汽車交流發(fā)電機(jī)紋波電流及其抑制
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圖5繪出如今廣泛應(yīng)用的集成電路（IC）電壓調(diào)節(jié)器電路。采用覆膜技術(shù)，將不同元器件聚集在一塊瓷板上，核心控制部分是一塊集成電路，輸出常用達(dá)林頓管。雖然總的調(diào)節(jié)原理與電子式的相同，但大大提高了可靠性。
“紋波”原定義是直流電源中沒有充分濾波的小的脈動(dòng)輸出分量。紋波系數(shù)γ是電源的紋波電壓有效值Ur與直流分量的平均值Up間的比值。三相全波整流γ為16％。
汽車交流發(fā)電機(jī)紋波電流Ir為下式所定義
二、設(shè)計(jì)制造過程中影響紋波電流的因素及故障情況
三相定子繞組制造過程不可避免地會(huì)產(chǎn)生各相阻抗不均衡，所以輸出電動(dòng)勢波形也會(huì)三相不對稱。繞組不均衡是紋波電流超標(biāo)主因之一。但這時(shí)反映在測試臺(tái)上，建壓轉(zhuǎn)速（Turnon speed）會(huì)明顯下降。各相的整流二極管特性曲線也不可能一致性很好，反向漏電流、管壓降的差異也引起合成波形的畸變。8管整流橋有較高的輸出功率，但紋波明顯高于6管。三相星形定子繞組，11管有中點(diǎn)的整流，可克服三相不對稱。整流電路的不同，輸出的紋波會(huì)有較大的差異。9管整流器的發(fā)電機(jī)中有3個(gè)正向連接的小功率二極管，用來反饋一小部分電流給轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁線圈。
實(shí)際現(xiàn)場使用或測試臺(tái)上，發(fā)電機(jī)并聯(lián)著蓄電池，蓄電池能起紋波吸收器的作用。如圖1所示，汽車發(fā)電機(jī)內(nèi)部電路并不復(fù)雜。但線路元件間有一系列連接端，若電路中有接觸不良的端子（如表面氧化、腐蝕，壓接不緊），便增大回路的電阻。實(shí)際工作中多次發(fā)現(xiàn)過，有的是發(fā)電機(jī)內(nèi)部端子電連接不良，有的是蓄電池正端子被腐蝕，盡管直流電阻還能被測到低數(shù)值，但高頻阻抗（容抗）存在，造成高的紋波電壓。
發(fā)電機(jī)裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，交流發(fā)電機(jī)功率輸出端應(yīng)該用極小阻值的導(dǎo)線直接接至蓄電池正極，使紋波電壓進(jìn)入蓄電池。絕大多數(shù)汽車電路系統(tǒng)都是負(fù)極搭鐵。從蓄電池負(fù)極到發(fā)動(dòng)機(jī)，穿越機(jī)身到發(fā)電機(jī)的返回路徑，各連接處都應(yīng)有較小的回路阻抗，才能保證電壓的紋波最低。整個(gè)汽車的搭鐵連接線采用銅表面有防氧化鍍覆的扁平編織帶，也是降低紋波電壓的有效措施之一。
過濾紋波電壓常用濾波電容器的辦法，它旁路了紋波電壓，濾波電容器必須盡可能裝在發(fā)電機(jī)輸出端附近。電容器接線要一端接在發(fā)電機(jī)輸出端，另一端搭鐵，接成與電路并聯(lián)。對于國內(nèi)很多對國外發(fā)電機(jī)進(jìn)行來樣仿制的企業(yè)一定要注意，如原樣機(jī)用容量5.6mF的電容器，對你的產(chǎn)品就不一定合適。盡管你的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、輸出特性與原樣機(jī)相近，但繞線嵌線工藝、內(nèi)部布局、二極管調(diào)節(jié)器特性、原材料元器件的差異，會(huì)使兩者諧振頻率不同。電容器對直流電壓是開路的（高阻抗），而對諧振頻率電容器是短路的（低阻抗），旁路諧波電流返回發(fā)電機(jī)。以這種方式制成低通濾波器，諧振頻率所針對的電容器容抗和回路感抗應(yīng)該相等，這樣才有最低的回路阻抗，最好的濾波效果。恰當(dāng)容量的電容器正好可以旁路等于或小于該頻率的諧波。假如要過濾射頻干擾（這時(shí)作用在天線上），它是高頻電容器，容量在pF范圍。電容器的引線長度，在濾波電路中應(yīng)盡可能做得短。
鐵氧體磁心的感應(yīng)濾波器可用來阻塞紋波。繞在磁心上的繞組在回路上形成一個(gè)較大的感抗，直流可以順利通過，卻有效抑制諧波分量，起到濾波作用。雖然鐵氧體線圈有令人驚異的濾波能力，由于體積相對電容為大，交流發(fā)電機(jī)的電壓波紋大都依賴電容器來旁路，裝在發(fā)電機(jī)輸出端。電容器用于高阻抗電路，鐵氧體線圈用于低阻抗電路，為防止射頻干擾，在無線電功率輸入端安裝鐵氧體感應(yīng)濾波器。
如某相繞組匝間或?qū)Υ铊F絕緣不良，某接線端子接觸電阻特大，濾波電容器電容值變異乃至失效，各二極管特性曲線差異過大，調(diào)節(jié)器故障等，均會(huì)造成紋波電流值大幅上揚(yáng)。
三、紋波電壓的測量和允許的紋波電流值
生產(chǎn)制造中，汽車發(fā)電機(jī)的紋波和交流電壓可用萬用表的交流檔進(jìn)行測試。將萬用表黑筆可靠搭鐵，紅筆接在發(fā)電機(jī)背后的“BAT”端（不是蓄電池）。好的發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，其交流值應(yīng)小于0.5V。
電壓值過大表明發(fā)電機(jī)二極管損壞。
一臺(tái)正常的汽車發(fā)電機(jī)在測試臺(tái)上反映的2500r/min的紋波電流，應(yīng)小于額定的最大輸出電流的20％。若大于20％，表明該發(fā)電機(jī)內(nèi)部有品質(zhì)不良的因素。當(dāng)然，有時(shí)也會(huì)因測試回路問題在檢測報(bào)告中反映紋波電流過大的，這是需要排除的。
這項(xiàng)紋波電流的要求，國外各發(fā)動(dòng)機(jī)配套廠也互有差異。國際汽車監(jiān)察局（International Automotive Oversight Bureau）的網(wǎng)站（http：//www.iaob.org）中有關(guān)的規(guī)范也只有模糊的規(guī)定，所以還是以各公司內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)要求為準(zhǔn)。
四、結(jié)語
幾年來的實(shí)踐使我們認(rèn)識(shí)了汽車發(fā)電機(jī)紋波電流的本質(zhì)，掌握了抑制紋波電流的方法，能定量地確定降低紋波電流的電路參數(shù)。應(yīng)密切關(guān)注交流發(fā)電機(jī)的回路阻抗，整流器調(diào)節(jié)器的性能，濾波電容器的各項(xiàng)參數(shù)，使我國出口產(chǎn)品的品質(zhì)穩(wěn)步提高。也期待國內(nèi)同行指正與交流。(end)
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