中國柴油發(fā)電機組網(wǎng)行業(yè)資料——交流發(fā)電機原理和應用
隨著汽車技術(shù)的進步，汽車的用電量越來越高。20年前，中級轎車的發(fā)電機輸出功率一般只有500瓦左右，現(xiàn)在一般中級轎車發(fā)電機都在1000瓦左右。發(fā)電機功率的增加是隨著車上用電設(shè)備增加而增加的?，F(xiàn)在汽車上的發(fā)電機都是風冷式發(fā)電機，由皮帶輪后的風扇吹風進入機殼進行冷卻。在現(xiàn)有風冷式發(fā)電機構(gòu)造的限制下，功率的增加必然會導致發(fā)電機體積的加大。
同時，為增大冷卻程度加大風扇尺寸又會使噪聲增大。針對現(xiàn)有發(fā)電機與用電量增大出現(xiàn)的矛盾，有人提出了水冷式交流發(fā)電機的解決方案。
水冷式交流發(fā)電機利用水來代替風扇進行冷卻。交流發(fā)電機主要的發(fā)熱部位是定子，水冷式交流發(fā)電機重點冷卻部分就是定子及線圈繞組。發(fā)電機的前端蓋和后端蓋用鋁材制造，開有水道槽。定子及線圈繞組用合成樹脂固定密封，定子與轉(zhuǎn)子之間有鋁質(zhì)圍板與水道隔離。水道與進水管和出水管連通，進水管和出水管分別與發(fā)動機冷卻水系統(tǒng)連通。
這樣，當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，冷卻水在發(fā)動機水泵的帶動下循環(huán)流動，通過發(fā)電機殼體，可以有效地冷卻定子線圈繞組、定子鐵芯，同時也冷卻轉(zhuǎn)子、內(nèi)藏式調(diào)節(jié)器和軸承等其它發(fā)熱零部件。
水冷式交流發(fā)電機與風冷式交流發(fā)電機相比，內(nèi)部構(gòu)造復雜了，防漏密封要求提高了，成本也會增加。同時因聯(lián)接水管的問題，安裝布置也受到諸多限制，自由度減少了。但是，水冷式交流發(fā)電機的發(fā)電及低噪聲性能，是風冷式交流發(fā)電機無法比擬的。
首先，水冷式交流發(fā)電機具有良好的低速充電特性。我們知道，在交流發(fā)電機的電流特性曲線上有一個“拐點”，即超過所謂“0安培速度”之后才會有電流產(chǎn)生，電流上升到一定程度才能充電。在哪個轉(zhuǎn)速以上才出現(xiàn)“拐點”和達到可充電電流與勵磁電流的大小相關(guān)。
由于水冷式交流發(fā)電機大幅度抑制了定子、轉(zhuǎn)子及調(diào)節(jié)器的溫升，可以相應提高勵磁電流，勵磁電流越大輸出電壓也越高，因此當水冷式交流發(fā)電機低速轉(zhuǎn)動時也會有良好的充電表現(xiàn)，這種低速充電性能對城市用車的正常使用相當重要。
第二，水冷式交流發(fā)電機具有低噪聲。由于省略了風扇，所以不存在發(fā)電機風扇發(fā)出的噪聲。據(jù)介紹在3500轉(zhuǎn)/分時，水冷式交流發(fā)電機與風冷式交流發(fā)電機相比，噪聲要低15分貝。
水冷式交流發(fā)電機的優(yōu)點被看好，認為是汽車發(fā)電機的發(fā)展方向。有人認為在12伏特汽車中，2500瓦以下適宜用風冷式交流發(fā)電機，2500瓦以上或者42伏特電系適宜用水冷式交流發(fā)電機。
