汽車交流發(fā)電機(jī) “Turn on Speed”的探討

陳 水

（象山華銘電機(jī)有限公司，浙江 象山 315731）

汽車零部件的出口和在華外資、合資企業(yè)汽車零部件的本土化，要求我們必須認(rèn)真研究出口的或供應(yīng)給外資、合資企業(yè)汽車零部件的國外企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

汽車交流發(fā)電機(jī)的整機(jī)性能指標(biāo)，國外企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與我國國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有較大差別［1－3］，因此我們更需要認(rèn)真研究。陳天殷、沈興祖等老師對此作了深入的、有成效的探討研究，特別是對如何在設(shè)計(jì)、制造、元件和材料選擇上使發(fā)電機(jī)達(dá)到國外企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能指標(biāo)，提出了很多實(shí)踐性強(qiáng)、行之有效的措施［4－6］，為生產(chǎn)出口或供應(yīng)給外資、合資企業(yè)的發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠商提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，筆者也深受啟發(fā)。但在某些問題上，由于國內(nèi)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。本文對交流發(fā)電機(jī) “turn on speed”這一指標(biāo)的含義、翻譯和測試方法提出自己的看法。

1 “turn on speed”的含義和翻譯

筆者認(rèn)為，“turn on speed”的含義是：在交流發(fā)電機(jī)按規(guī)定要求接線后，逐步提高發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)電機(jī)主整流管由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)速。在接通點(diǎn)火開關(guān)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī) （或調(diào)速電動(dòng)機(jī)）后，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于該轉(zhuǎn)速時(shí)，蓄電池向發(fā)電機(jī)供給勵(lì)磁電流，發(fā)電機(jī)在剩磁和該勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場聯(lián)合作用下，定子三相繞組產(chǎn)生三相電動(dòng)勢，其瞬時(shí)最高一相與最低一相電動(dòng)勢之差，比蓄電池電壓低或雖比蓄電池電壓高，但高出的電壓未超過主整流管的死區(qū)電壓，主整流管截止，發(fā)電機(jī)仍處于它勵(lì)狀態(tài)。只有當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到 “turn on speed”時(shí)，其定子三相繞組產(chǎn)生的三相電動(dòng)勢，其瞬時(shí)最高一相與最低一相之差，比蓄電池電壓高出了主整流管的死區(qū)電壓，主整流管開始導(dǎo)通，發(fā)電機(jī)開始由它勵(lì)轉(zhuǎn)為自勵(lì)。

有的業(yè)內(nèi)人士把交流發(fā)電機(jī)的 “turn on speed”翻譯成 “建壓轉(zhuǎn)速”，筆者認(rèn)為不妥。因 “建壓轉(zhuǎn)速”按字面理解，一般會(huì)理解為 “建立電壓的轉(zhuǎn)速”。建立什么樣的電壓？不是很明確。對交流發(fā)電機(jī)來說，我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有額定電壓和試驗(yàn)電壓，然而，交流發(fā)電機(jī)在 “turn on speed”下所發(fā)出的電壓并沒有達(dá)到額定電壓或試驗(yàn)電壓。由于把“turn on speed” 翻譯成 “建壓轉(zhuǎn)速”， 而 “建壓轉(zhuǎn)速”翻譯成英文時(shí)，往往被譯為 “speed of vo1tage bui1dup”（建立電壓的轉(zhuǎn)速）或 “rotating speed in vo1tage bui1dup”（在建立電壓時(shí)的轉(zhuǎn)速），與英文原來的意思不大一致。筆者經(jīng)過反復(fù)考慮，認(rèn)為“turn on speed”譯為 “導(dǎo)通轉(zhuǎn)速”比較妥當(dāng)，比較符合英文原意，也比較符合中文的習(xí)慣，為中國人所理解。

GB××××—×××× 《汽車電器 名詞術(shù)語》（征求意見稿）中未把 “turn on speed”編入，為了與國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)接軌，筆者建議把此術(shù)語編入。

2 “cut-in speed”的含義和翻譯

“cut－in speed” 在我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC ／T424 《汽車用交流發(fā)電機(jī)電氣特性試驗(yàn)方法》中的定義是：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高至首次開始輸出電流時(shí)的轉(zhuǎn)速。但是標(biāo)準(zhǔn)中把 “cut－in speed”翻譯成空載轉(zhuǎn)速。根據(jù)這個(gè)定義，筆者認(rèn)為 “cut－in speed”譯為空載轉(zhuǎn)速有些不妥。按一般意義上理解，空載轉(zhuǎn)速應(yīng)指電壓達(dá)到額定電壓，負(fù)載為空載時(shí)的轉(zhuǎn)速。在參考文獻(xiàn)［5］中也提到：“發(fā)電機(jī)達(dá)到額定電壓時(shí)的初始轉(zhuǎn)速為空載轉(zhuǎn)速n1。”

筆者認(rèn)為 “cut－in speed” 譯為 “始充電轉(zhuǎn)速”比較妥當(dāng)，比較符合英文原意，也比較符合中文習(xí)慣，不發(fā)生誤解。ISO8854：1988（E）《道路車輛—帶調(diào)節(jié)器的交流發(fā)電機(jī)—試驗(yàn)方法與一般要求》中對始充電轉(zhuǎn)速nA的定義是：交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速首次升高至開始輸出電流時(shí)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 （轉(zhuǎn)數(shù)值除以時(shí)間，用轉(zhuǎn)數(shù)每分——r／min表示）。此轉(zhuǎn)速依賴于預(yù)激磁功率 （輸入），轉(zhuǎn)速變化速率，蓄電池電壓和轉(zhuǎn)子中剩余的磁通密度。

“cut－in”有 “超車搶道”之意，若在汽車電路中有一個(gè)用電負(fù)載，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在 “cut－in speed”以下時(shí)，其電流由蓄電池供給，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到 “cut－in speed”時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流就會(huì)同蓄電池的電流 “搶道”。若翻譯成 “空載轉(zhuǎn)速”，就可能與真正的 “空載”轉(zhuǎn)速相混淆。

GB××××—×××× 《汽車電器 名詞術(shù)語》（征求意見稿）中把 “cut－in speed” 譯為 “切入轉(zhuǎn)速”， 筆者認(rèn)為也不大合適，不易從字面上理解它的含義。

根據(jù)上面的定義和分析，我們可以說：“turn on speed” 與 “cut－in speed” 表述的是同一轉(zhuǎn)速， 只是從不同角度來表述。“turn on speed”是從發(fā)電機(jī)主整流管開始導(dǎo)通角度來表述，“cut－in speed”是從發(fā)電機(jī)開始向蓄電池充電 （輸出電流）角度來表述。CATERPILLAR公司在 《Procedure－QC A1ternator》中的II－B－3條說： 交流發(fā)電機(jī)在小于2 000 r／min時(shí)必須導(dǎo)通并開始充電 （The a1ternator must turn－on and cut－in at 1ess than 2000RPM）。

3 導(dǎo)通轉(zhuǎn)速的測試方法

3.1 有D+端的交流發(fā)電機(jī)的測試方法

上文提到，導(dǎo)通轉(zhuǎn)速和始充電轉(zhuǎn)速，實(shí)際上是同一轉(zhuǎn)速，那么它們的測試方法應(yīng)該是相同的。我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC／T424《汽車用交流發(fā)電機(jī)電氣特性試驗(yàn)方法》對始充電轉(zhuǎn)速 （cut－in speed，標(biāo)準(zhǔn)中稱空載轉(zhuǎn)速nA）規(guī)定的試驗(yàn)電路如圖1所示。規(guī)定的試驗(yàn)方法為：“逐漸增加發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，直至充電指示燈指示充電開始時(shí)，記錄該轉(zhuǎn)速。充電指示燈額定值會(huì)影響空載轉(zhuǎn)速。除另有要求外，其額定值為2W。”

ISO8854：1988（E）《道路車輛—帶調(diào)節(jié)器的交流發(fā)電機(jī)—試驗(yàn)方法與一般要求》中對始充電轉(zhuǎn)速nA的試驗(yàn)方法是：增加交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速直至充電指示系統(tǒng)指示蓄電池充電開始，并記錄該轉(zhuǎn)速。充電指示器的數(shù)值會(huì)影響始充電轉(zhuǎn)速，因此它的數(shù)值將由發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家和汽車生產(chǎn)廠家雙方同意。

因無電流或小電流輸出時(shí)，D+電壓與主整流管整流后的電壓相等，充電指示燈兩端電壓是蓄電池電壓與發(fā)電機(jī)主整流管整流后的電壓之差，因此，該測試方法對有勵(lì)磁二極管引出端D+，并采用充電指示燈的交流發(fā)電機(jī) （圖2）來說，理論上是合理的。但在實(shí)際操作上，由于各人對充電指示燈完全熄滅的判斷不一致，測出的轉(zhuǎn)速就會(huì)有人為誤差。

因此，筆者建議，在充電指示燈兩端接上一個(gè)高阻抗的直流電壓表。當(dāng)電壓表讀數(shù)下降為0時(shí)（數(shù)字表為數(shù)字在0上下跳動(dòng)）的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，即為導(dǎo)通轉(zhuǎn)速。這樣既可以消除人為誤差，還可以提高測試精度，也可利用該電壓進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)測試。

3.2 無D+端的交流發(fā)電機(jī)的測試方法

標(biāo)準(zhǔn)QC／T424中的測試方法對以下2種整體式交流發(fā)電機(jī)是不適用的。

1）沒有D+端且不采用充電指示燈的發(fā)電機(jī)，如卡特彼勒裝載機(jī)、推土機(jī)中的發(fā)電機(jī) （圖3）。

2）沒有D+端，充電指示燈由另一獨(dú)立電路控制 （有關(guān)工作原理請看參考文獻(xiàn)［7］），如夏利轎車的發(fā)電機(jī) （圖4）、用于空調(diào)大客車的佩特來發(fā)電機(jī)。

對于第1種發(fā)電機(jī)，該方法顯然不適用。對于第2種發(fā)電機(jī)，由于其充電指示燈作為發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)的指示裝置，只要求發(fā)電機(jī)正常發(fā)電時(shí)指示燈熄滅，不發(fā)電時(shí)指示燈發(fā)亮，其熄滅條件取決于其控制電路取樣方式和元件參數(shù)，充電指示燈熄滅時(shí)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速一般與導(dǎo)通轉(zhuǎn)速不一致，因此該方法不能適用。

對于沒有D+端的整體式交流發(fā)電機(jī)，筆者建議采用小量程電流表A1來指示充電開始，如圖5所示。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在導(dǎo)通轉(zhuǎn)速以下時(shí)，蓄電池給發(fā)電機(jī)提供預(yù)勵(lì)磁電流，電流從蓄電池流向發(fā)電機(jī)，電流表讀數(shù)為 “－”；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過導(dǎo)通轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)向蓄電池充電，電流從發(fā)電機(jī)流向蓄電池，電流表讀數(shù)為 “+”。當(dāng)電流表讀數(shù)從 “－”逐漸減小，轉(zhuǎn)變?yōu)椤?”的瞬時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速即為導(dǎo)通轉(zhuǎn)速。

由于發(fā)電機(jī)處于它勵(lì)時(shí)，蓄電池流向發(fā)電機(jī)的電流比較小，而測試發(fā)電機(jī)輸出特性時(shí)，電流比較大，因此為了提高測試精度，且不損壞電流表，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況 （兩者電流差別大小、試驗(yàn)室條件等），在保證試驗(yàn)輸出特性時(shí)，發(fā)電機(jī)B+端子到蓄電池正極端子之間的電阻不大于0.007 Ω的前提下［3］，采用下面其中一種方法：①在測試導(dǎo)通轉(zhuǎn)速后，用開關(guān)或接觸器 （手動(dòng)或自動(dòng)）可靠短路小量程電流表A1，而使用大量程電流表A（見圖5，為保護(hù)A1，平時(shí)K處于接通狀態(tài)，僅在測試導(dǎo)通轉(zhuǎn)速時(shí)處于斷開狀態(tài)）；②用手動(dòng)或自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程的電流表。

3.3 外接調(diào)節(jié)器式交流發(fā)電機(jī)的測試方法

標(biāo)準(zhǔn)QC／T424沒有指出外接調(diào)節(jié)器式交流發(fā)電機(jī)是否測試 “cut-in speed”，但按標(biāo)準(zhǔn)中的圖1和有關(guān)文字理解，這類交流發(fā)電機(jī)也應(yīng)該測試 “cut－in speed”。由于這類發(fā)電機(jī)充電指示燈控制電路種類很多［8－9］，有的還是用繼電器控制，充電指示燈熄滅（或點(diǎn)亮）的條件與控制電路的取樣方式，元件參數(shù)以及繼電器閉合 （分?jǐn)啵╇娏鳌⒎磻?yīng)速度等因素有關(guān)。因此充電指示燈熄滅 （或點(diǎn)亮）時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速一般與 “cut－in speed”不一致。另外，有些外接調(diào)節(jié)器式交流發(fā)電機(jī)沒有用充電指示燈。

根據(jù)這些情況，筆者認(rèn)為，若要測試外接調(diào)節(jié)器式交流發(fā)電機(jī)的導(dǎo)通轉(zhuǎn)速，用充電指示燈來指示充電開始是不妥當(dāng)?shù)模鴳?yīng)采用小量程電流表來指示充電開始。還需指出，這類發(fā)電機(jī)在測試導(dǎo)通轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)使用規(guī)定配套的調(diào)節(jié)器，按生產(chǎn)廠家與用戶協(xié)商確定的使用電路進(jìn)行測試。調(diào)節(jié)器的性能會(huì)影響發(fā)電機(jī)的導(dǎo)通轉(zhuǎn)速［4］，使用電路不同，有時(shí)也會(huì)影響發(fā)電機(jī)的導(dǎo)通轉(zhuǎn)速 （如元件參數(shù)不同，提供給發(fā)電機(jī)預(yù)勵(lì)磁電流不同，導(dǎo)通轉(zhuǎn)速也會(huì)不同）。

4 結(jié)束語

如何正確理解 “turn on speed”的含義，如何用適當(dāng)?shù)闹形脑~匯表示 “turn on speed”，如何規(guī)定 “turn on speed”的測試方法，是汽車發(fā)電機(jī)業(yè)內(nèi)同仁關(guān)心和思考的問題。本文對此作了一些探討，提出了自己的看法，希望業(yè)內(nèi)同仁指正。

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

［2］QC／T729—2005， 中華人民共和國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) （國家發(fā)展和改革委員會(huì)2005－02－14發(fā)布），汽車用交流發(fā)電機(jī)技術(shù)條件［S］.

［3］QC／T424—1999， 中華人民共和國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) （根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局標(biāo)函 ［1998］216號(hào)文件和國家機(jī)械工業(yè)局機(jī)標(biāo)［1999］126號(hào)文件通知，更改標(biāo)準(zhǔn)號(hào)，內(nèi)容不變），汽車用交流發(fā)電機(jī)電氣特性試驗(yàn)方法［S］.

［4］沈興祖，李偉陽，金亦新.帶勵(lì)磁二極管的交流發(fā)電機(jī)的建壓轉(zhuǎn)速［J］.汽車電器， 2006， （6）： 55－56， 59.

［5］陳天殷.汽車交流發(fā)電機(jī)的建壓過程和建壓轉(zhuǎn)速［J］.汽車電器， 2008， （5）： 22－24， 27.

［6］陳天殷.美日汽車發(fā)電機(jī)性能指標(biāo)解析［J］.汽車電器，2008， （10）： 1－4.

［7］王寶良，張小芹，王常亮，等.整體式交流發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)概述［J］.汽車電器， 2008， （10）： 33－37.

［8］鄧海英.淺析充電指示燈指示的充電系統(tǒng)及其故障［J］.汽車電器， 1999， （1）： 25－28.

［9］周德全.充電指示燈與起動(dòng)保護(hù)電路控制原理綜述［J］.汽車電器， 2002， （3）： 34－38.