浅谈摩托车充电系统的整流电路浅谈摩托车充电系统的整流电路 摩托车电气电路既包含交流电, 也包含直流电.交流电在电路中流动 时,电流大小和运动方向按周期不断 地发生变化;直流电在电路中的运动 方向是单向的. 摩托车蓄电池充电和起动电机运 行需使用直流电,特别是电起动发动机 时,蓄电池需供给起动电机较强的工作 电流,蓄电池大量放电后,应及时补充 电能,因此,摩托车应配置直流发电设 备.老式摩托车通常配置直流发电机, 直接向车辆电气设备提供直流电并给蓄 电池充电,结构复杂,体积较大,需经 常维修保养;现役摩托车获取直流电的 方法是配置交流发电机,再将交流电整 流转换为直流电,供给车辆电气设备和 蓄电池.使用交流发电机,车辆的交流 发电设备可制作得较简单,无需经常维 修保养. 将摩托车交流发电机输出的交流 电整流后转换为直流电,直接供给蓄 电池充电.摩托车用整流器主要使用 整流二极管(见图1)和晶闸管(见 图2)作为整流元件,整流二极管和 导通后的晶闸管可单向导电,当交流 电压通过时,便自动转换为单向的脉 动电压,交流电转换为脉动直流电. 整流二极管76 摩托车技术2011.02 摩托车现在使用的整流方式主要有: 单相半波整流电路,单相全波整流电 路,三相全波整流电路. 为方便理解摩托车整流电路,摩 晶闸管托车维修教材通常使用电阻负载来讲 解整流电路.实际上,摩托车电气线 路中连接的蓄电池便具有电动势,可 看作充电系统的反电动势负载.以下 在陈述摩托车整流电路时,依然使用 电阻负载来整流电路. 单相半波整流电路工作原理:1 个单相绕组与1 个整流二极管负载组 合成单相半波整流电路(摩托车单相 半波稳压整流器使用晶闸管作整流元 件),加在负载上的电压只有电源电 压的半个周波,因此叫半波整流, 电源电压乘0.45 等于整流后的直流电 压.单相半波整流电路的主要优点是 电路结构简单,缺点是电压波动输出 较大,功率输出较小,摩托车前照灯 只能使用交流电作工作电源.所以, 半波整流方式通常使用在中小排量摩 托车上,现在已逐步减少使用. 单相全波整流电路工作原理:1 个单相绕组与4 个整流二极管负载组 文/徐 合成单相全波整流电路,加在负载上 的电压有2 个电源电压的半个周波, 因此H 全波整流,电源电压乘0.90 于整流后的直流电压.全波整流方式的电压波动输出较小,功率输出较 大,较半波整流方式提高了整流电压 和整流电流,摩托车前照灯使用直流 电作工作电源,因此,现在摩托车较 多使用全波整流方式. 三相全波整流电路工作原理:3 个单相绕组与6 个整流二极管负载组 合成三相全波整流电路,3 个单相绕 组的尾端相连,首端与6 个整流二极 管组成的整流器相连,电源电压乘 2.34 等于整流后的直流电压.三相全 波整流电路的电压波动输出更小, 功率输出更大,与单相全波整流方式 相比,可大幅提高整流电压和整流电 流,较多地使用在大功率摩托车上. 摩托车交流发电机输出的交流 电,经整流转换为直流电,但此时的 直流电不能直接供给摩托车电气设备 使用.因为摩托车交流发电机输出的 交流电压受发动机工作转速影响,发 动机工作转速较低时,交流发电机输 出的交流电压低;发动机工作转速较 高时,交流发电机输出的交流电压 高,整流后的直流电压无法稳定在规 定数值范围内.直流电压过低,电气 设备无法正常工作;直流电压过高, 会烧坏电气设备.需整流后的直 流电压,将其稳定在数值范围 内,因此,在整流电路中设置电子稳 压电路. 现在摩托车常用的电子稳压电路 a)使用品闸管作整流元件,采用电子稳压电路自动控制晶闸管导通 角变化的方式稳压.发动机投入工作 后,交流发电机输出的交流电压高于 蓄电池电压时,电子稳压电路自动控 制晶闸管适时导通,导通后的晶闸管 相当干整流二极管,将交流电转换为 脉动直流电,供给摩托车电气设备和 蓄电池.电子稳压电路可根据蓄电池 的实际情况,自动调整晶闸管导通 角,改变蓄电池充电电流的大小,蓄 电池端电压较低时,晶闸管导通角自 动增大,蓄电池的充电电流加大,使 蓄电池尽快充足电;蓄电池接近充电 终了时,蓄电池端电压逐渐升高,晶 闸管导通角自动减小,蓄电池的充电 电流减小,可避免蓄电池过充.当发 动机工作转速持续升高,充电电压急 剧升高,欲超出数值范围时,电 子稳压电路自动控制晶闸管减小导通 角,使充电电流减小,从而将直流输 出电压稳定在数值范围内.这类 电子稳压电路方式的代表有嘉陵JH70 摩托车半波稳压整流器(见图3). b)使用整流二极管作整流元 嘉陵JH70半波稳压整流器 件,电子稳压电路自动控制泄流晶闸 管导通,对交流发电机输出的交流 电实行对地短路泄流稳压,即削波 稳压方式.电子稳压电路可根据蓄 电池的实际情况,自动调整泄流晶 闸管的导通角,改变蓄电池充电电 流的大小.蓄电池端电压较低时, 泄流晶闸管的导通角自动减小,蓄 电池充电电流加大,使蓄电池尽快 充足电;蓄电池接近充电终了时, 蓄电池端电压逐渐升高,泄流晶闸 管导通角自动增大,蓄电池的充电 电流减小,避免蓄电池过充.发动 机工作转速持续升高,充电电压急 剧升高,即稳压整流器输出的直流 电压上升至数值范围时,电子 稳压电路自动控制导通泄流晶闸 管,将多余的交流电流对地短路泄 流,可避免输出的直流电压继续升 高.五线制单相全波稳压整流器设 根电压取样线,电压取样线能否正常工作,将影响充电系统输出的 直流电压.如果电压取样线出现断 路或接触不良故障,会使电阻值变 为高阻值或无穷大,错误的电压信 号将无法反馈至全波稳压整流器, 导致全波稳压整流器的直流输出电 压不能控制在的数值范围内, 直流输出电压会随着发动机工作转 速的升高而升高,蓄电池出现过充 现象.摩托车夜间行驶时,会因直 流输出电压过高而将前照灯灯泡烧 坏.这类电子稳压电路方式的代表有 FXD125 摩托车配用的单相全波稳压 整流器(见图4). 由于蓄电池具有电动势,对于摩 图4FXD125 全波稳压整流器 托车充电系统,蓄电池便是充电系统 的反电动势负载.在整流电路中,电 阻负载与反电动势负载的电流波形不 同.在充电系统投入工作,供给蓄 电池充电的过程中,只有当稳压整 流器的直流输出电压高于蓄电池电 压时,充电系统才可向电气设备提 供直流电,并供给蓄电池充电.因 此,单相半波整流的晶闸管导通角小 于180.,蓄电池充电终了时,蓄电 池电压升高,此时晶闸管导通角更 小,导通时间更短(单相全波稳压 整流器的泄流晶闸管导通角增大, 导通时间增长),由于蔷电池的内 阻较小,此时的充电电流瞬间幅值 较大,即瞬间的冲击电流较大.有 资料表明,当整流器输出的直流电 流为某数值时,其瞬间幅值数值可 达数倍,长期使用下去,有可能对 蓄电池造成不良影响.为解决这个 问题,很多稳压整流器生产厂家在 全波稳压整流器上加装滤波电容器 (见图5),以平稳充电电流的脉 动.滤波电容器是1 个储能元件,具 有良好的充电,放电特性,滤波电 滤波电容器容器连接在全波稳压整流器电缆线 束的红,绿色连接导线之间.对于 整个充电系统来说,滤波电容器可 看作负载的一部分,充分利用滤波 电容器的充电,放电特性,可降低 全波稳压整流器直流输出电流的瞬 间幅值,使直流输出电流波形变得 较为平坦.皿 201102 摩托车技术77