Elektromagnetické rele alternátoru: přehled, stavba a provoz

Alternátor neboli synchronní generátor je stroj, který vidíte na fotografii vlevo. Přeměňuje pohybovou energii na energii elektrickou pomocí elektromagnetické indukce. Pokud dochází v blízkosti vodiče ke změnám magnetického pole, tak se indukuje napětí. Alternátor je třífázový generátor střídavého proudu, který je usměrněný diodovým můstkem. Přesného vynálezce alternátoru je těžké určit. Praotec celé elektrotechniky je anglický génius Michael Faraday (1831 objev elektromagnetické indukce, magnetických a elektronických siločar). Faraday položil základ pro veškerou výrobu elektrické energie pomocí mechanické síly. Před Faradayem byla elektřina získávána chemicky z baterií. Alternátor Francouz Hippolyte Pixii bývá historickými prameny uznáván autorem prvního alternátoru.

S historickým kontextem vývoje

První funkční prototyp navrhl Angličan James Edward Henry Gordon v roce 1886. Lord Kelvin a Sebastian Ferranti postavili alternátor, který uměl pracovat až s 300 Hz. Nikola Tesla uvedl do provozu alternátor zvládající až 15 kHz. Po roce 1890 se objevily i alternátory, které dodávaly proud ve více fázích. O zdokonalení alternátorů se zasloužil britský vynálezce Elihu Thomson, který si spolu s E. J. Houstonem nechal patentovat generátor s třífázovým vinutím. Byl také jedním ze zakladatelů General Electric (spolu s Thomasem Alvou Edisonem a Edwinem J. Houstonem).

Co tvoří hlavní části a jak funguje

Z čeho se skládá alternátor: Obal alternátoru - přední a zadní hliníkové víko, mezi které se upevňuje stator alternátoru. Obal odvádí teplo - funkce chlazení. Diodový můstek - jeho funkce spočívá v usměrňování napětí, které pochází z alternátoru. Stator je součást, která obsahuje tři cívky. Rotor - pohyblivá část alternátoru. Na jeho hřídeli je navinuta cívka, její dva konce jsou připojeny na sběrný kroužek, dále jsou zde pólové nástavce, na kterých je upevněn ventilátor.

Regulátor napětí - jeho funkcí je udržovat výstupní napětí alternátoru, je složen ze tří částí: držáku uhlíků, svorkovnice regulátoru a čipu. Regulátor je při 12 V soustavě obvykle nastaven na hodnotu 14 - 14,5 V. Hodnotu výstupního napětí udává čip, na kterém je chladič. Regulátor doléhá na sběrné kroužky rotoru přes uhlíky, které dosedají na sběrné kroužky rotoru. Regulátor budí cívku rotoru alternátoru, čímž reguluje jeho výstupní hodnotu napětí. Podle zatížení se doba buzení mění, a tím se udržuje výstupní napětí konstantní u regulátoru.

Diodový můstek - jeho funkce spočívá v usměrňování napětí, které pochází z alternátoru. Všechny fáze statoru mají plusové a minusové diody. Díky tomu se z třífázového generátoru získává stejnosměrné napětí. Diodový můstek je složen z plusové a minusové hliníkové desky. Plusová a minusová strana je oddělena izolantem, ve které jsou diody umístěny. Řemenice s volnoběžkou - mají dohromady za úkol odpojit rotor alternátoru od klikového hřídele, který má nerovnoměrné otáčky. Tím se šetří řemeny a omezuje se opotřebení regulátoru tím, že se zamezí kolísání napětí.

V dnešní době se používají alternátory od 120 A, výkonnější než v minulosti. Silnější vinutí rotoru má při zastavení větší odstředivou sílu. Prudké snížení otáček nebo úplné zastavení by mohlo poškodit vinutí rotoru. Proto je zde volnoběžná řemenice, která v podstatě funguje jako volnoběžka startéru. Když je řemen roztočen, tak se roztočí i hřídel rotoru. Když motor řidič vypne, tak je řemenice okamžitě zastavena, pokud volnoběžná řemenice dovolí hřídeli a rotoru. Tím se součástky nepoškodí - vinutí se neuvolní od hřídele rotoru. Tuto volnoběžku dnes používají všichni výrobci, ačkoli ji první do výroby zavedla firma Schaeffler z Německa.

Ventilátor - je nesmírně důležitý díl, protože alternátor se během své práce silně zahřívá. Novější alternátory mají ventilátor již zabudovaný v sobě - na rotoru alternátoru.

Co patří mezi nejčastější poruchy

Nejčastější poruchy alternátoru lze rozdělit do dvou skupin. Kontrolka dobíjení svítí a kontrolka dobíjení nesvítí, pokud otočíme klíčkem vozu ve spínací skříňce do polohy jedna.

1. Kontrolka dobíjení nesví́tí

Pokud řídicí obvod není uzavřený, nedojde k nabuzení rotoru. Mnohdy za to může pouhá kontrolka dobíjení. Závada na regulátoru má na svědomí nenabuzení rotoru. Poškození je z důvodu příliš krátkých uhlíků, které nedosedají na sběrné kroužky. Dále může být vydřená ploška kroužků, takže se elektrický obvod nemůže uzavřít. Dále může být přerušené vinutí alternátoru - závada na alternátoru. Přebití znamená, že alternátor běží, dobíjí (lépe řečeno přebíjí), ale kontrolka dobíjení nesvítí. Obvykle to znamená, že výstupní hodnota je vyšší, než je třeba. Praskají žárovky a autobaterie smrdí. Přebíjení je nebezpečné pro autobaterii, řídicí jednotku a další elektrospotřebiče.

Největší problémy bývají s alternátory Hitachi pro vozy Opel. Pokud nedochází k žádnému dobíjení, může to být zapříčiněno relé regulace, poruchou buzení rotoru, vadným diodovým můstkem, zkratem mezi závity, pískáním nebo zahříváním.

2. Kontrolka dobíjení svítí

Po nastartování vozidla má kontrolka dobíjení zhasnout, pokud se tak nestane, poukazuje to na problém. Obvykle se jedná o vadný regulátor, nenabudí se rotor a baterie se nebude dobíjet. Elektrický obvod je uzavřen - přes sběrné kroužky rotoru. Regulátor u některých Hitachi může fungovat normálně, přesto svítí kontrolka. Rotor je správně buzen, ale obvod kontrolky regulátoru je pokažený, nebo je problém v komunikaci s vozidlem. V každém případě, pokud svítí kontrolka ve chvíli, kdy nemá, tak problém nepodceňujte a navštivte servis.

Problém může být také v elektroinstalaci vozidla a kabeláži, často ve spojení mezi ECU/řídicí jednotkou a regulátorem alternátoru. Vadné diody mohou mít na svědomí slabé svícení dobíjení při nastartovaném motoru. Automobily Fiat používají alternátory značky Magneti Marelli. Některé konstrukce bývají špatně umístěny, což způsobuje korozi z důvodu stříkání vody.

Co je dynamo a proč se nahrazuje alternátorem

Dynamo vyrábí stejnosměrný proud, alternátor střídavý. Dynama vytlačila větší účinnost a spolehlivost alternátorů díky usměrňování i tam, kde je potřeba jednosměrný proud. Nevýhodou dynam je závislost výstupního napětí na otáčkách a rychlé opotřebení uhlíků v komutátoru. Dynama se používala ve velmi starých automobilech, kde nebyla baterie. Regulátor napětí alternátoru dnes často doplňuje buzení dynamem.

Je dobré nechat repasi alternátorů na vyškolených odbornících. Pouhá výměna vadného komponentu k dlouhé životnosti nestačí. Neriskujte poškození elektrických komponent vašeho vozu a pořiďte si kvalitní alternátor z Autonormy.

Příklady dílů a jejich užití

• Regulátor napětí alternátoru Ford Focus 14 V TRANSPO IX131HD - pro 14V alternátory Magneti Marelli, Lucas, Denso, Ford, Valeo a Delco.
• Podporuje elektronicky řízené dobíjení. Typ konektoru AS-RC-LI. Vhodný pro Ford Focus I (1998-2006), s různými motorizacemi.
• Technické parametry: 14 V, použití pro výše uvedené alternátory; OE čísla a kompatibility uvedeny v katalogu.
• Ostatní součásti: relé buzení, sběrné kroužky, diodový můstek, vyvažovací a chlazení ventilátorem.

Pro detailní výběr dílů a kompatibilitu je nutné porovnat označení původního regulátoru, typ konektoru a výrobní číslo alternátoru. Součásti různých výrobců nemusí být vzájemně kompatibilní, a to ani při podobném vzhledu.

Tabulka - orientační přehled součástí a jejich funkcí

Praktické poznámky pro servis a údržbu

• Regulátor napětí bývá častou příčinou špatného dobíjení; výměna bývá nutná při nekonzistentním napětí.
• Diodový můstek může mít vliv na slabé svícení při startu; zkontrolujte diody při podezření na poruchu.
• Zkontrolujte kabeláž mezi ECU a regulátorem; špatná komunikace může vyvolat chyby dobíjení.
• Volnoběžná řemenice chrání vinutí a prodlužuje životnost v případě nouzového zastavení motoru.

tags: #elektromagneticke #rele #alternatoru