Przemysł motoryzacyjny już dawno porzucił generatory prądu stałego. Nie znajdziesz ich już w nowoczesnych pojazdach. Przejście na generatory prądu przemiennego (alternatory) podyktowane było nie tylko preferencjami, ale koniecznością wynikającą z rosnącego obciążenia elektrycznego samochodów.
Generatory prądu stałego wytwarzają prąd stały. Płynie w jednym kierunku. Alternatory wytwarzają prąd przemienny. Jest to ten sam rodzaj energii, który jest wykorzystywany w domowych gniazdkach. Okresowo zmienia kierunek.
Nikola Tesla udowodnił w 1887 roku, że prąd przemienny znacznie skuteczniej generuje wysokie napięcie. Nowoczesne samochody wymagają dokładnie takiego napięcia. Ale akumulatory samochodowe wymagają prądu stałego. Nie są w stanie magazynować prądu przemiennego.
Zatem alternator musi wypełnić tę lukę. Konwertuje prąd przemienny na prąd stały za pomocą diod. Ten element działa jak zawór jednokierunkowy. Blokuje przepływ wsteczny, zapewniając akumulatorowi stały prąd, jakiego potrzebuje.
Wewnątrz generatora trójfazowego
Wytwarzanie energii odbywa się wewnątrz obudowy generatora. Za to odpowiedzialne są dwa główne elementy. Wirnik. Stojan.
Kiedy silnik pracuje, obraca koło pasowe alternatora. Koło pasowe powoduje obrót wirnika. Ten obracający się magnes przechodzi przez trzy nieruchome zwoje drutu. To są uzwojenia stojana. Owijają się wokół nieruchomego żelaznego rdzenia.
Ta konstrukcja wytwarza prąd trójfazowy. Cewki są równomiernie rozmieszczone. Znajdują się one w odstępach co 120 stopni wokół wału.
Kiedy wirnik się obraca, wytwarzane jest zmienne pole magnetyczne. Pole to indukuje prąd przemienny w uzwojeniach stojana. Prąd przepływa przez zaciski stojana. Stamtąd idzie do zestawu diod.
Do każdego zacisku stojana podłączone są dwie diody. Regulują przepływ. Blokują ujemne półcykle. Przepływa tylko prąd dodatni. Rezultatem jest stały prąd gotowy do zasilania akumulatora.
Uzwojenia trójkątne i gwiazdowe
Nie wszystkie generatory trójfazowe są zaprojektowane tak samo. Ważna jest konstrukcja uzwojenia stojana.
Istnieją dwa główne style. Uzwojenie zgodnie z obwodami „trójkąta” i „gwiazdy”.
Stojany z uzwojeniem w kształcie trójkąta są łatwe do rozpoznania. Tworzą trójkątny kształt. Taka konstrukcja zapewnia wysoki prąd przy niskich prędkościach. To jest niezawodne.
Uzwojenia gwiazdowe wyglądają inaczej. Przypominają kondensator strumieniowy z filmu Powrót do przyszłości. Ta konstrukcja jest idealna do silników Diesla. Wytwarza wyższe napięcie niż stojany z uzwojeniem trójkątnym, nawet przy niższych prędkościach.
Obydwa projekty są skuteczne. Żaden z nich nie jest koniecznie najlepszy. Wybór zależy od wymagań elektrycznych konkretnego pojazdu.
Regulacja napięcia
Surowa energia z generatora nie jest gotowa do użycia. Nadmierne napięcie spowoduje uszkodzenie akumulatora. Zbyt niskie napięcie pozostawi Cię bez pomocy.
Regulator napięcia zaczyna działać. Określa, kiedy i jakiego napięcia potrzebuje akumulator. Utrzymuje napięcie wyjściowe w bezpiecznych granicach.
Większość generatorów wykorzystuje jeden z dwóch typów regulatorów.
Regulatory uziemienia działają poprzez kontrolowanie przewodu ujemnego (masy) lub masy akumulatora podłączonej do uzwojenia wirnika. Kontrolują poprzez powrót prądu do obwodu.
Regulatory z uziemieniem pola działają w odwrotnej kolejności. Kontrolują ilość dodatniego prądu płynącego z akumulatora.
Żaden z typów nie ma wyraźnej przewagi. Obydwa osiągają ten sam rezultat. Regulator zapewnia, że alternator dostarcza stabilną i bezpieczną energię do układu elektrycznego pojazdu.
Alternator to złożone urządzenie. Przekształca energię mechaniczną w energię elektryczną. Bierze na siebie główne zadanie polegające na dostarczaniu energii do nowoczesnej elektroniki. Bez tego samochód dosłownie „umiera”.
