三、发电机的工作特性
汽车用交流发电机工作时的转速变化范围大，其输出电流不稳定。了解交流发电机的相关工作特性，有助于正确地使用与维护发电机。
1.空载特性
交流发电机的空载特性是指发电机不对外输出电流（IL=0）时，发电机端电压与发电机转速之间的关系，即U=f（n）曲线，如图1-36所示。
图1-36 交流发电机空载特性
从发电机空载特性曲线的上升速率和达到蓄电池电压的转速高低，可判断发电机的性能是否良好。
2.外特性
外特性是指发电机转速一定时，发电机端电压与输出电流之间的关系，即U=f（I）曲线，如图1-37所示。
图1-37 交流发电机外特性
交流发电机的端电压与电动势及输出电流的关系为
U=E-RZI
式中 E——交流发电机等效电动势；
RZ——发电机等效内阻，包括发电机电枢绕组的阻抗和整流二极管的正向导通电阻；
I——发电机的输出电流。
发电机在某一稳定的转速下的RZ为一定值，如果E是稳定的，则发电机的端电压U将随输出电流增大而呈直线下降。但实际上当发电机有输出电流后，其E也会下降ΔE，ΔE随其输出电流I的增大而增大。造成发电机电动势E下降的原因如下：
1）发电机的电枢反应削弱了磁极磁场。当发电机有输出电流时，电枢电流产生的磁场会削弱和扭斜磁极磁场，从而引起电枢绕组电动势下降。随着发电机输出电流的增大，电枢反应的影响也随之增大，发电机电动势下降也越多。
专家解读：
电枢反应是指电枢电流产生的磁场对磁极磁场的影响。当发电机有输出电流时，其内部电枢绕组的电流也会产生磁场，此时，发电机内部是电枢电流产生的磁场与磁极磁场共同形成的合成磁场。电枢电流所产生的磁场总体上是减弱了磁极磁场，并改变了磁极磁场的方向，而且电枢电流越大，对磁极磁场的影响也越大。
2）励磁电流减小使磁极磁场减弱。发电机端电压下降后，发电机的励磁电流就会相应减小，磁极产生的磁场减弱。发电机输出电流越大，其端电压越低，磁极磁场就越弱，发电机电动势的下降也就越多。当发电机的端电压下降至临界点后，继续增大发电机负载（减小负载电阻），由于此时励磁电流对磁极磁场的影响较大（已远离磁极饱和区），使得E（U）下降比负载电阻的减小更快，因此发电机输出电流I随负载电阻的减小不升反降。
从交流发电机的外特性可知，随着发电机输出电流的增加，其端电压下降较快。因此，在发电机高速运转时，如果突然失去负载（车载电气设备突然断开），则会使发电机的电压突然升高而对汽车上的电子元器件造成损害。
3.输出特性
输出特性是指保持发电机的端电压不变（U=Ue）时，发电机的输出电流与发电机转速之间的关系，即I=f（n）曲线，如图1-38所示。
图1-38 交流发电机输出特性
发电机的空载转速n1是指I=0、U=Ue（额定电压）时的发电机转速；发电机的满载转速n2是指U=Ue、I=Ie（额定电流）时的发电机转速。
要点提示
空载转速n1和满载转速n2是判断发电机性能良好与否的重要参数，各种产品的发电机均有空载转速和满载转速的标准参数。被测发电机实际测得的n1和n2如果高于规定值，则说明该发电机的性能不良。
从交流发电机的输出特性可知，当发电机转速达一定值后，发电机的输出电流就不再随转速的增加而上升（具有自动限流作用），其原因有两个方面：一是发电机电枢绕组的感抗作用，当发电机的转速很高时，电动势的交变频率很高，电枢绕组的感抗作用大，增大了发电机的内压降；二是交流发电机电枢反应的影响较大，当发电机的输出电流增大时，电枢反应的增大使得发电机的电动势下降。
交流发电机的这种自动限流作用使得其具有自我保护能力，因此，交流发电机无需像汽车上曾经使用过的直流发电机那样，为避免输出电流过大而被烧坏，必须配用一个限流器来限制发电机的最大输出电流。