汽车交流发电机 “Turn on Speed”的探讨

陈 水

（象山华铭电机有限公司，浙江 象山 315731）

汽车零部件的出口和在华外资、合资企业汽车零部件的本土化，要求我们必须认真研究出口的或供应给外资、合资企业汽车零部件的国外企业标准。

汽车交流发电机的整机性能指标，国外企业标准与我国国内行业标准有较大差别［1－3］，因此我们更需要认真研究。陈天殷、沈兴祖等老师对此作了深入的、有成效的探讨研究，特别是对如何在设计、制造、元件和材料选择上使发电机达到国外企业标准规定的性能指标，提出了很多实践性强、行之有效的措施［4－6］，为生产出口或供应给外资、合资企业的发电机生产厂商提供了宝贵的经验，笔者也深受启发。但在某些问题上，由于国内以前研究得甚少，各人理解角度不同，因此看法也不完全一致。本文对交流发电机 “turn on speed”这一指标的含义、翻译和测试方法提出自己的看法。

1 “turn on speed”的含义和翻译

笔者认为，“turn on speed”的含义是：在交流发电机按规定要求接线后，逐步提高发电机的转速，当发电机主整流管由截止转为导通时的转速。在接通点火开关，起动发动机 （或调速电动机）后，当发电机转速低于该转速时，蓄电池向发电机供给励磁电流，发电机在剩磁和该励磁电流产生的磁场联合作用下，定子三相绕组产生三相电动势，其瞬时最高一相与最低一相电动势之差，比蓄电池电压低或虽比蓄电池电压高，但高出的电压未超过主整流管的死区电压，主整流管截止，发电机仍处于它励状态。只有当发电机转速达到 “turn on speed”时，其定子三相绕组产生的三相电动势，其瞬时最高一相与最低一相之差，比蓄电池电压高出了主整流管的死区电压，主整流管开始导通，发电机开始由它励转为自励。

有的业内人士把交流发电机的 “turn on speed”翻译成 “建压转速”，笔者认为不妥。因 “建压转速”按字面理解，一般会理解为 “建立电压的转速”。建立什么样的电压？不是很明确。对交流发电机来说，我国行业标准中有额定电压和试验电压，然而，交流发电机在 “turn on speed”下所发出的电压并没有达到额定电压或试验电压。由于把“turn on speed” 翻译成 “建压转速”， 而 “建压转速”翻译成英文时，往往被译为 “speed of vo1tage bui1dup”（建立电压的转速）或 “rotating speed in vo1tage bui1dup”（在建立电压时的转速），与英文原来的意思不大一致。笔者经过反复考虑，认为“turn on speed”译为 “导通转速”比较妥当，比较符合英文原意，也比较符合中文的习惯，为中国人所理解。

GB××××—×××× 《汽车电器 名词术语》（征求意见稿）中未把 “turn on speed”编入，为了与国外先进标准接轨，笔者建议把此术语编入。

2 “cut-in speed”的含义和翻译

“cut－in speed” 在我国行业标准QC ／T424 《汽车用交流发电机电气特性试验方法》中的定义是：发电机转速升高至首次开始输出电流时的转速。但是标准中把 “cut－in speed”翻译成空载转速。根据这个定义，笔者认为 “cut－in speed”译为空载转速有些不妥。按一般意义上理解，空载转速应指电压达到额定电压，负载为空载时的转速。在参考文献［5］中也提到：“发电机达到额定电压时的初始转速为空载转速n1。”

笔者认为 “cut－in speed” 译为 “始充电转速”比较妥当，比较符合英文原意，也比较符合中文习惯，不发生误解。ISO8854：1988（E）《道路车辆—带调节器的交流发电机—试验方法与一般要求》中对始充电转速nA的定义是：交流发电机转速首次升高至开始输出电流时的发电机转速 （转数值除以时间，用转数每分——r／min表示）。此转速依赖于预激磁功率 （输入），转速变化速率，蓄电池电压和转子中剩余的磁通密度。

“cut－in”有 “超车抢道”之意，若在汽车电路中有一个用电负载，当发电机转速在 “cut－in speed”以下时，其电流由蓄电池供给，当发电机转速达到 “cut－in speed”时，发电机发出的电流就会同蓄电池的电流 “抢道”。若翻译成 “空载转速”，就可能与真正的 “空载”转速相混淆。

GB××××—×××× 《汽车电器 名词术语》（征求意见稿）中把 “cut－in speed” 译为 “切入转速”， 笔者认为也不大合适，不易从字面上理解它的含义。

根据上面的定义和分析，我们可以说：“turn on speed” 与 “cut－in speed” 表述的是同一转速， 只是从不同角度来表述。“turn on speed”是从发电机主整流管开始导通角度来表述，“cut－in speed”是从发电机开始向蓄电池充电 （输出电流）角度来表述。CATERPILLAR公司在 《Procedure－QC A1ternator》中的II－B－3条说： 交流发电机在小于2 000 r／min时必须导通并开始充电 （The a1ternator must turn－on and cut－in at 1ess than 2000RPM）。

3 导通转速的测试方法

3.1 有D+端的交流发电机的测试方法

上文提到，导通转速和始充电转速，实际上是同一转速，那么它们的测试方法应该是相同的。我国行业标准QC／T424《汽车用交流发电机电气特性试验方法》对始充电转速 （cut－in speed，标准中称空载转速nA）规定的试验电路如图1所示。规定的试验方法为：“逐渐增加发电机转速，直至充电指示灯指示充电开始时，记录该转速。充电指示灯额定值会影响空载转速。除另有要求外，其额定值为2W。”

ISO8854：1988（E）《道路车辆—带调节器的交流发电机—试验方法与一般要求》中对始充电转速nA的试验方法是：增加交流发电机的转速直至充电指示系统指示蓄电池充电开始，并记录该转速。充电指示器的数值会影响始充电转速，因此它的数值将由发电机生产厂家和汽车生产厂家双方同意。

因无电流或小电流输出时，D+电压与主整流管整流后的电压相等，充电指示灯两端电压是蓄电池电压与发电机主整流管整流后的电压之差，因此，该测试方法对有励磁二极管引出端D+，并采用充电指示灯的交流发电机 （图2）来说，理论上是合理的。但在实际操作上，由于各人对充电指示灯完全熄灭的判断不一致，测出的转速就会有人为误差。

因此，笔者建议，在充电指示灯两端接上一个高阻抗的直流电压表。当电压表读数下降为0时（数字表为数字在0上下跳动）的发电机转速，即为导通转速。这样既可以消除人为误差，还可以提高测试精度，也可利用该电压进行计算机自动测试。

3.2 无D+端的交流发电机的测试方法

标准QC／T424中的测试方法对以下2种整体式交流发电机是不适用的。

1）没有D+端且不采用充电指示灯的发电机，如卡特彼勒装载机、推土机中的发电机 （图3）。

2）没有D+端，充电指示灯由另一独立电路控制 （有关工作原理请看参考文献［7］），如夏利轿车的发电机 （图4）、用于空调大客车的佩特来发电机。

对于第1种发电机，该方法显然不适用。对于第2种发电机，由于其充电指示灯作为发电机工作状态的指示装置，只要求发电机正常发电时指示灯熄灭，不发电时指示灯发亮，其熄灭条件取决于其控制电路取样方式和元件参数，充电指示灯熄灭时的发电机转速一般与导通转速不一致，因此该方法不能适用。

对于没有D+端的整体式交流发电机，笔者建议采用小量程电流表A1来指示充电开始，如图5所示。当发电机转速在导通转速以下时，蓄电池给发电机提供预励磁电流，电流从蓄电池流向发电机，电流表读数为 “－”；当发电机转速超过导通转速时，发电机向蓄电池充电，电流从发电机流向蓄电池，电流表读数为 “+”。当电流表读数从 “－”逐渐减小，转变为“+”的瞬时，发电机转速即为导通转速。

由于发电机处于它励时，蓄电池流向发电机的电流比较小，而测试发电机输出特性时，电流比较大，因此为了提高测试精度，且不损坏电流表，应根据实际情况 （两者电流差别大小、试验室条件等），在保证试验输出特性时，发电机B+端子到蓄电池正极端子之间的电阻不大于0.007 Ω的前提下［3］，采用下面其中一种方法：①在测试导通转速后，用开关或接触器 （手动或自动）可靠短路小量程电流表A1，而使用大量程电流表A（见图5，为保护A1，平时K处于接通状态，仅在测试导通转速时处于断开状态）；②用手动或自动转换量程的电流表。

3.3 外接调节器式交流发电机的测试方法

标准QC／T424没有指出外接调节器式交流发电机是否测试 “cut-in speed”，但按标准中的图1和有关文字理解，这类交流发电机也应该测试 “cut－in speed”。由于这类发电机充电指示灯控制电路种类很多［8－9］，有的还是用继电器控制，充电指示灯熄灭（或点亮）的条件与控制电路的取样方式，元件参数以及继电器闭合 （分断）电流、反应速度等因素有关。因此充电指示灯熄灭 （或点亮）时发电机转速一般与 “cut－in speed”不一致。另外，有些外接调节器式交流发电机没有用充电指示灯。

根据这些情况，笔者认为，若要测试外接调节器式交流发电机的导通转速，用充电指示灯来指示充电开始是不妥当的，而应采用小量程电流表来指示充电开始。还需指出，这类发电机在测试导通转速时，应使用规定配套的调节器，按生产厂家与用户协商确定的使用电路进行测试。调节器的性能会影响发电机的导通转速［4］，使用电路不同，有时也会影响发电机的导通转速 （如元件参数不同，提供给发电机预励磁电流不同，导通转速也会不同）。

4 结束语

如何正确理解 “turn on speed”的含义，如何用适当的中文词汇表示 “turn on speed”，如何规定 “turn on speed”的测试方法，是汽车发电机业内同仁关心和思考的问题。本文对此作了一些探讨，提出了自己的看法，希望业内同仁指正。

［1］CATERPILLAR公司.3T6400 （1989年9月）.Procedure－QC， A1ternator［S］.

［2］QC／T729—2005， 中华人民共和国汽车行业标准 （国家发展和改革委员会2005－02－14发布），汽车用交流发电机技术条件［S］.

［3］QC／T424—1999， 中华人民共和国汽车行业标准 （根据国家质量技术监督局标函 ［1998］216号文件和国家机械工业局机标［1999］126号文件通知，更改标准号，内容不变），汽车用交流发电机电气特性试验方法［S］.

［4］沈兴祖，李伟阳，金亦新.带励磁二极管的交流发电机的建压转速［J］.汽车电器， 2006， （6）： 55－56， 59.

［5］陈天殷.汽车交流发电机的建压过程和建压转速［J］.汽车电器， 2008， （5）： 22－24， 27.

［6］陈天殷.美日汽车发电机性能指标解析［J］.汽车电器，2008， （10）： 1－4.

［7］王宝良，张小芹，王常亮，等.整体式交流发电机驱动概述［J］.汽车电器， 2008， （10）： 33－37.

［8］邓海英.浅析充电指示灯指示的充电系统及其故障［J］.汽车电器， 1999， （1）： 25－28.

［9］周德全.充电指示灯与起动保护电路控制原理综述［J］.汽车电器， 2002， （3）： 34－38.