динамо

Предмети:

Общ
операция
ротор
статора
Предварително възбуждане, самовъзбуждане и заряден ток
Волтажен регулатор
Динамо връзки
Изправителни диоди
Пулсационно напрежение
Волтажен регулатор
Ролка за свободен ход
Фен
Възстановяване на енергия
Възможни дефекти по алтернатора
Проверка на зарядното напрежение и зарядния ток

цялостната:
Когато двигателят работи, динамото (наричано на английски „алтернатор“) гарантира, че батерията е заредена и консуматорите са снабдени с енергия (като радио, осветление и т.н.). Динамото се задвижва от мулти-ремъка . Многофункционалният ремък задвижва ролката на алтернатора, която е свързана с вътрешността на вал. Кинетичната енергия се преобразува в електрическа енергия (и топлина) в динамото.
Скоростта на двигателя влияе върху напрежението на алтернатора. Колкото по-бързо се върти моторът, толкова по-бързо се върти ролката, което позволява да се генерира повече мощност. Напрежението може да не е твърде високо и следователно е ограничено от регулатора на напрежението.
Повече за регулатора на напрежението по-късно.

В динамото се генерира променливо напрежение. DC напрежение се прилага през цялата електронна верига на автомобила. Батерията също може да се зарежда само с постоянен ток. Променливото напрежение се преобразува в постоянно напрежение с помощта на диодите в диодния мост. Големината на генерираното напрежение зависи от:

Скоростта, с която проводникът и магнитното поле се раздалечават
Дължината на намотките
Силата на магнитното поле

Има възможност за каране без алтернатор. Например, ако е дефектен и вече не подава напрежение, можете да продължите да шофирате, докато батерията се изтощи напълно. Това, разбира се, не е препоръчително, защото дълбокото разреждане може да доведе до повреда на акумулатора, но колата може да се кара (на кратко разстояние) без алтернатор и без ремък (за да може евентуално да се качи на ремарке за транспорт) .

Операция:
Токът се генерира от ротора, въртящ се в статора. Роторът е електромагнит; той става магнитен само когато през него протича ток. Следователно алтернаторът се нуждае от помощ от батерията, преди да започне да се зарежда. Оставащият магнетизъм в алтернатора е недостатъчен, за да позволи на електрически ток да тече през диодите.

Токът, който прави ротора магнитен, тече от батерията, през ключалката за запалване и светлинния индикатор за зарядния ток към D+ връзката на алтернатора. След това токът тече към ротора. От ротора токът протича през регулатора към земята. Когато ключалката е включена, индикаторът за зарядния ток светва и в същото време се извършва намагнитването на алтернатора. Когато алтернаторът започне да зарежда, светлинният индикатор за тока на зареждане ще изгасне.
Когато алтернаторът се натовари, северният и южният полюс се преместват спрямо статора. Това генерира променливо напрежение в статора. При едно завъртане на магнита напрежението, индуцирано в проводника, има формата на синусоида, както е показано на фигурата.

Тъй като това е променливо напрежение и всички консуматори в колата работят само на постоянно напрежение, все пак трябва да се направи коригиране. Диодите гарантират, че променливото напрежение се преобразува в постоянно напрежение.
Зарядното напрежение и зарядният ток също трябва да бъдат ограничени; Когато двигателят работи на високи обороти и малко консуматори са включени, алтернаторът трябва да се зареди много малко. При включени повече консуматори алтернаторът трябва да подава повече заряден ток. При пълно натоварване това може да достигне от 75 до 120 ампера (в зависимост от вида на автомобила). Как работи всичко това е описано в главите по-долу.

Ротор:
Роторът не е постоянен магнит, а електромагнит. Чрез преминаване на ток през ротора, той става магнитен и може да се генерира променливо напрежение. Генерираното напрежение може да се контролира чрез увеличаване или намаляване на тока на ротора. Това е работата на регулатора на напрежението.
Роторът има полюсни нокти (северен и южен полюс). Всяка половина с полюсни нокти обикновено се състои от 6 или 7 полюса. Другата половина се състои от същия брой полюси, така че има 6 или 7 северни полюса и 6 или 7 южни полюса. Тогава говорим за 12 или 14 двойки полюси. Броят на двойките полюси влияе върху напрежението, генерирано в статора.

Магнитното поле в алтернатора се създава, когато роторът е под напрежение. Това вече се случва при включване на запалването на автомобила. За захранване на ротора през възбуждащите намотки се изпраща възбуждащ ток. Този ток идва от батерията и се прехвърля към възбуждащите намотки чрез контактните пръстени и въглеродните четки. Това минава от северния полюс до южния полюс, тъй като единият контактен пръстен е свързан към северния полюс, а другият към южния полюс.

След като роторът бъде отстранен, той може да бъде измерен, за да се провери за дефекти. Съпротивлението на ротора често е около 3 ома. За точната стойност, моля, вижте фабричните данни.

статора:
Алтернаторът, използван в почти всички автомобили, е трифазен. Това означава, че алтернаторът се състои от три статорни намотки, които са свързани към една статорна сърцевина и ротор. Всяка бобина на статора произвежда собствено генерирано променливо напрежение. Тъй като всички статорни бобини са монтирани под ъгъл от 120 градуса една спрямо друга, генерираните напрежения също са изместени на 120 градуса във фаза. Тези напрежения се коригират от трите отрицателни и трите положителни диода (така че общо шест диода).

Ядрото на статора се състои от подредени плочи, които са разделени една от друга с изолационен материал. Ядрото на статора усилва магнитното поле в алтернатора и по този начин увеличава генерираното напрежение. Бобините на статора могат да бъдат свързани по два начина; чрез триъгълна връзка (разпознаваема чрез връзки 3×2) и връзка звезда (4 връзки, от които 3 са свободни връзки и една връзка, при която 3-те края на намотките са свързани един към друг. Връзката звезда е най-често срещана , тъй като позволява по-бързо постигане на високо напрежение.Връзката триъгълник се използва за динамо, които трябва да доставят много мощност.
В момента, в който намотка на статор влезе в контакт със сърцевината на статора (късо заземяване) или ако една от намотките е прекъсната (скъсан проводник), статорът вече не работи правилно. Мултиметър може да се използва, за да се провери дали има късо заземяване или прекъсване на проводника. При едно условие; намотките на статора трябва да бъдат изключени; двата края не трябва да контактуват с други компоненти. Често разпояването е достатъчно. Съпротивлението на намотките трябва да е много малко; около 0,05 ома. Съпротивлението между намотките на статора и ядрото на статора трябва да бъде безкрайно голямо. Ако има съпротивление (ако е изключително високо), значи има връзка.

Изображението по-долу показва разглобени статор и ротор. В действителност роторът се върти в статора и те просто не се допират един до друг.

Ток на предварително възбуждане, самовъзбуждане и заряден ток:

Предварителна мощност:
Двигателят е спрян и индикаторът свети. Токът на предварително възбуждане отива към земята през батерията, ключалката за запалване, ротора и контролера. Това е възможно, защото ценеровият диод в регулатора на напрежението е изключен и базовият ток T1 е направен проводящ, тъй като T2 спира да провежда.

Самоупълномощаване:
Когато двигателят се стартира, роторът е направен достатъчно магнитен, за да премине към самовъзбуждане. След това токът на самовъзбуждане преминава през изправителните диоди (отрицателната страна) към бобината на статора, след това през полевите диоди към ротора и през регулатора към масата.

Ток на зареждане:
В намотката на статора се генерира променливо напрежение, тъй като роторът се върти през нея. Зелената линия маркира пътя, по който протича токът от бобината на статора V. Токът се изправя от изправителен диод (от променливо напрежение към постоянно напрежение) и преминава през връзка B+ към батерията и консуматорите.

Зарядният ток, който отива към акумулатора и консуматорите през връзката B+ на алтернатора, осигурява цялото захранване на автомобила. Когато двигателят е изключен, алтернаторът не захранва. Следователно всички потребители ще използват енергия от батерията.
Когато двигателят работи, алтернаторът трябва да може да доставя достатъчно мощност, за да захрани всички консуматори. Когато двигателят работи, захранването от батерията никога не е предназначено да се използва. Зарядният ток на алтернатора зависи от броя на консуматорите и степента на зареждане на акумулатора. Максималният ток на зареждане е посочен на алтернатора (обикновено между 60 и 90A).

Зарядното напрежение на алтернатора може лесно да се провери, ако има съмнение дали алтернаторът зарежда правилно или не. Чрез измерване на положителния и отрицателния полюс на батерията с волтаметър (мултиметър), докато двигателят работи (напрежението от алтернатора е директно върху това), можете да проверите дали алтернаторът се зарежда правилно:

Ако напрежението е около 14,2 волта, когато двигателят работи, алтернаторът работи както трябва
Ако напрежението е 13,8 волта, батерията е почти пълна и консуматорите са изключени. Алтернаторът не трябва да доставя голямо напрежение и следователно не го прави. Зарядното напрежение е съвсем добро
Ако напрежението е 12,4 волта или по-ниско, знаете, че алтернаторът не зарежда правилно. Това е напрежението, което има и пълната батерия. Значи има проблем с алтернатора.
Ако напрежението е по-ниско от 12,4 волта, алтернаторът вече няма да зарежда. Батерията ще продължи да се разрежда, докато напрежението достигне 8 волта. Тогава двигателят ще спре и нищо повече няма да работи.

В последния случай, т.е. когато алтернаторът вече не се зарежда, можете да изберете да смените алтернатора. Това често е много скъпо и е по-евтино да търсите ремонтиран алтернатор. Има много фирми за основен ремонт, които напълно разглобяват алтернатора и го правят отново като нов. Това може да спести (повече) от половината от новата цена.
Винаги се уверявайте, че когато сменяте алтернатора, изключвате отрицателната клема от акумулатора! Ако не направите това и B+ връзката (която махнете от алтернатора) докосне каросерията или металния блок на двигателя, ще получите искри поради късо съединение. Тогава скъпите електронни контролни блокове могат да се повредят.

Волтажен регулатор:
Когато напрежението се повиши над регулираното напрежение, ценеровият диод (в диаграмата по-горе) се включва, което кара основата на T1 да бъде свързана към земята чрез T2. T1 прекъсва, магнитното поле изчезва, причинявайки спад на напрежението на алтернатора.
Това води до прекъсване на тока на ротора, което кара алтернатора да не се презарежда за кратко време. Чрез непрекъснато включване и изключване на T1 напрежението се регулира.

Фигурата показва разхлабен ротор с разхлабен регулатор на напрежението, прикрепен към него. Регулаторът на напрежението е монтиран между D+ и DF връзките на алтернатора и плъзга своите въглеродни четки върху ротора. При включване на консуматор (напр. осветление) токът на зареждане за кратко ще падне от 14,4 на 13,8 волта. Регулаторът на напрежението абсорбира това и бързо ще регулира напрежението до 14,4 волта.

По-долу можете да видите 2 изображения на обхват, които са измерени при DF връзката на алтернатора. Тези сигнали се предават на блока за управление на двигателя. За да бъде ясно, роторът е магнитен в долната част на двете изображения.

Сигналът в графиката е измерен при малко или никакви включени консуматори. Следователно роторът е минимално магнитен. Работният цикъл тук е приблизително 10%.

Сигналът в графиката по-долу е измерен, докато много потребители са били включени. Тук роторът се захранва много повече, за да се постигне заряден ток от 14,4 волта. Работният цикъл тук е приблизително 50%.

Динамо връзки:

B+ отива към батерията; Зарядното напрежение и зарядният ток преминават през него.
D+ е управляващото напрежение на ротора за регулиране на напрежението на алтернатора.
D- е масата на алтернатора.
W е връзка, която преди е била използвана за оборотомери на стари дизелови двигатели. В днешно време вече не съществува.
DF или LIN са възможните връзки за управление на възбуждането на ротора от системата за управление на двигателя.

Изправителни диоди:
Алтернаторът доставя променливо напрежение, но тъй като в колата се използва само постоянно напрежение, променливото напрежение (AC) трябва да се преобразува в постоянно напрежение (DC). Това става от изправителните диоди. Диоди позволявайте на тока да тече само в една посока. Положителната част на променливия ток се използва, отрицателната част се губи.

Изображението показва разглобен диоден мост. Червеният измервателен щифт сочи към един от трите мини диода.
Положителните диоди са от другата страна на диодния мост. Шпилката е B+ връзката, на която се монтира дебелия кабел, който отива към батерията.

Това е принципът на монофазния алтернатор. На изображението по-горе (вдясно) виждате, че фазата непрекъснато прекъсва, известно време няма напрежение и след това отново има фаза. Така че в частта между фазите не се генерира напрежение. За да се предотврати това, в трифазните алтернатори се използват връзки звезда и триъгълник. Това води до резултата по-долу.
Изображението по-долу показва 3 различни цвята; черно, червено и синьо. Всичко това са отделни фази. Изображението показва, че има много пространство между, например, черните фази. Това пространство е преодоляно чрез свързване на другите фази. Това създава постепенно захранване.

Пулсационно напрежение:
След изправяне на напрежението от изправителните диоди винаги остава малка пулсация. Сигналът никога не е хубав и равен. Напрежението на пулсации никога не трябва да надвишава 500 mV, тъй като това може да причини неизправности или дефекти в електрониката на автомобила.
Изображението показва изображение на обхват, което е измерено на батерията. Това изображение ще се променя при промяна на оборотите на двигателя или при включване на консуматори.

Волтажен регулатор:
Регулаторът на напрежението включва и изключва магнитното поле, като включва и изключва тока през ротора. Регулаторът на напрежението гарантира, че напрежението на зареждане остава постоянно (между 13,2 и 14,6 волта). Нивото на зарядното напрежение зависи, наред с други неща, от скоростта. Колкото по-бързо се върти коляновият вал, толкова по-бързо ще се върти роторът. Ако напрежението не беше регулирано, то можеше да се повиши до 30 волта при висока скорост. Това се предотвратява от регулатора на напрежението. Изображението показва отделен регулатор на напрежението. В повечето случаи това е видимо прикрепено към алтернатора.

Генерираното напрежение зависи не само от скоростта на двигателя, но и от броя на завъртанията на статора и силата на магнитното поле на ротора. Броят на завъртанията на статора се определя при проектирането на алтернатора, но силата на магнитното поле на ротора може да се контролира. Това може да се намали чрез много бързо изключване и включване на ротора. Ако напрежението стане високо, роторът се изключва. Ако напрежението е твърде ниско, роторът се включва отново. Правейки това много бързо последователно, се създава средна сила на полето. Поради това напрежението на зареждане остава постоянно, доколкото е възможно.

Когато напрежението на положителната клема на алтернатора (D+) е по-ниско от регулиращото напрежение, ток протича от D+ през ротора към D- (отрицателна клема) и в алтернатора се генерира напрежение. Генерираното напрежение отново се настройва на D+. Когато напрежението на D+ е по-високо от регулиращото напрежение, напрежението на Zener се достига (вижте изображението по-долу), което кара транзистора T2 да се включи. Тогава транзисторът Т1 не провежда, така че повече ток не може да тече през ротора. По този начин магнитното поле се изключва, така че напрежението на зареждане пада. Това напрежение продължава да пада, докато напрежението на Zener вече не бъде достигнато. Впоследствие транзисторът Т2 ще се изключи и Т1 ще проведе отново. Този цикъл се повтаря постоянно.

Ролка за свободен ход:
В днешно време много алтернатори са оборудвани с изпреварваща шайба (вижте изображението по-долу). Тези ролки могат да се задвижват само в една посока. Когато многоребрестият ремък се свали от шайбата и завъртите шайбата на ръка, ще забележите, че вътрешността на алтернатора се върти само в една посока и остава неподвижна в другата посока. Тази система е за защита на мулти-ремъка. Когато двигателят работи на висока скорост и газта се отпусне наведнъж, оборотите на двигателя ще паднат бързо. Тежкотоварното динамо може да се забави малко по-бързо. Тази скорост пада по-бавно от скоростта на двигателя. Резултатът от това е, че многофункционалният ремък се натоварва по-силно и в най-лошия случай се срязва наполовина, защото тогава многофункционалният ремък трябва да спира алтернатора. С макара със свободен ход, алтернаторът ще се движи при ускоряване, но ще работи със собствената си скорост при забавяне.

Макарата е монтирана с резба на вала на ротора (виж изображението по-горе). Външната част на макарата носи само вътрешната част със себе си в една посока на въртене. Блокиращото устройство гарантира, че вътрешната част е захваната към външната част. След това цялата шайба ще бъде блокирана, така че алтернаторът да се задвижва от мулти-ремъка. Когато отпуснете педала на газта, вътрешната част се върти с по-висока скорост от външната; скоростта на двигателя е спаднала по-бързо от скоростта на ротора. Тогава блокиращото устройство не работи, което означава, че сачмените лагери позволяват на ротора да има различна скорост от тази на коляновия вал.

Изображението показва алтернатор, оборудван с изпреварваща шайба.

Вентилатор:
Алтернаторът загрява, когато трябва да доставя енергия. За да не прегрее, трябва да се охлади. Вътрешният вентилатор на алтернатора осигурява охлаждане. В днешно време има и алтернатори, които са свързани към охладителната система на двигателя. Охлаждащата течност осигурява охлаждане.

Възстановяване на енергия:
Ако алтернаторът зарежда на максимален капацитет (при много включени консуматори), ще има допълнителен разход на гориво. Това е така, защото алтернаторът ще се върти по-силно, защото магнитното поле в статора ще бъде по-голямо. Магнитното поле ще накара ротора да се завърти по-силно и коляновият вал ще трябва да дърпа по-силно мулти-ремъка, за да го движи. В днешно време производителите на автомобили са намерили удобно решение за това. Алтернаторът винаги се зарежда, но няма просто да презареди до максималния си капацитет по време на шофиране (освен ако батерията е наистина празна). Максималното презареждане става, когато автомобилът спира с помощта на двигателя. Така че, когато водачът свали крака си от газта и остави колата да се движи по инерция (напр. на светофар или на изход от магистрала). В такъв момент колата не използва гориво и кинетичната енергия (енергията на движение) на превозното средство гарантира, че колата продължава да се търкаля. Сега батерията е напълно заредена до повторно натискане на педала на газта. В този момент алтернаторът гарантира, че захранващото напрежение остава стабилно.
Този метод на зареждане води до по-нисък разход на гориво.

Възможни дефекти по алтернатора:
Възможно е да има редица типични проблеми или дефекти в алтернатора. Техникът често знае какво може да провери или измери след това. По-долу са дадени редица типични оплаквания:

Индикаторът за зарядния ток свети нормално по време на предварително възбуждане, но изгасва само когато двигателят работи на по-високи обороти; дефект в алтернатора (вероятно дефектен полеви диод).
Същото оплакване като горното, само че свети слабо и при работа на двигателя на високи обороти или при включени много консуматори; дефект в алтернатора (най-вероятно дефектен диод).
Индикаторът за зарядния ток свети слабо при предварително възбуждане, но изгасва само когато двигателят работи на по-високи обороти; (вероятно дефект в алтернатора или дефект в окабеляването или неговите връзки).
Светлинният индикатор за зарядния ток не свети по време на предварително възбуждане или когато двигателят работи; (дефектен алтернатор, лошо окабеляване/връзки или дефектен светлинен индикатор за заряден ток).

Проверка на зарядното напрежение и зарядния ток:
Количеството енергия, което алтернаторът доставя, зависи от неговия капацитет и от това какво изискват консуматорите и включената батерия. Например, алтернаторът трябва да може да доставя 100А, за да захранва всички консуматори и едновременно да зарежда празна батерия. Количеството енергия, доставяно от алтернатора, пада почти до нула, когато батерията е пълна и няма включени консуматори. Максималният капацитет на алтернатора често се посочва на типовата табела или на стикер върху алтернатора. Това често е между 65A и 120A. Това често се показва, както следва: 14V 17/85A. Това означава: регулирано напрежение (14V), заряден ток (17A) при 1800 rpm и заряден ток (85A) при 6000 rpm на алтернатора (не скоростта на коляновия вал).

Ако има дефект в алтернатора или в кабела, максималният капацитет може да не бъде постигнат при максимално натоварване. Това може да се провери чрез проверка на тока на зареждане. Това може да стане чрез натоварване на алтернатора възможно най-високо със специално тестово оборудване, когато двигателят работи или чрез включване на възможно най-много консуматори (като отопление на седалките, отопление на задното стъкло, цялото осветление, двигателя на вентилатора на най-висока настройка и т.н.). Стойността на зарядния ток може да се определи с помощта на a клема за ток бъдете проверени. Измерената стойност трябва да съответства на стойността, посочена на алтернатора.
Настроеното напрежение може да се провери с помощта на мултицет измерете напрежението между B+ връзката и земята при повишени обороти на двигателя (2000 об/мин). Регулираното напрежение трябва да бъде между 13.8 волта и 14.5 волта.
За да проверите дали окабеляването е правилно, може да се измери разликата в напрежението между положителния полюс на батерията и B+ връзката на алтернатора; напрежението трябва да е по-ниско от 0,3 V. Ако не, има проблем с кабела или връзките на кабела.
Ако заземителната верига не е добра, ще имате проблеми не само със системата за зареждане, но и с други системи. Заземителната верига може да се провери чрез пускане на двигателя на 2000 об/мин и свързване на волтметъра между отрицателния извод на акумулатора и корпуса на алтернатора. Това напрежение също трябва да бъде по-малко от 0,3 V.