闲聊电压调节器

闲聊电压调节器

20181202

        早就听说老赵现在搞汽车电子了，具体是什么并不清楚，后来也知道了，是汽车发电机的电压调节器，至于具体是什么也不清楚，想来也就是一个定压装置，就像气动管路上的调压阀，确保出口压力为设定值。

        然而再想下去，又觉得并非如此，尤其是在看到了发电机、调节器的具体安装与结构之后。气动系统的气源与调压阀并不关联，调压阀并不作用于气源，而电压调节器似乎与发动机成为系统，相互作用。看来事情并不是这么简单，需要仔细的琢磨。

        这里就要思考一个问题，就是电压调节器调的是什么，怎么调。

        当然，电压调节器调的一定是电压，这是电压调节器的基本功能，但是这个功能是它的一个结果，是它的表现，而实际的调节是有一个过程的，这个过程又是怎样的呢，又是如何与发电机协调动作的呢，还需要进一步的思考。

        发电机的基本原理是电磁转换，简单的说，一个开放的环路在磁场中运动，或者说一个开放的环路置身于运动的磁场中，如果切割了磁力线，在环路中就会形成电压，若将环路封闭，环路内就会产生电流，也就是产生了电。这个过程是磁生电，反过来，电也可以生磁，这是电磁转换。以前是学过的，细节忘了，理儿还记得。

        在这个过程中，起关键作用的是:磁场，运动和变化。假想这样一个系统，一个磁场N，一个线圈P，一个运动M，运动M可以赋予线圈P，也可以赋予磁场N，就发电机而言，磁场N在线圈P中做运动M，线圈P中就会产生电压V。参与系统的任何一个发生变化，都会对结果有影响。

发电机原理图

        磁场N的参数:有电流和电压，在这里变化的是电流。

        运动M的参数:转速，转速是变化的，它的来源是发动机。

        在N、P、M构成的系统中，M是输入，提供能源，也就是动力，输出就是电压V，也就是发电。在此还需要有一个说明，就是磁场N。

        这个磁场，不是自然磁场，而是人造磁场，是由电生成的磁场，因此在发电机正常工作之前，需要一个启动过程，就是要在外部引入一个电流，这个过程就像发面需要面引子一样，首先形成一个初始磁场之后，发电机才能工作，这个过程或许就叫做励磁，励，激励。这个初始磁场的电力来源是车载蓄电池。由此，蓄电池电力也是系统的一个输入。

        系统的输出，就是电，这又涉及两个参数，电流和电压。电流是能力，电压是水平。

        在实际使用中，车载电器设备要在恒压下工作，通常有两个量级，14V或28V，发电机的输出电力水平也就需要满足这样的要求，需要有恒定的电压输出。在实际过程中，输入的条件并不是常量，即运动M是一个变量，因此输出电压，也将随之变化，然而这样是不行的，那么就还需要有一个变量参与工作，这就是磁场N，与运动M的变化相协调，以达到输出电压V恒定的要求，而协调这个关系的，就是电压调节器。

        几个变量变化的趋势是:磁场越强，电压越高；转速越大，电压越高。车辆的运动与发动机的转速有关，是变化的，是车辆运行的特性，需要有变化，由此带动的发电机转速也要变化，发电机的输出电压也跟着变，电压调节器需要检测这个变化，并依据这个变化，调节磁场的强度。当输入转速低，输出电压低于设定值时，就加大磁场的电流，增加磁场强度，提高发电水平，获得预期的电压数值；当输入转速高，输出电压高于设定值时，就减小磁场电流，减弱磁场强度，降低发电水平，也获得预期的电压数值。

        在这个过程中，如果将电压调节器作为一个系统单元看待的话，发电机的输出电压就是调节器的输入，而给磁场的电流就是输出，而实际上调节器并不产生电流，它只是控制在通向磁场通路上的一个开关，控制其通断和开度，以改变磁场N的强度，达到控制发电机输出电压恒定的目的。

        在这个过程中，有两个要点，一个是反馈，一个是逼近。

        电压调节器读取输出电压，并比较其与设定值的偏差，然后以此为依据调节输入磁场电流的强弱，这个过程就是一个反馈的过程。调节过程只有在偏差值过大时才会发生，这是一个逼近的过程。在逼近的过程中，还有两个要素，就是响应与偏差。响应越快，偏差越小，精度越高，性能越好。

        到此，似乎说明了电压调节器。

        电压调节器只是现在的情况，叫做内装式，而原来的方式是分离式。现在的发电机都是交流的，只是在输出端加了一个整流桥，再而成为直流输出。

        假如这个分析正确的话，似乎有一个名不副实的嫌疑。还以气动系统的调压阀为例，之所以叫调压阀，是因为在使用中定压范围是可以调定的，比如规格为1000kPa的调压阀，可以设定在0~1000kPa的任意值，而使输出压力恒定在设定值。还有一种定压阀，压力不可调定。相对而言，定压阀的精度更准和响应更快。同样的类比，还有照相机的镜头，定焦和变焦，定焦头的还原效果更好，变焦头的畸变更严重。

        如此而言，所谓电压调节器，实际上并不是调节器，更准确的说，应该是一个定压器，其输出电压只有两种形式，即14V和28V两种，针对于不同车型，只能使用一种，然而约定成俗，大家都这样叫，也就只能如此了。

        作为一个外行，思考这样专业的问题，只能是胡侃，所以名曰闲聊，也不敢严肃的说，免得有不当之处，被专家抓了把柄，像老赵这样的。而闲聊胡侃，并不当真，说对了，就听一听，说错了，哈哈一笑，也就过去了，权当游戏。