管導通角自動增大,蓄電池的充電 電流減小,避免蓄電池過充.發(fā)動 機工作轉速持續(xù)升高,充電電壓急 劇升高,即穩(wěn)壓整流器輸出的直流 電壓上升至數值范圍時,電子 穩(wěn)壓電路自動控制導通泄流晶閘 管,將多余的交流電流對地短路泄 流,可避免輸出的直流電壓繼續(xù)升 高.五線制單相全波穩(wěn)壓整流器設 根電壓取樣線,電壓取樣線能否正常工作,將影響充電系統(tǒng)輸出的 直流電壓.如果電壓取樣線出現(xiàn)斷 路或接觸不良故障,會使電阻值變 為高阻值或無窮大,錯誤的電壓信 號將無法反饋至全波穩(wěn)壓整流器, 導致全波穩(wěn)壓整流器的直流輸出電 壓不能控制在的數值范圍內, 直流輸出電壓會隨著發(fā)動機工作轉 速的升高而升高,蓄電池出現(xiàn)過充 現(xiàn)象.摩托車夜間行駛時,會因直 流輸出電壓過高而將前照燈燈泡燒 壞.這類電子穩(wěn)壓電路方式的代表有 FXD125 摩托車配用的單相全波穩(wěn)壓 整流器(見圖4). 由于蓄電池具有電動勢,對于摩 圖4FXD125 全波穩(wěn)壓整流器 托車充電系統(tǒng),蓄電池便是充電系統(tǒng) 的反電動勢負載.在整流電路中,電 阻負載與反電動勢負載的電流波形不 同.在充電系統(tǒng)投入工作,供給蓄 電池充電的過程中,只有當穩(wěn)壓整 流器的直流輸出電壓高于蓄電池電 壓時,充電系統(tǒng)才可向電氣設備提 供直流電,并供給蓄電池充電.因 此,單相半波整流的晶閘管導通角小 于180.,蓄電池充電終了時,蓄電 池電壓升高,此時晶閘管導通角更 小,導通時間更短(單相全波穩(wěn)壓 整流器的泄流晶閘管導通角增大, 導通時間增長),由于薔電池的內 阻較小,此時的充電電流瞬間幅值 較大,即瞬間的沖擊電流較大.有 資料表明,當整流器輸出的直流電 流為某數值時,其瞬間幅值數值可 達數倍,長期使用下去,有可能對 蓄電池造成不良影響.為解決這個 問題,很多穩(wěn)壓整流器生產廠家在 全波穩(wěn)壓整流器上加裝濾波電容器 (見圖5),以平穩(wěn)充電電流的脈 動.濾波電容器是1 個儲能元件,具 有良好的充電,放電特性,濾波電 濾波電容器容器連接在全波穩(wěn)壓整流器電纜線 束的紅,綠色連接導線之間.對于 整個充電系統(tǒng)來說,濾波電容器可 看作負載的一部分,充分利用濾波 電容器的充電,放電特性,可降低 全波穩(wěn)壓整流器直流輸出電流的瞬 間幅值,使直流輸出電流波形變得 較為平坦.皿 201102 摩托車技術77