车辆电磁兼容基础：车用发电机的负载变化对发电机输出电流的影响

车辆在运行中，其用电电器的使用是根据实际需要而定的，车用发电机负载变化范围大。例如，照明设备一般只在夜间使用，刮水器只在下雨行车时使用，车窗升降、喇叭等电器的使用随机性较大，所以发电机在工作时，其负载的变化范围很大，除汽油机的点火用电是常用的以外，其他用电设备有时可能全用，有时可能全都不用。车用电器的总负载一般为200～1000W，随着汽车电子技术的迅速发展和应用，车用电器的负载功率在不断增加。

发电机在正常工作时，若负载突然减小或完全无负载，会引起发电机输出电流急剧下降，在发电机电枢绕组上产生正向瞬变过电压。发电机抛负载等效电路如图3-17所示。在图3-17中，发电机被等效为一个电感L和电动势E的串联电路，负载则等效为支路电阻R₁和R₂并联，发电机输出电流为i_L=i₁+i₂。设R₂为被抛的大负载，则当开关S突然断开时，电路换路引起电流i_L产生瞬变，即

式中，i_L（∞）为换路后终了时刻的稳态电流I_L，即i_L（∞）=E/R₁；i_L（0+）为换路后初始时刻的暂态电流i_L，根据换路定律，，其中i_L（0-）表示换路前终了时刻的稳态电流i_L；τ为换路后暂态的时间常数，τ=L/R₁。

在负载R₁上产生的过电压为

在发电机电枢绕组上产生的感应电压为(www.xing528.com)

图3-17 发电机抛负载等效电路

显然，发电机抛负载瞬变电压u_L是一个正向指数脉冲电压，其前沿较陡（约50～100μs），后沿按指数规律下降，衰减时间约为150～350ms。抛负载瞬变电压的幅值主要决定于抛负载程度，即式中R₁/R₂比值的大小，通常可达75～125V；最严重的抛负载瞬变发生于发电机满载运行时与蓄电池的连接断开的状态下，此时电枢绕组上产生较大的能量泄放，这会对R₁支路中的电子器件形成较强的冲击，必须设法使其安全泄放。

许多使用发电机组的场合，同时使用其他相关设备。由于发电机电磁兼容性能不够理想，时常出现电磁骚扰影响周围相关设备运行的现象。对于交流同步发电机来说，比较重要的一种解决方法是将其发电输出电压的电磁骚扰强度限制在一定的范围之内。

对于车用交流发电机来讲，除了运用屏蔽（包括隔离）、滤波与接地和采用中间变压器等技术来解决电磁兼容问题以外，更重要的是在发电机内部采取必要措施，从磁路设计和电路设计上着重考虑抑制输出电压谐波含量和降低低频干扰电压值的优化设计。