W wyposażeniu samochodów coraz częściej stosuje się prądnice prądu przemiennego wyposażone w półprzewodnikowy mostek prostowniczy zwane alternatorami. Przyczyny tego są następujące:
- alternator może oddawać znacznie większą moc w zakresie małych prędkości silnika spalinowego niż prądnica prądu stałego (rys. 2.14);
- trwałość alternatora jest znacznie większa, (2-3) razy niż prądnicy prądnicy prądu stałego;
- alternator posiada kilkakrotnie wyższy wskaźnik mocy z 1 kg masy niż prądnica;
1. Budowa i zasada działania
Alternator składa się ze stojana z uzwojeniem twornika, wirnika z uzwojeniem wzbudzenia, magneśnicy oraz prostownika (rys.2.10). Na wałku magneśnicy nawinięte jest uzwojenie wzbudzenia. Po obu stronach cewki uzwojenia wzbudzenia są nałożone dwie tarcze stalowe z pazurami pełniące funkcję biegunów, powodujące powstanie osiowego strumienia magnetycznego. Na wałku magneśnicy znajdują się również dwa odizolowane od niego, pierścienie ślizgowe, do których podłączone są dwa końce uzwojenia wzbudzenia. Do pierścieni przylegają dwie szczotki, doprowadzające prąd stały z akumulatora.
Na zewnątrz wirnika znajduje się stojan z uzwojeniem trójfazowym twornika. Twornik wykonany jest z pakietu blach stalowych, w którego rowkach ułożone są zwoje uzwojenia.
1-dioda prostownicza prądowa, 2-radiator diod prostowniczych masowych, 3-pierścień ślizgowy uzwojenia wzbudzenia, 4-uzwojenie trójfazowe stojana, 5,6-łożyska toczne wałka magneśnicy, 7-szczotka, 8-jarzmo stojana, 9-rdzeń pazurowy magneśnicy, 10-wentylator
Prostownik w alternatorze składa się z krzemowych diod prostowniczych, przy czym 3 diody umieszczone są w tarczy łożyskowej (diody masowe, ujemne) oraz 3 diody w radiatorze izolowanym od masy (diody prądowe, dodatnie). W tarczach łożyskowych znajdują się łożyska toczne kulkowe. Umieszczony na wałku wirnika wentylator zapewnia intensywne chłodzenie prostownika i twornika alternatora. Schematy elektryczne przykładowych alternatorów przedstawia rysunek
Schematy elektryczne alternatorów
a - alternator dziewięciodiodowy z wbudowanym elektronicznym regulatorem napięcia
b - alternator szejściodiodowy z przyłączonym regulatorem napięcia i przekaźnikiem
Działanie alternatora polega na indukowaniu siły elektromotorycznej w uzwojeniu twornika przez wirujące pole magnetyczne magneśnicy i prostowaniu prądu przemiennego przez mostek prostowniczy. Tętnienia napięcia wyjściowego są zależne od prędkości obrotowej wirnika.
. Przebieg napięcia wyjściowego alternatora
2. Charakterystyki alternatora:
a) charakterystyka zewnętrzna - określa zależność napięcia alternatora od prądu obciążenia (prąd zwarcia jest ograniczony).
U = f ( I ); n = const., Iw = const.
Charakterystyka zewnętrzna alternatora U0-napięcie na zaciskach alternatora przy braku prądu obciążenia, Iz-prąd zwarcia,
b) charakterystyka prędkościowa obciążalności (rys.2.14) - określa zależność prądu obciążenia alternatora w funkcji prędkości obrotowej wirnika. Umożliwia ustalenie maksymalnej wartości prądu obciążenia i prędkości obrotowej wirnika przy obciążeniu znamionowym.
I = f ( n ) ; U = const., Iw = const.
Charakterystyka prędkościowa obciążalności alternatora i prądnicy prądu stałego
Choniczek.pl