2014-03-13

1

Układy elektryczne

i elektroniczne w

przemyśle

i pojazdach

ALTERNATOR

SAMOCHODOWY

dr inż. Jarosław Jajczyk

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej

Powstanie

napięcia indukowanego - e (siły

elektromotorycznej indukowanej - SEM) w
uzwojeniu przy jakiejkolwiek zmianie strumienia
magnetycznego skojarzonego z tym uzwojeniem
nazywamy

zjawiskiem

indukcji

elektromotorycznej.

dt

dΦ

z

dt

dΨ

e









Zjawisko indukcji elektromagnetycznej

Zmienność strumienia magnetycznego
skojarzonego z uzwojeniem uzyskujemy poprzez:



ruch przewodnika w polu magnetycznym



ruch pola względem przewodnika



oddziaływanie na przewodnik zmiennym polem
magnetycznym

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej

Rys. A1. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej

Rys. A2. Zasada działania alternatora (zjawiska)

Alternator

Alternator to trójfazowa synchroniczna maszyna
prądu przemiennego.
Posiada dwa uzwojenia:



uzwojenie stojana (twornik)



uzwojenie wzbudzenia (magneśnica)

W alternatorze powstaje napięcie trójfazowe,
którego częstotliwość i amplituda zależy od
prędkości wirowania wirnika.
W celu uzyskania

napięcia stałego stosuje się układ

prostowniczy

sześciodiodowy (sześciopulsowy)

pełnookresowy. W niektórych rozwiązaniach stosuje
się 9 diod.

2014-03-13

2

Alternator

– budowa

Rys. A3. Budowa alternatora

Alternator

– budowa

Rys. A4. Budowa wirnika alternatora (bieguny pazurowe)

Alternator

– zasada działania

Rys. A5. Zasada działania alternatora (powstawanie napięć)

Alternator

– zasada działania

Rys. A6. Prostowanie

napięcia w alternatorze

Alternator

– zasada działania

Rys. A7. Układ elektryczny alternatora

Alternator

– regulacja napięcia

Rys. A8. Regulator napięcia alternatora - elektromechaniczny

2014-03-13

3

Alternator

– regulacja napięcia

Rys. A9. Napięcie alternatora i prąd wzbudzenia - działanie regulatora

Alternator

– regulacja napięcia

Rys. A10. Schemat ideowy alternatora samowzbudnego

Alternator

– regulacja napięcia

Rys. A11. Elektroniczny regulator napięcia alternatora: DF – zacisk

uzwojenia wzbudzenia

Alternator

– regulacja napięcia

Rys. A12. Zakresy napięcia regulowanego

Alternator

Rys. A13. Przykładowe rozwiązanie alternatora

Alternator kompaktowy

Rys. A14. Alternator kompaktowy:

1 - wirnik, 2 - pokrywa tylna, 3 - prostownik,

4 -

pierścień ślizgowy, 5 - szczotka, 6 - sprężyna, 7 - regulator napięcia, 8 - złącze, 9 - zacisk,

10 - stojan, 11 -

obudowa części tylnej, 12 - obudowa części napędowej, 13 - rowkowane koło

pasowe, 14 -

łożysko

2014-03-13

4

Alternator

– zależności

Rys. A15. Schemat

zastępczy alternatora

E

R

w

X

L

I

obc

R

obc

U

Alternator

– charakterystyki

Rys. A16. Charakterystyka BIEGU JAŁOWEGO

 

0









ob

n

I

const

n

n

wzb

I

f

U

Alternator

– charakterystyki

Rys. A17. Charakterystyki REGULACYJNE

 

const

I

const

U

ob







n

f

I

wzb

Alternator

– charakterystyki

Rys. A18. Charakterystyki ZEWNĘTRZNE

1

– obcowzbudny, 2 - samowzbudny

 

N

wzb

samowzb

wzb

n

I

I

const

n

n

,

.

,

ob

3

I

f

U









const

I

I

N

wzb

obcowzb

wzb





,

,

Alternator

– charakterystyki

Rys. A19. Charakterystyka OBCIĄŻENIA

 





zwarty

R

const

I

const

U

wzb

reg

wzb











n

f

I

ob

Alternator

– charakterystyki

Rys. A20. Charakterystyka NAPIĘCIOWA
(elektromechaniczna, samowzbudzenia)

 

const

I

const

I

wzb

ob







n

f

U

2014-03-13

5

Alternator

– charakterystyki

Rys. A21. Charakterystyki obciążenia (prądowo-prędkościowe):

1 - alternatora, 2 -

prądnicy prądu stałego

Czas pracy silnika spalinowego w
stanie jałowym w mieście to ok. 40%

Alternator

– podsumowanie



Moc na jednostkę masy – 100-200 W/kg (prądnica
prądu stałego 40-70 W/kg).



Prędkość maksymalna – 15000-20000 obr/min
(brak komutatora).

Pozwala to

osiągnąć ok. 50% mocy znamionowej

przy znamionowej pracy silnika w stanie

jałowym



Brak wyłącznika prądu zwrotnego (diody).



Brak ogranicznika prądu maksymalnego.

Wartość prądu obciążenia ustala się samoczynnie
po

osiągnięciu przez alternator odpowiedniej

prędkości obrotowej.

Alternator

– przykładowe parametry

PARAMETRY KATALOGOWE
(A124, 14[V]

– 44[A]), ~ (A12M)

U

n

= 12 [V]

U

R

= 14 [V]

I

n

= 44 [A]; (42[A])

I

max

= 53 [A]

P

max

= 770 [W] (przy U = 14,5 [V])

n

n

= 5000 [obr/min]

n

o

= 950 [obr/min]

n

max

= 13000 [obr/min]

R

wzb

= 4,5 [Ω]