POLITECHNIKA RZESZOWSKA

ZAKŁAD POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH

Laboratorium z elektrotechniki

Temat: Badanie alternatorów

IV MDE

Pojazdy samochodowe

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budowa alternatora oraz wykonanie charakterystyki zależności prądu od prędkości obrotowej.

2. Wstęp teoretyczny:

Alternator jest trójfazową, synchroniczną prądnicą prądu przemiennego, pracującą przy zmiennej prędkości obrotowej. Zespół przewodnikowych diod prostowniczych, najczęściej wbudowany do wnętrz alternatora prostuje przemienny prąd trójfazowy wytworzony w uzwojeniu stojana.

Obudowa:

Składa się z tarczy przedniej i tarczy tylnej spełniająca mocowanie alternatora do elementów silnika, oraz stanowi bazę dla wirnika.

Magneśnica:

Służy do wytworzenia pola magnetycznego. Wał magneśnicy jest ułożyskowany w obu tarczach obudowy. Na wale magneśnicy są osadzone magnesy o specjalnym kształcie, które obejmują jej uzwojenie wzbudzenia. Końce uzwojenia magneśnicy są połączone z dwoma umieszczonymi na jej wale pierścieniami ślizgowymi, które służą do doprowadzenia napięcia wzbudzenia. Z pierścieniami ślizgowymi współpracują szczotki dociskane do nich sprężynami.

Twornik nieruchomy:

Składa się z trzech uzwojeń. Każde uzwojenie połączone jest ze swoją parą diod, przy czym przez diody dodatnie uzwojenia są połączone z dodatnim zaciskiem alternatora, a przez diody ujemne z masą alternatora.

Układ prostowniczy:

Składa się z sześciu lub dziewięciu diod. Diody dodatnie są umieszczone w izolowanym pierścieniu alternatora, natomiast diody ujemne umieszczone są w gniazdach w tylnej części obudowy alternatora.

Działanie alternatora:

Gdy prąd z akumulatora płynie przez uzwojenie wzbudzenia zostaje wytworzone pole magnetyczne, które wiruje razem z obracającą się magneśnicą. Linie magnetyczne wirującego pola magnetycznego przecinają uzwojenie nieruchomego twornika wskutek czego indukuje się prąd zmienny trójfazowy.

Ponieważ prąd zmienny nie nadaje się do ładowania akumulatora, jak również wszystkie odbiorniki samochodu są przystosowane do prądu stałego, musi on być wyprostowany. Do tego celu służy układ prostowniczy. W związku z tym prąd zmienny istnieje jedynie w uzwojeniu twornika, a poza alternatorem posiada prąd stały.

Rozróżniamy alternatory z uzwojeniem samowzbudnym oraz alternatory z uzwojeniem obcowzbudnym

3. Wymagania stawiane alternatorom:

1. Główne wymiary - wg dokumentacji technologicznej uzgodnionej między wytwórcą a odbiorcą.

2. Wygląd zewnętrzny - alternatory nie powinny mieć wad powierzchniowych, deformacji lub pęknięc, mających wpływ na sprawność.

3. Budowa - dopuszcza się wykonanie z dwoma biegunami izolowanymi.

4. Parametry techniczne - minimalna użyteczna prędkość obrotowa, znamionowa prędkość obrotowa, min. prąd użyteczny, prąd znamionowy i prąd maksymalny powinny być wyznaczone dla każdego typu alternatora.

5. Rzeczywista izolacja uzwojeń - alternatora nie powinna być mniejsza niż 10 MΩ w stanie niezawilgoconym i nie mniejsza niż 0.5 MΩ w stanie zawilgoconym.

6. Wytrzymałość elektryczna izolacji uzwojeń - izolacja uzwojeń powinna wytrzymać bez uszkodzeń działanie napięcia probierczego o częstotliwości 50Hz i wartości skutecznej 550 V w czasie nie krótszym niż 69 s.

7. Pokrycia ochronne - części alternatorów powinny być zabezpieczone przed korozją zgodnie z dokumentacją techniczną i zatwierdzonym wzorcem.

8. Odporność na działanie temperatury- alternatory powinny pracować bez uszkodzeń w zakresie temperatury -40 - +100° C.

9. Odporność na zmiany temperatury - alternatory powinny pracować bez uszkodzeń po 3 nagłych cyklicznych zmianach temperatury wysoka temperatura +125°c w ciągu 2h, niska temperatura -40°C w ciągu 2h.

10. Odporność na drgania i udary - powinny pracować sprawnie przy drganiach sinusoidalnych i udarowych wg PN.

11. Poziom hałasu- wymagania dotyczące poziomu hałasu powinny być ustalone pomiędzy wytwórcą a zamawiającym.

12. Trwałość - dotyczy łożysk i szczotek. Szczotki 1000 h, łożyska 1000 h w przypadku samochodów osobowych i 1500 h w przypadku samochodów ciężarowych,

Zależność natężenia prądu od prędkości obrotowej dla prądnicy prądu stałego i alternatora, posiadającą w przybliżeniu równą moc maksymalną.

3. Obliczenia:

Charakterystyka napięciowa:

Prąd wzbudzenia - 1.8 A

Napięcie [V]	1,5	3,5	5	7,5	9	11	12	14,5	18	22	26	28
n [obr/min]	150	300	400	550	650	800	850	1000	1200	1450	1700	1850

Charakterystyka oddawania prądu

Prąd [A]	5	10	15	20	27
n [obr/min]	1000	1100	1250	1300	1500

Wnioski:

Na podstawie wykreślonych charakterystyk możemy stwierdzić, że wraz ze zwiększaniem prędkości obrotowej alternatora prąd i napięcie wzrasta. W charakterystyce oddawania prądu możemy zaobserwować pobór prądu wytwarzanego przez alternator wraz ze wzrostem prędkości obrotowej.

---