由于交流發(fā)電機(jī)的激磁電流及轉(zhuǎn)速都比傳統(tǒng)的直流發(fā)電機(jī)高 , 它所產(chǎn)生的瞬變能量較直流發(fā)電機(jī)要大得多。 半導(dǎo)體元件對(duì)瞬變電壓非常敏感 , 當(dāng)瞬變電壓值達(dá)到一定值時(shí) , 半導(dǎo)體元件就會(huì)被擊穿而完全損壞。 因此 , 當(dāng)出現(xiàn)瞬變電壓時(shí) , 如何保護(hù)半導(dǎo)體元件不受損壞 , 對(duì)汽車上進(jìn)一步發(fā)展電子設(shè)備關(guān)系極大 ,故對(duì)于交流發(fā)電機(jī)充電系采用晶體管調(diào)節(jié)器必須采取適當(dāng)?shù)倪^(guò)電壓保護(hù)裝置。

1　 過(guò)電壓的產(chǎn)生

      從過(guò)電壓的性質(zhì)來(lái)分 , 可分為非瞬變性和瞬變性過(guò)電壓兩種。

1. 1　 非瞬變性過(guò)電壓

      非瞬變性過(guò)電壓 , 主要是由于發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器失靈 , 或其它故障引起發(fā)電機(jī)激磁電流未經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器 ,使發(fā)電機(jī)電壓升高到不正常值 , 這種過(guò)電壓有時(shí)可達(dá)75～ 130V。

1. 2　 瞬變性過(guò)電壓

       瞬變性過(guò)電壓有以下幾種情況:

1. 2. 1　 拋負(fù)載瞬變

       拋負(fù)載瞬變即交流發(fā)電機(jī)正在向蓄電池充電過(guò)程中與蓄電池連接導(dǎo)線突然脫開(kāi) , 或者在沒(méi)有蓄電池的情況下 , 突然斷開(kāi)其它負(fù)載。 若交流發(fā)電機(jī)正在向蓄電池和其它負(fù)載供電時(shí) , 交流發(fā)電機(jī)與蓄電池之間的連接突然中斷 , 或者在不帶蓄電池的不正常情況 , 突然斷開(kāi)一些負(fù)載時(shí) , 由于沒(méi)有蓄電池 , 交流發(fā)電機(jī)定子繞組中的電流突然減小 , 交流發(fā)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生很高的瞬時(shí)過(guò)電壓。

1. 2. 2　 磁場(chǎng)衰減瞬變

       磁場(chǎng)衰減瞬變即交流發(fā)電機(jī)的激磁繞組由于點(diǎn)火開(kāi)關(guān) (或電源開(kāi)關(guān) )轉(zhuǎn)到斷開(kāi)位置而與蓄電池突然中斷時(shí) , 就會(huì)產(chǎn)生按指數(shù)衰減的負(fù)脈沖電壓 , 幅值可達(dá) 50～ 100 V 。 由于激磁電路時(shí)間常數(shù)大 , 交流發(fā)電機(jī)端子上在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持危險(xiǎn)高電壓。

1. 2. 3　 點(diǎn)火系瞬變

       點(diǎn)火線圈的初級(jí)電路由初級(jí)繞組、 電容器和開(kāi)關(guān)(有觸點(diǎn)的或無(wú)觸點(diǎn)的 )組成 , 并與蓄電池、 交流發(fā)電機(jī)的整流二極管、 調(diào)節(jié)器及其它用電設(shè)備相連。當(dāng)觸點(diǎn)、 開(kāi)關(guān)接通或斷開(kāi)時(shí) , 在初級(jí)繞組中會(huì)產(chǎn)生高達(dá)數(shù)百伏的自感電動(dòng)勢(shì) , 且初級(jí)繞組與電容器組成一組振蕩電路。 點(diǎn)火系產(chǎn)生的瞬變雖然能量很小 , 但電壓很高 , 且重復(fù)變化。 在正常情況下 , 點(diǎn)火系產(chǎn)生的振蕩的瞬時(shí)高壓由蓄電池吸收。 如果在蓄電池脫開(kāi)情況下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) , 則點(diǎn)火系的電源直接由交流發(fā)電機(jī)供給 ,這個(gè)振蕩的浪涌電壓就作用到晶體管調(diào)節(jié)器上 , 使調(diào)節(jié)器容易損壞。

1. 2. 4　 切換電感性負(fù)載瞬變

       在汽車運(yùn)行時(shí) , 不論什么時(shí)候切換一個(gè)電感性輔助電器 , 如電喇叭、 刮水器、 電風(fēng)扇、 空調(diào)等都會(huì)產(chǎn)生自感引起瞬變過(guò)電壓。

2、過(guò)電壓的保護(hù)

       防止過(guò)電壓有兩種方案。一種是提高電子設(shè)備的定額 , 把電子設(shè)備中各元件能承受的電壓 , 選擇得高于電系中可能產(chǎn)生的瞬變高電壓 , 并且還要考慮到在高溫時(shí)電子元件的定額值要下降等因素 , 這種方法雖不增加系統(tǒng)中元件的數(shù)量 , 但不經(jīng)濟(jì) ; 另一種是增加過(guò)電壓保護(hù)裝置 , 來(lái)吸收電系中可能產(chǎn)生的各種瞬變性過(guò)電壓能量 , 以保護(hù)電子設(shè)備中各元件的正常工作。這種保護(hù)可以針對(duì)某些關(guān)鍵電子設(shè)備進(jìn)行局部保護(hù) , 也可在交流發(fā)電機(jī)輸出和搭鐵之間或磁場(chǎng)與搭鐵之間加上保護(hù)裝置 , 以對(duì)汽車整個(gè)電系進(jìn)行集中保護(hù)。下面介紹幾種過(guò)壓保護(hù)電路。

2. 1　 穩(wěn)壓管保護(hù)電路

       穩(wěn)壓管保護(hù)電路是目前應(yīng)用最廣泛的一種 , 其典型線路如圖 1所示。 在交流發(fā)電機(jī)激磁二極管輸出端與搭鐵之間接上一個(gè)穩(wěn)壓二極管 DW 2 , 在正常情況

下 , 這個(gè)浪涌保護(hù)穩(wěn)壓二極管是不導(dǎo)通的。 當(dāng)出現(xiàn)瞬時(shí)高壓時(shí) , DW 2 導(dǎo)通 , 浪涌電壓的能量通過(guò) DW 2 到搭鐵消耗之后 , DW 2 又恢復(fù)到不導(dǎo)通狀態(tài)。 用穩(wěn)壓管保護(hù)過(guò)壓時(shí) , 注意不能將穩(wěn)壓管極性接反。

       為了防止浪涌電壓超過(guò) DW 2 的反向擊穿電壓將其擊穿 , 使 DW 2 變成一個(gè)短路的低電阻 , 可用圖 2電路進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。 圖 2采用穩(wěn)壓管與繼電器繞組串聯(lián) , 繼電器繞組的抽頭接到一個(gè)觸點(diǎn) , 另一觸點(diǎn)接到穩(wěn)壓管的 正端。當(dāng)發(fā)生浪涌 電壓時(shí) , 由于 DW 的導(dǎo)通 , 產(chǎn)生電流使繼電器觸點(diǎn)閉合 , 交流發(fā)電機(jī)的激磁電流就被分流而搭鐵 , 交流發(fā)電機(jī)電壓下降; 當(dāng)交流發(fā)電機(jī)輸出電壓降到不足以繼電器保持吸合時(shí) , 觸點(diǎn)就打開(kāi)。 在這種過(guò)壓保護(hù)中 , 穩(wěn)壓管由于繼電器觸點(diǎn)一閉合就被短接 , 所以只在極短時(shí)間內(nèi)通過(guò)大電流 ,故 DW可選擇得較小。

2. 2　 壓敏電阻保護(hù)電路

       圖 3為壓敏電阻浪涌保護(hù)電路圖。 在交流發(fā)電機(jī)激磁二級(jí)管輸出與搭鐵之間接上一個(gè)壓敏電阻 R y , 壓敏電阻是一種非線性電阻元件。當(dāng)電路產(chǎn)生浪涌電壓時(shí) , 壓敏電阻 R y 電阻迅速減小 , 把瞬變過(guò)電壓能量消耗在非線性電阻上 , 沒(méi)有浪涌電壓時(shí) , R y 電阻很大 , 對(duì)電路沒(méi)有影響。

2. 3　 可控硅過(guò)壓保護(hù)電路

       圖 4為博世公司采用的自動(dòng)復(fù)位可控硅過(guò)壓保護(hù)電路。 它與晶體管調(diào)節(jié)器組合在一起成為一個(gè)整體 ,使用比較方便。 當(dāng)電壓高到足以擊穿穩(wěn)壓管 DW 2 時(shí) ,T 3 導(dǎo)通 , 觸發(fā)可控硅 SCR導(dǎo)通 , 使繼電器 J的繞組有電流通過(guò) , 吸動(dòng)銜鐵使觸點(diǎn)閉合。 這時(shí)一方面短路峰值電流通過(guò)繼電器 , 另一方面可控硅 SCR 被短路 ,使其不再導(dǎo)通 , 交流發(fā)電機(jī)的激磁電流迅速減小 , 它的端電壓也迅速下降。 當(dāng)繼電器不能維持其觸點(diǎn)閉合電壓時(shí) , 觸點(diǎn)張開(kāi) , 電路又恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。

  此外還有阻容吸收保護(hù)、 硒堆保護(hù)等