第二节　摩托车充电系统电路分析

一、磁铁转子式单相交流发电机充电电路分析

1.G76型磁铁转子式单相交流发电机充电电路

G76型磁铁转子式单相交流发电机充电电路主要由G76型交流发电机、硅整流器及蓄电池等组成，其电路结构如图2-32所示。

1—G76型发电机；2—硅整流器；3—蓄电池；4—熔丝；5—点火开关；6—用电设备

（1）整流器的作用

在充电电路中，整流器的作用如下。

①将发电机所产生的交变电流变为直流电供蓄电池充电。

②发动机停止运转或发电机输出电压低于蓄电池电压时，防止蓄电池电流通过发电机放电。

（2）蓄电池的作用

在充电电路中，蓄电池（容量为6V 12A·h）作用如下。

①当发电机输出电压过高时，将多余的电能储存起来。

②当发电机输出电压过低时，给用电设备供电。

③蓄电池利用本身的充放电功能，调节发电机与用电设备之间的不平衡。

2.本田C70型摩托车磁铁转子式单相交流发电机充电电路

本田C70型摩托车磁铁转子式单相交流发电机充电电路主要由交流发电机、硅整流器、蓄电池及照明开关等组成，其电路结构如图2-33所示。

1—交流发电机；2—硅整流器；3—蓄电池；4—照明开关；5—点火开关；6—熔断器；7—用电设备

起动发动机后，发电机定子内的三相绕组（A、B、C）同时产生感应电动势。当照明开关拨向“白天”位置时，开关处于断开状态，这时有两相绕组（B与C）的输出被断开，只有一相绕组（A）的输出经整流器整流，给蓄电池充电及向用电设备供电；当照明开关拨向“夜间”时，开关处于接通状态，此时三相绕组（A、B、C）互相并联，发电机作最大限度的输出。

这种电源系统，当负载发生变化时，只要拨动照明开关，就可调节发电机与负载的不平衡状态，并且照明设备在夜间能获得较满意的照明效果。

二、磁电机充电电路分析

1.基本工作过程

发动机起动后，内装永久磁铁的飞轮随曲轴旋转并形成旋转磁场，使穿过线圈的磁通量发生周期性变化，从而在感应线圈上产生交变感应电动势。

若飞轮与感应线圈处于如图2-34中1所示的两磁极在线圈铁芯的中心线上时，穿过该线圈的磁通量最大，但它随时间的变化率为零，感应电动势也为零。此后当飞轮每转过一对磁极（四极飞轮转过的角度为180°），穿过这组线圈的磁通量将按照余弦的规律变化一周，其感应电动势按照正弦的规律变化一周。其他组感应线圈的相位由线圈所安装的位置不同而滞后一机械角。

（1）～（5）—感应线圈中磁通量变化情况

实际上，由于飞轮转速很快，磁极产生的磁场不是理想的均强磁场，所以，产生的感应电动势呈现非正弦即脉冲的形式，如图2-34所示。

点火电源线圈产生的感应电势，向点火系统供电；照明线圈产生感应电势，向照明系统供电；信号线圈产生的感应电势，向蓄电池充电及信号系统供电。对于照明与信号线圈共用一个铁芯并采取中间抽头的磁电机，通常把向信号系统及蓄电池供电的输出端称为日间端，向照明系统供给电流的输出端称为夜间端。

2.磁电机充电电路组成

磁电机充电电路由磁电机信号线圈（也称充电线圈）、整流器、蓄电池组成，其线路连接如图2-35所示。

磁电机大多采用半波整流器（也有采用全波整流器的），即利用二极管的单向导电性，当磁电机信号线圈的输出为正向时导通，负向时截止，使磁电机信号线圈的交变输出变为单向脉冲直流电。

整流器是将单只二极管或两只面结合型二极管按要求连接好后，采用电木压塑成型或封装固定在一个盒子里，阳极接磁电机信号线圈输出端，阴极接蓄电池正极，整流后的电流一方面向蓄电池充电，另一方面向信号系统供给电流。

3.磁电机输出电压的调节

（1）磁电机输出电压的调节目的

由前述可知，磁电机的照明与信号线圈大多采用共用铁芯、中间抽头串接的形式。这种供电形式，当负载发生变化（照明设备为夜间使用，信号设备为白天及夜间短时使用），或者当发动机转速发生变化时都会使磁电机的输出电压有较大的起落，直接影响蓄电池充电的正常工作及灯泡的照明效果，因此，对磁电机的输出电必须进行调节。

（2）磁电机输出电压的调节方式

对于一些小排量摩托车，特别是轻便摩托车，只要选用较大容量的蓄电池，利用蓄电池本身的充放电作用，便可减缓磁电机的波动输出，达到稳定电压的目的。但是，一旦蓄电池失效，或者充电线路断路，它的稳压作用将随之丧失，将烧毁灯泡及其他用电设备，因此，对于一些车速较高且需要充足照明的磁电机车辆，输出电压的调节势在必行。

通常输出电压的调节方式有输出分接式、电阻平衡式和电子调节式三种，电子调节式又有交流调节电路（半导体调压式）和整流调节电路两种。

4.输出分接式调压电路分析

输出分接式就是根据不同使用状态下对电量的不同要求，把感应线圈绕成日间及夜间用线圈，在负载发生变化（如打开或关掉前照灯）时，采用改变磁电机输出端抽头的方式，使蓄电池充电及信号设备有足够的电压。

（1）雅马哈YB100型磁电机输出分接式调压电路

图2-36所示为雅马哈YB100型采用的输出分接式调压电路。当起动发动机后，磁电机中的日间蓄电池充电线圈1、夜间蓄电池充电及照明线圈2均产生交变电势。当白天行驶时，点火开关扳至“白天”位置，S1—1接通，S2—1接通（空着）。日间蓄电池充电线圈1输出的交变电流经整流器整流后，给蓄电池充电及给信号设备供电。当夜间行驶时，点火开关扳至“夜间”位置，S1—2接通，S2—2接通，夜间蓄电池充电及照明线圈2，一方面给照明设备供电，另一方面经整流器整流后给蓄电池充电及给信号设备供电。这组线圈匝数比较多（实际上为照明线圈与信号线圈匝数之和），输出电压较高，同时满足夜间蓄电池充电及照明的需要。

1—日间蓄电池充电线圈；2—夜间蓄电池充电及照明线圈；3—点火开关；4—整流器；5—蓄电池

（2）本田CG125型磁电机输出分接式调压电路

图2-37为本田CG125型采用的输出分接式调压电路。这种电路，磁电机照明与信号线圈有三个输出端，即C1、C2、C3。在白天行驶时，照明开关（安装在左方向把上）扳至“白天”位置，S1—1接通，S2—1接通，由C3端输出经整流器整流后向蓄电池充电及向信号设备提供电流。在夜间行驶时，照明开关扳至“夜间”位置，S1—2接通，S2—1也接通，由C1端向照明设备提供电流，C2端向蓄电池充电及信号设备提供电流。

1—磁电机照明与信号线圈；2—照明开关；3—整流器；4—蓄电池

5.电阻平衡式调压电路分析

电阻平衡式就是用电阻器代替照明系统负载，在照明负载变小时，将电阻器并入电路，使照明系统的总电阻（即消耗的功率）或照明系统负载改变前后的总电阻保持不变，达到稳定输出的目的。

（1）铃木AX100型磁电机电阻平衡式稳压电路

图2-38为铃木AX100型采用的电阻平衡式稳压电路。当起动发动机后，磁电机中的照明与信号线圈产生交变电动势。白天行驶时，点火开关置于“白天”位置，S1—1接通，S2—1接通，信号线圈的输出经整流后向蓄电池充电及向信号系统供电，照明线圈的输出通过电阻器到地。夜间行驶时，点火开关置于“夜间”位置，S1—2接通，S2—2接通，照明线圈的输出给照明系统供给电流（同时断开电阻器）。

1—磁电机照明与信号线圈；2—蓄电池；3—整流器；4—点火开关；5—平衡电阻

这种稳压电路中，电阻器的阻值约等于照明系统的总电阻。一般，实际选用的电阻值，应略高于理论计算值，如铃木AX100理论值为1.1Ω，实际选用值为2Ω。

（2）铃木A80型磁电机电阻平衡式稳压电路

图2-39为铃木A80型采用的电阻平衡式稳压电路。白天行驶时，点火开关S1—1接通，S2—2断开，电阻器未接入照明电路。夜间行驶时，点火开关S1—2接通，S2—2接通。当照明负载变小（如关掉前照灯，开会车灯）时，则将电阻器并接于会车灯电路，保证会车灯电路的电压不致过高。

1—蓄电池；2—磁电机照明与信号线圈；3—整流器；4—点火开关；5—变光开关；6—平衡电阻；7—会车灯

（3）铃木TR125型磁电机电阻平衡式稳压电路

图2-40为铃木TR125型采用的电阻平衡式稳压电路，这种电路，不仅在白天行驶时，电阻器接入照明电路，而且在夜间行驶照明负载变小时，电阻器也接入照明电路。在白天行驶时，电阻器的接入使信号系统的电压不致过高；在夜间行驶时，只有当照明负载变大（如打开前照灯）时，才断开电阻器，保证前照灯具有较强的亮度。

6.电子调节式

（1）交流调节电路（半导体调压式）

图2-41为铃木FA50型使用的交流调节器结构及电路，交流调节器与照明系统并联连接。

①交流调节器　交流调节器由晶体三极管（VT）分压式偏置电路及二极管VD1、晶闸管V等组成。二极管VD1的作用是对照明线圈产生的交变电流进行整流，使三极管VT只在半周工作。电阻R2和R1组成分压电路。这两个电阻取适当的值，就可使集电极（c）电压与基极（b）电压成一定比例。电阻R3是负载电阻，其两端的电压供给晶闸管作为控制极电压。

②交流调节器工作原理　当起动发动机后，磁电机照明与信号线圈便产生交变电动势。当照明线圈的输出为正半周（a正b负）时，由于二极管VD1、VD2的阳极电位低于阴极电位不导通，三极管不工作，晶闸管也不工作，因此，此时电路中等于未并入交流调节器，照明线圈产生交变电流直接送至照明系统。当照明线圈的输出为负半周（a负b正）时，感应电流经交流调节器壳体至二极管VD1、电容器C及电阻R2、二极管VD2、电阻R1形成回路给电容器C充电，使三极管进入工作状态。电容器C两端的电压作为三极管基极电压，经三极管放大，其集电极电压作为晶闸管的控制电压，此电压随发动机转速的增高而增高。随着发动机转速的提高，当集电极电压达到晶闸管触发电压值时，晶闸管迅速导通，使与之并联的照明线圈输出短接。于是，照明线圈的输出电压迅速下降，晶闸管的触发电压随即降至触发电压额定值以下，恢复截止状态。晶闸管截止后，照明线圈的输出电压又开始上升，交流调节器又重复上述工作，如此反复，使照明线圈的输出控制在8.5V以下。

交流调节器中各元件是装在一个带散热片的铝壳体内，其开口用带有石英粉填充剂的环氧树脂封装。壳体上有一固定孔，通过螺钉与车体固定搭铁，底盖上的插片与照明线圈输出端相接。

（2）整流调节

①重庆·雅马哈CY80型采用的整流调节器结构及电路特点　图2-42为重庆·雅马哈CY80型采用的整流调节器电路，它是在交流调节器的基础上，又增添了一个直流调节器。

交流调节器由交流控制器及晶闸管V1组成，其作用是控制信号线圈的输出电压（原理与上述交流调节器的原理基本相同）。由于照明线圈输出端是信号线圈中间的一个抽头，因此在信号线圈输出电压受到控制的同时，照明线圈也受到了控制。直流调节器由直流控制器及晶闸管V2组成，其作用是利用晶闸管的单向导通性把信号线圈输出的交流电变为直流电供给蓄电池及信号系统，同时晶闸管的导通与否，由直流控制器控制，把信号线圈向蓄电池的充电电流控制在一定的范围。

这种调节电路，在发电机转速不断增高时，可把照明线圈的输出电压控制在6.7～7.7V的范围内，把信号线圈的输出电流（指蓄电池的充电电流）控制在2.5～3.5A的范围内（指白天运行状态）。

整流调节器中的各元件，也是封装在一个带散热片的铝壳体内，外部有三个导电插片，通过插座与外电路定位连接。壳体通过固定螺钉与车体搭铁。

②铃木GT200型采用的整流调节器结构与电路特点　图2-43为铃木GT200型采用的整流调节器电路。整流调节器由全波整流器和交流调节器组成。

当起动发动机后，磁电机中的感应线圈L1和L2便产生交变感应电动势。线圈L1两端的输出，经全波整流器整流向蓄电池充电及向用电设备供电。线圈L1和L2串联的输出给前照灯供电。当输出电压过高时，由交流调节器控制。交流调节器与线圈L2相并联，其工作过程如下。

当线圈L2输出处于正半周（b正c负）时，感应电流自b端输出流至电阻R1、R2，在两电阻上产生电压降。两电阻接线点（M）的电位作为晶闸管V的触发信号，通过二极管VD加在晶闸管的控制极上。此电位随着发动机转速的增高而增高。当M点电位达到晶闸管的触发电压值时，晶闸管即导通。晶闸管导通后使线圈L2的输出短路，从而使照明电压（a端）降低（此时全波整流也变为半波整流，蓄电池的充电电流也有所下降）。线圈L2被短路后，晶闸管又恢复截止状态，照明电压又开始上升。当M点电位再次达到晶闸管触发电压值时，晶闸管又迅即导通，如此反复，使照明电压的正向输出受到一定的限制。

当线圈L2输出处于负半周（b负c正）时，晶闸管不工作（不导通），感应电流自c端输出经电阻R2、R1到b端构成回路，但对线圈L2的输出影响不大。

这种调压电路，在发动机转速不断提高时，可将照明电压控制在12V以内。

③本田250型采用的整流调节器结构及电路特点　图2-44为本田250型采用的整流调节器电路。整流调节器由全波整流器和调压器组成。

调压器自蓄电池提取基准电压，控制着内部开关电路对地的导通与断开。当磁电机充电线圈的输出较低时，调压器不工作。此时，电路中相当于未接入调压器，充电线圈的输出经全波整流器整流向蓄电池充电，当充电线圈的输出过高（指蓄电池端电压过高）时，调压器对地导通，充电线圈一输出端被短接。此时，整流器的全波整流变为半波整流，向蓄电池的充电电流减小。蓄电池的充电电流减小，其端压下降，调压器又恢复截止状态，整流器又恢复全波输出。如此反复，使磁电机向蓄电池的充电电流稳定在一定的范围。

照明设备（含前照灯和会车灯）由磁电机照明线圈供电，输出电压的高低由电压调节器控制。

这种调节电路，能获得较好的充电效果和照明效果。

三、三相交流发电机充电电路分析

随着摩托车性能与功能的不断提高，加之用电设备的数量也越来越多，需要体积小、质量轻而输出功率更大的发电机作为电源来提供电能。因为如此，三相交流发电机被广泛地用于大排量摩托车上。如本田350F、本田CB500、雅马哈650以及长江750D等摩托车都采用这类发电机。

三相交流发电机的构造与单相交流发电机基本相似，区别在于三相交流发电机采用励磁式磁极，定子内的感应线圈分为三组，分别向外输出相位差120°的三相交流电。由于摩托车起动、照明、充电、信号等系统均用直流电，因此，需要有三相硅整流器与之配合使用，有的将硅整流器安装在发电机上，所以这种发电机又称为硅整流发电机。这种发电机还需要一个电压调节器以控制电压在限定值内。

1.整流调节器电路原理

整流调节器电路原理如图2-45所示（以铃木GS125/ES型摩托车为例），整流电压调节器是由6只整流二极管组成1个三相全波桥式整流器，2只晶闸管和1个控制装置组成一个调压器。

2.发电机对蓄电池充电

起动发动机后，发电机定子内的三相绕组同时产生感应电动势，照明开关控制了三相交流电的一相。摩托车在白天行驶时，当照明开关拨向“白天”位置时，照明开关处于断开状态，交流发电机只有两相供电，且交流发电机产生的电压低于调节器调节的电压时，调节器不起作用，发电机产生的电流直接对蓄电池充电，充电电流的路径如图2-46所示。

3.电压调节器调节蓄电池充电电压

当发动机转速开始增高时，发电机的转速也开始增高，如图2-47所示，电压调节器A、B两点之间的电压随之增大，使这个电压达到控制装置调节电压（一般超过蓄电池额定电压）或当这个电压达到控制装置调节电压时，控制装置给晶闸管提供触发电压，使晶闸管触发导通，此时，电流从交流发电机流出，从A点到C点（见图2-47），再流到交流发电机。在这种状态下（即在内部调压装置形成“短路”状态），发电机不向蓄电池充电。晶闸管导通后，发电机输出电压被晶闸管短路，不向蓄电池充电，但是发电机发出的是交流电，过一瞬间，A点电位会从正值变成负值，晶闸管仍从导通又变成截止，再次对蓄电池充电。

如此反复，使蓄电池的充电电压保持恒定（一般在13.8～14.2V之间），避免蓄电池过度充电。

当摩托车在夜间行驶时，照明开关拨向“夜间”，照明开关处于接通状态，前照灯、仪表灯、夜间行车尾灯等用电装置工作，此时交流发电机三相绕组互相并联，输出三相交流电，发电机作最大限度的输出，交流发电机输出功率增大，以适应照明等车上负载增大的需要。如电压超过规定值时，调节器也会调压。