dünamo

Teemad:

üld-
Werking
rootor
Stator
Eelergutus, iseergutus ja laadimisvool
Pinge regulaator
Dünamo ühendused
Alaldi dioodid
Pulsatsioonipinge
Pinge regulaator
Vabajooksu rihmaratas
Ventilaator
Energia taaskasutamine
Võimalikud vead generaatoril
Laadimispinge ja laadimisvoolu kontrollimine

Üldine:
Kui mootor töötab, tagab dünamo (inglise keeles nn „alternator“) aku laetuse ja tarbijate voolu (näiteks raadio, valgustus jne). vöö. Mitmikrihm veab generaatori rihmaratast, mis on võllil siseküljega ühendatud. Kineetiline energia muundatakse dünamos elektrienergiaks (ja soojuseks).
Mootori pöörlemissagedus mõjutab generaatori pinget. Mida kiiremini mootor pöörleb, seda kiiremini pöörleb rihmaratas, võimaldades toota rohkem võimsust. Pinge ei pruugi olla liiga kõrge ja seetõttu piirab seda pingeregulaator.
Täpsemalt pingeregulaatorist hiljem.

Dünamos tekib vahelduvpinge. Alalispinge rakendatakse kogu auto elektroonilise vooluringi ulatuses. Akut saab laadida ka ainult alalisvooluga. Vahelduvpinge muundatakse alalispingeks, kasutades dioodisillas olevaid dioode. Tekkiva pinge suurus sõltub:

Kiirus, millega juht ja magnetväli üksteisest eemalduvad
Mähiste pikkus
Magnetvälja tugevus

Võimalik sõita ka ilma generaatorita. Näiteks kui see on defektne ja ei anna enam pinget, võite jätkata sõitu, kuni aku on täiesti tühi. See pole muidugi soovitatav, sest sügav tühjenemine võib põhjustada aku rikke, kuid autoga saab sõita (lühikest vahemaad) ilma generaatorita ja ilma rihmata (nii et selle saaks transportimiseks haagisele sõita) .

Toimimine:
Vool tekib staatoris pöörleva rootori poolt. Rootor on elektromagnet; see muutub magnetiliseks alles siis, kui seda läbib vool. Seetõttu vajab generaator enne laadimise alustamist aku abi. Generaatori allesjäänud magnetism on ebapiisav, et võimaldada elektrivoolul läbi dioodide voolata.

Rootori magnetiliseks muutev vool jookseb akust, süüteluku ja laadimisvoolu märgutule kaudu generaatori D+ ühendusse. Seejärel voolab vool rootorisse. Rootorilt liigub vool regulaatori kaudu maapinnale. Kui süütelukk on sisse lülitatud, süttib laadimisvoolu märgutuli ja samal ajal toimub generaatori magnetiseerimine. Kui generaator hakkab laadima, kustub laadimisvoolu märgutuli.
Kui generaator laeb, liiguvad põhja- ja lõunapoolus staatori suhtes. See tekitab staatoris vahelduvpinge. Magneti ühe pöördega on juhis indutseeritud pinge siinuslaine kujuline, nagu on näidatud joonisel.

Kuna tegemist on vahelduvpingega ja kõik autos olevad tarbijad töötavad ainult alalispingel, tuleb alaldamine siiski toimuda. Dioodid tagavad, et vahelduvpinge muundatakse alalispingeks.
Piirata tuleb ka laadimispinget ja laadimisvoolu; Kui mootor töötab suurel kiirusel ja vähe tarbijaid on sisse lülitatud, tuleb generaatorit laadida vaid väga vähe. Kui sisse lülitatakse rohkem tarbijaid, peab generaator andma rohkem laadimisvoolu. Täiskoormusel võib see ulatuda 75–120 amprini (olenevalt auto tüübist). Kuidas see kõik töötab, kirjeldatakse allolevates peatükkides.

Rootor:
Rootor ei ole püsimagnet, vaid elektromagnet. Juhtides voolu läbi rootori, muutub see magnetiliseks ja saab tekitada vahelduvpinge. Tekkivat pinget saab juhtida rootori voolu suurendamise või vähendamisega. See on pingeregulaatori ülesanne.
Rootoril on pooluste küünised (põhja- ja lõunapoolus). Iga pool, millel on varraste küünised, koosneb tavaliselt 6 või 7 postist. Teine pool koosneb samast arvust poolustest, seega on 6 või 7 põhjapoolust ja 6 või 7 lõunapoolust. Me räägime siis 12 või 14 pooluste paarist. Pooluste paaride arv mõjutab staatoris tekkivat pinget.

Generaatori magnetväli tekib siis, kui rootor on pingestatud. See juhtub juba siis, kui auto süüde on sisse lülitatud. Rootori pingestamiseks saadetakse läbi väljamähiste väljavool. See vool tuleb akust ja kantakse libisemisrõngaste ja süsinikharjade kaudu välja mähistele. See kulgeb põhjapooluselt lõunapoolusele, sest üks libisemisrõngas on ühendatud põhjapoolusega ja teine lõunapoolusega.

Kui rootor on eemaldatud, saab seda mõõta, et kontrollida defekte. Rootori takistus on sageli umbes 3 oomi. Täpse väärtuse saamiseks vaadake tehaseandmeid.

Staator:
Peaaegu kõigis autodes kasutatav generaator on kolmefaasiline generaator. See tähendab, et generaator koosneb kolmest staatoripoolist, mis on ühendatud ühe staatori südamiku ja rootoriga. Iga staatori mähis toodab oma genereeritud vahelduvpinget. Kuna kõik staatoripoolid on paigaldatud üksteise suhtes 120-kraadise nurga all, nihutatakse ka genereeritud pingeid faasis 120 kraadi võrra. Neid pingeid alaldatakse kolme negatiivse ja kolme positiivse dioodiga (seega kokku kuus dioodi).

Staatori südamik koosneb virnastatud plaatidest, mis on üksteisest eraldatud isoleermaterjaliga. Staatori südamik tugevdab generaatoris olevat magnetvälja ja suurendab seeläbi tekkivat pinget. Staatori pooli saab ühendada kahel viisil; kolmnurkühenduse (tuntav 3×2 ühenduse järgi) ja tähtühenduse abil (4 ühendust, millest 3 on lahtised ühendused ja üks ühendus, kus poolide 3 otsa on omavahel ühendatud. Tärniühendus on kõige levinum , sest see võimaldab saavutada kiiremat kõrget pinget Delta ühendust kasutatakse dünamo jaoks, mis peavad andma palju voolu.
Hetkel, kui staatori mähis puutub kokku staatori südamikuga (maandus lühis) või kui üks mähistest katkeb (juhtme katkemine), ei tööta staator enam korralikult. Multimeetrit saab kasutada maanduslühise või juhtme katkemise kontrollimiseks. Ühel tingimusel; staatori poolid tuleb lahti ühendada; mõlemad otsad ei tohiks kokku puutuda teiste komponentidega. Sageli piisab lahtijootmisest. Poolide takistus peab olema väga väike; umbes 0,05 oomi. Staatori poolide ja staatori südamiku vaheline takistus peab olema lõpmatult suur. Kui on takistus (kui see on äärmiselt suur), siis on ühendus olemas.

Alloleval pildil on lahti võetud staator ja rootor. Tegelikkuses pöörleb rootor staatoris ja need lihtsalt ei puutu üksteisega kokku.

Eelergutus, iseergutus ja laadimisvool:

Eeltoide:
Mootor on seiskunud ja märgutuli põleb. Eelergutusvool läheb aku, süüteluku, rootori ja kontrolleri kaudu maasse. See on võimalik, kuna pingeregulaatori Zeneri diood on välja lülitatud ja baasvool T1 muudetakse juhtivaks, kuna T2 lakkab juhtimast.

Enesejõustamine:
Mootori käivitamisel muudetakse rootor piisavalt magnetiliseks, et lülituda iseergutusele. Iseergutusvool läheb seejärel alaldusdioodide (negatiivne pool) kaudu staatori mähisele, seejärel väljadioodide kaudu rootorile ja regulaatori kaudu maandusele.

Laadimisvool:
Staatori mähises tekib vahelduvpinge, kuna rootor pöörleb läbi selle. Roheline joon tähistab teed, mida mööda vool voolab staatori poolilt V. Vool alaldatakse alaldidioodiga (vahelduvpingest alalispingeni) ja see läheb ühenduse B+ kaudu aku ja tarbijateni.

Laadimisvool, mis läheb generaatoriühenduse B+ kaudu akule ja tarbijatele, tagab autole kogu toiteallika. Kui mootor on välja lülitatud, ei anna generaator voolu. Seetõttu kasutavad kõik tarbijad akust saadavat energiat.
Kui mootor töötab, peab generaator suutma anda piisavalt võimsust, et varustada kõiki tarbijaid. Kui mootor töötab, ei ole akutoidet kunagi ette nähtud kasutada. Generaatori laadimisvool sõltub tarbijate arvust ja aku laetuse olekust. Maksimaalne laadimisvool on märgitud generaatoril (tavaliselt vahemikus 60 kuni 90 A).

Generaatori laadimispinget saab hõlpsasti kontrollida, kui on kahtlusi, kas generaator laeb korralikult või mitte. Mõõtes mootori töötamise ajal pingemõõturiga (multimeetriga) aku positiivset ja negatiivset poolust (sellel on generaatori pinge otse), saate kontrollida, kas generaator laeb korralikult:

Kui pinge on mootori töötamise ajal umbes 14,2 volti, töötab generaator nagu peab
Kui pinge on 13,8 volti, on aku peaaegu täis ja tarbijad on välja lülitatud. Generaator ei pea andma palju pinget ja seetõttu ei tee seda. Laadimispinge on paras
Kui pinge on 12,4 volti või madalam, teate, et generaator ei lae korralikult. See on pinge, mis on ka täis akul. Seega on generaatoriga probleem.
Kui pinge on madalam kui 12,4 volti, ei lae generaator enam. Aku tühjenemine jätkub, kuni pinge jõuab 8 voltini. Siis mootor seiskub ja miski ei tööta enam.

Viimasel juhul, st kui generaator enam ei lae, saate generaatori välja vahetada. See on sageli väga kallis ja odavam on otsida taastatud generaatorit. On palju kapitaalremondifirmasid, kes võtavad generaatori täielikult lahti ja teevad selle uuesti nagu uus. See võib säästa (üle poole) uuest hinnast.
Alati veenduge, et generaatori vahetamisel ühendaksite aku negatiivse klemmi lahti! Kui te seda ei tee ja B+ ühendus (mille te generaatorilt eemaldate) puudutab kere või metallist mootoriplokki, tekib lühise tõttu sädemeid. Kallid elektroonilised juhtplokid võivad sel juhul rikki minna.

Pinge regulaator:
Kui pinge tõuseb üle reguleeritud pinge, lülitub Zeneri diood (ülaltoodud diagrammil) sisse, põhjustades T1 aluse ühendamise maandusega T2 abil. T1 katkeb, magnetväli kaob, põhjustades generaatori pinge langemise.
See põhjustab rootori voolu rikke, mistõttu generaator ei lae lühikese aja jooksul. Pidevalt T1 sisse ja välja lülitades reguleeritakse pinget.

Joonisel on kujutatud lahtist rootorit, mille vastu on lahtine pingeregulaator. Pingeregulaator on paigaldatud generaatori D+ ja DF ühenduste vahele ja lohistab oma söeharjad üle rootori. Kui tarbija on sisse lülitatud (nt valgustus), langeb laadimisvool korraks 14,4-lt 13,8-le. Pingeregulaator neelab selle ja reguleerib pinge kiiresti 14,4 volti.

Allpool näete 2 skoobi pilti, mis mõõdeti generaatori DF-ühenduse juures. Need signaalid edastatakse mootori juhtseadmele. Selguse huvides on rootor mõlema pildi allosas magnetiline.

Graafiku signaali mõõdeti ajal, mil sisse oli lülitatud vähe tarbijaid või üldse mitte. Seetõttu on rootor minimaalselt magnetiline. Töötsükkel on siin umbes 10%.

Alloleval graafikul olevat signaali mõõdeti ajal, mil paljud tarbijad olid sisse lülitatud. Rootor on siin palju rohkem pingestatud, et saavutada 14,4-voldine laadimisvool. Töötsükkel on siin ligikaudu 50%.

Dünamo ühendused:

B+ läheb akule; Laadimispinge ja laadimisvool läbivad seda.
D+ on rootori juhtpinge generaatori pinge reguleerimiseks.
D- on generaatori mass.
W on ühendus, mida varem kasutati vanade diiselmootorite tahhomeetrite jaoks. Tänapäeval seda enam ei eksisteeri.
DF või LIN on võimalik ühendus rootori ergastuse juhtimiseks mootori juhtimissüsteemist.

Alaldi dioodid:
Generaator annab vahelduvpinget, kuid kuna autos kasutatakse ainult alalispinget, tuleb vahelduvpinge (AC) teisendada alalispingeks (DC). Seda teevad alaldusdioodid. Dioodid lase voolul liikuda ainult ühes suunas. Vahelduvvoolu positiivne osa kasutatakse ära, negatiivne osa kaob.

Pildil on lahti võetud dioodsild. Punane mõõtetihvt osutab ühele kolmest minidioodist.
Positiivsed dioodid on teisel pool dioodisilda. Naast on B+ ühendus, millele on kinnitatud jäme kaabel, mis läheb aku külge.

See on ühefaasilise generaatori põhimõte. Ülemisel pildil (paremal) on näha, et faas katkeb pidevalt, mõnda aega pole pinget ja siis on jälle faas. Seega faasidevahelises osas pinget ei teki. Selle vältimiseks kasutatakse kolmefaasilistes generaatorites täht- ja kolmnurkühendusi. See annab alloleva tulemuse.
Alloleval pildil on näha 3 erinevat värvi; must, punane ja sinine. Need kõik on eraldi faasid. Pildilt on näha, et näiteks mustade faaside vahel on palju ruumi. See ruum on sillatud teiste faaside ühendamisega. See loob järkjärgulise toiteallika.

Pulsatsioonipinge:
Pärast pinge alaldamist alaldi dioodidega jääb alati väike pulsatsioon. Signaal ei ole kunagi ilus ja tasane. Pulsatsioonipinge ei tohi kunagi ületada 500 mV, kuna see võib põhjustada rikkeid või defekte auto elektroonikas.
Pildil on skoobi kujutis, mis mõõdeti akul. See pilt muutub mootori pöörlemiskiiruse muutumisel või tarbijate sisselülitamisel.

Pinge regulaator:
Pingeregulaator lülitab magnetvälja sisse ja välja, lülitades sisse ja välja voolu läbi rootori. Pingeregulaator tagab, et laadimispinge püsib konstantsena (vahemikus 13,2–14,6 volti). Laadimispinge tase sõltub muuhulgas kiirusest. Mida kiiremini väntvõll pöörleb, seda kiiremini pöörleb rootor. Kui pinget ei reguleerita, võib see suurel kiirusel tõusta 30 voltini. Seda hoiab ära pingeregulaator. Pildil on eraldi pingeregulaator. Enamikul juhtudel on see nähtavalt generaatori külge kinnitatud.

Tekkiv pinge ei sõltu ainult mootori pöörlemiskiirusest, vaid ka staatori pöörete arvust ja rootori magnetvälja tugevusest. Staatori pöörete arv määratakse generaatori projekteerimisel, kuid rootori magnetvälja tugevust saab juhtida. Seda saab vähendada, lülitades rootori väga kiiresti välja ja sisse. Kui pinge tõuseb kõrgeks, lülitub rootor välja. Kui pinge on liiga madal, lülitatakse rootor uuesti sisse. Tehes seda väga kiiresti järjest, tekib keskmine väljatugevus. Laadimispinge jääb seetõttu nii palju kui võimalik konstantseks.

Kui generaatori positiivse klemmi pinge (D+) on reguleerimispingest madalam, liigub vool D+-st läbi rootori D- (negatiivne klemm) ja generaatoris tekib pinge. Loodud pinge seatakse uuesti väärtusele D+. Kui D+ pinge on reguleerimispingest kõrgem, saavutatakse Zeneri pinge (vt allolevat pilti), mis põhjustab transistori T2 sisselülitumise. Transistor T1 siis ei juhi, mistõttu ei saa enam voolu läbi rootori voolata. Magnetväli lülitatakse seega välja, nii et laadimispinge langeb. See pinge väheneb seni, kuni Zeneri pinget enam ei saavutata. Seejärel lülitub transistor T2 välja ja T1 hakkab uuesti juhtima. Seda tsüklit korratakse pidevalt.

Vabajooksu rihmaratas:
Tänapäeval on paljud generaatorid varustatud rihmarattaga (vt allolevat pilti). Neid rihmarattaid saab juhtida ainult ühes suunas. Kui soonrihm rihmarattalt eemaldada ja rihmaratast käsitsi keerata, märkate, et generaatori sisemus pöörleb ainult ühes suunas ja jääb paigale teises suunas. See süsteem on mõeldud mitme turvavöö kaitsmiseks. Kui mootor töötab suurel kiirusel ja gaasihoob korraga vabastatakse, langeb mootori pöörlemissagedus kiiresti. Tugev dünamo võib aeglustada mõnevõrra vähem. See kiirus langeb aeglasemalt kui mootori pöörlemiskiirus. Selle tulemuseks on see, et multirihm saab suurema koormuse ja halvimal juhul lõigatakse pooleks, sest multirihm peab siis generaatorit aeglustama. Vabajooksu rihmarattaga generaator liigub kiirendamisel, kuid aeglustamisel töötab omal kiirusel.

Rihmaratas on paigaldatud keermega rootori võllile (vt ülaltoodud pilti). Rihmaratta välimine osa kannab sisemist osa endaga kaasas ainult ühes pöörlemissuunas. Blokeerimisseade tagab, et sisemine osa on kinnitatud välisosa vastu. Seejärel lukustatakse kogu rihmaratas, nii et generaatorit juhib mitmevöö. Kui vabastate gaasipedaali, pöörleb sisemine osa suurema kiirusega kui välimine osa; mootori pöörlemiskiirus on langenud kiiremini kui rootori kiirus. Blokeerimisseade ei tööta siis, mis tähendab, et kuullaagrid võimaldavad rootoril teistsuguse kiiruse kui väntvõllil.

Pildil on ülejooksurihmarattaga varustatud generaator.

Ventilaator:
Generaator soojeneb, kui see peab energiat andma. Ülekuumenemise vältimiseks tuleb see jahutada. Generaatori sisemine ventilaator tagab jahutuse. Tänapäeval on ka generaatoreid, mis on ühendatud mootori jahutussüsteemiga. Jahutusvedelik tagab jahutuse.

Energia taaskasutamine:
Kui generaator laeb maksimaalse võimsusega (paljude tarbijate sisselülitamisel), tekib täiendav kütusekulu. Selle põhjuseks on asjaolu, et generaator pöörleb tugevamini, kuna staatori magnetväli on suurem. Magnetvälja mõjul hakkab rootor tugevamalt pöörlema ja väntvõll peab multirihma liigutamiseks tugevamini tõmbama. Tänapäeval on autotootjad leidnud selleks käepärase lahenduse. Generaator laeb alati, kuid ei lae sõidu ajal lihtsalt maksimaalse võimsuseni (välja arvatud juhul, kui aku on tõesti tühi). Maksimaalne laadimine toimub siis, kui auto pidurdab mootorit kasutades. Nii et kui juht võtab jala gaasipedaalilt maha ja laseb autol kaldsuunas (nt fooris või kiirteelt mahasõidul). Auto ei tarbi sellisel hetkel kütust ja sõiduki kineetiline energia (liikumisenergia) tagab auto edasi veeremise. Aku on nüüd täielikult laetud, kuni vajutatakse uuesti gaasipedaali. Sel hetkel tagab generaator pingevarustuse stabiilse püsimise.
See laadimisviis vähendab kütusekulu.

Generaatori võimalikud vead:
Generaatoril võib esineda mitmeid tüüpilisi probleeme või defekte. Sageli teab tehnik, mida ta järgmiseks kontrollida või mõõta saab. Allpool on toodud mõned tüüpilised kaebused:

Laadimisvoolu indikaatortuli süttib tavapäraselt eelergastuse ajal, kuid kustub ainult siis, kui mootor töötab suuremal kiirusel; generaatori defekt (tõenäoliselt vigane väljadiood).
Sama kaebus, mis ülal, ainult see süttib nõrgalt ka siis, kui mootor töötab suurel kiirusel või kui paljud tarbijad on sisse lülitatud; generaatori defekt (tõenäoliselt vigane diood).
Laadimisvoolu indikaatortuli süttib eelergastuse ajal nõrgalt, kuid kustub ainult siis, kui mootor töötab suuremal kiirusel; (tõenäoliselt viga generaatoris või viga juhtmestikus või selle ühendustes).
Laadimisvoolu indikaatortuli ei sütti eelergastuse või mootori töötamise ajal; (defektne generaator, halb juhtmestik/ühendused või defektne laadimisvoolu märgutuli).

Laadimispinge ja laadimisvoolu kontrollimine:
Generaatori poolt antava energia hulk sõltub selle võimsusest ning sellest, mida tarbijad ja sisselülitatud aku vajavad. Näiteks generaator peab suutma toita 100A, et toita kõiki tarbijaid ja laadida samal ajal tühja akut. Generaatori poolt antava energia hulk langeb peaaegu nullini, kui aku on täis ja ühtegi tarbijat sisse ei lülitata. Generaatori maksimaalne võimsus on sageli märgitud tüübisildile või generaatori kleebisele. See on sageli vahemikus 65A kuni 120A. Seda näidatakse sageli järgmiselt: 14V 17/85A. See tähendab: generaatori reguleeritud pinget (14V), laadimisvoolu (17A) 1800 p/min ja laadimisvoolu (85A) 6000 p/min juures (mitte väntvõlli kiirust).

Kui generaatoris või kaablis on defekt, ei pruugi maksimaalne võimsus maksimaalse koormuse juures olla saavutatud. Seda saab kontrollida laadimisvoolu kontrollimisega. Seda saab teha, laadides generaatorit võimalikult kõrgele spetsiaalse testimisseadmega, kui mootor töötab, või lülitades sisse võimalikult paljud tarbijad (näiteks istmesoojendus, tagaklaasi soojendus, kogu valgustus, ventilaatori mootor kõrgeimal seadistusel , jne.). Laadimisvoolu väärtust saab määrata kasutades a vooluklamber kontrollitakse. Mõõdetud väärtus peab vastama generaatoril märgitud väärtusele.
Reguleeritud pinget saab kontrollida kasutades multimeeter mõõta pinget B+ ühenduse ja maanduse vahel mootori suurendatud pöörlemissagedusel (2000 p/min). Reguleeritud pinge peaks olema vahemikus 13.8–14.5 volti.
Kontrollimaks, kas juhtmestik on õige, saab mõõta pingeerinevust aku positiivse pooluse ja generaatori B+ ühenduse vahel; pinge peab olema alla 0,3 V. Kui ei, siis on probleem kaabli või kaabli ühendustega.
Kui maandusahel ei ole hea, pole teil probleeme mitte ainult laadimissüsteemiga, vaid ka teiste süsteemidega. Maandusahelat saab kontrollida, töötades mootoril 2000 p/min ja ühendades voltmeetri aku negatiivse klemmi ja generaatori korpuse vahele. See pinge peab olema ka alla 0,3 V.