Czy słaba bateria może zniszczyć alternator?

Słyszałem historię, że słaby akumulator pojazdu może zniszczyć alternator lub spowodować jego awarię przedwcześnie.

Czy to prawda, czy w dużej mierze fikcja?

Trudno odpowiedzieć na twoje pytanie bez znajomości wewnętrznych zasad działania alternatora.

Podstawy. Jeśli przesuniesz pole magnetyczne w pobliżu cewki drutu, elektrony w drucie wzbudzą się i zostanie wytworzona energia elektryczna. Ilość wytwarzanej energii elektrycznej zależy od wielkości pola magnetycznego i jego prędkości. Im większe pole i im szybciej się porusza, tym więcej wytwarzanego prądu. Również jeśli masz cewkę z drutu i przepuścisz przez nią prąd, powstanie pole magnetyczne.

Alternator ma 4 podstawowe elementy; wirnik, stojan, regulator napięcia i prostownik mostkowy.

• Wirnik jest częścią, która się obraca. Na wirniku znajduje się cewka z drutu. Po wysłaniu prądu w dół drutu powstaje pole magnetyczne. Następnie przez obrócenie wirnika powstaje ruchome pole magnetyczne. Ponieważ wirnik wiruje, potrzebne są urządzenia zwane pierścieniami ślizgowymi, aby wysyłać nieprzerwany prąd do wirnika. Pierścienie ślizgowe to lite mosiężne lub miedziane pierścienie, na których osadzone są nieruchome sprężynowe szczotki węglowe.
• Regulator napięcia kontroluje napięcie systemowe. Regulator napięcia wysyła prąd do wirnika przez szczotki węglowe i pierścienie ślizgowe. Pracują w tandemie. Jeśli napięcie systemu jest niskie, regulator napięcia wyśle ​​więcej prądu do wirnika. Jeśli napięcie systemu jest zbyt wysokie, regulator napięcia wyśle ​​mniejszy prąd do wirnika.
• Stojan jest stacjonarną cewką drutu, która jest wzbudzana przez wirujące pole magnetyczne wirnika. W rzeczywistości w stojanie znajdują się 3 oddzielne cewki drutu oddzielone o 120 stopni. Wyjściem stojana jest prąd przemienny (AC).
• Mostek prostowniczy przekształca następnie prąd przemienny w prąd stały (DC), z którego może korzystać samochód.

Cały system jest zaprojektowany do robienia dwóch rzeczy. Najpierw uzupełnij akumulator po uruchomieniu silnika. Po drugie, dostarcz zasilanie do reszty samochodu. Wszystko to działa tak, że regulator napięcia wykrywa napięcie w systemie i odpowiednio dostosowuje prąd wirnika. Gdy na przykład włączone są światła przednie, powoduje to większe obciążenie i obniża napięcie systemowe. Regulator napięcia wykrywa to i odpowiednio dostosowuje prąd wirnika. Potem idziesz minąć kogoś na autostradzie i zaciskać pedał gazu. Przyspieszy to silnik i napięcie systemu wzrośnie. Regulator napięcia obniża prąd wirnika, aby obniżyć napięcie w układzie. Ta gra w kotka i myszkę ciągle trwa w systemie ładowania.

Gdy alternator jest oceniany dla konkretnego wyjścia prądowego, powiedzmy 100 amperów, wartość ta wynosi 2000 obr / min. Alternator może wygodnie wytwarzać 100 A przy 2000 obr./min. Jest tak zaprojektowany, ponieważ typowy rejs wynosi około 2000 obrotów na minutę. Na biegu jałowym wirnik obraca się wolniej, a alternator nie jest w stanie wytworzyć pełnego prądu znamionowego. W stanie bezczynności występuje sytuacja, w której system ładowania może mieć problemy.

Bateria to świnia. Bateria pobierze tyle prądu, ile tylko zechce. Prąd, którego chce, jest proporcjonalny do jego stanu naładowania. Rozładowana lub słaba bateria jest bardzo głodna prądu.

Podsumowując, gdy samochód ma słaby akumulator, akumulator będzie potrzebował dużo prądu. Zapotrzebowanie na prąd akumulatora obniża napięcie systemowe, więc regulator napięcia kompensuje wysyłanie większej ilości prądu przez wirnik. Na biegu jałowym alternator nie jest w stanie wytworzyć potrzebnego prądu. Z tego powodu napięcie systemu spada jeszcze bardziej, a regulator napięcia wysyła maksymalny prąd przez wirnik.

W warunkach maksymalnego obciążenia i minimalnej prędkości dochodzi do zużycia. Przy minimalnej prędkości minimalna ilość chłodzenia jest dostępna z wbudowanego wentylatora. Przy maksymalnym obciążeniu regulator napięcia przepchnie maksymalną ilość prądu przez wirnik oraz przez szczotki i pierścienie ślizgowe. Szczotki i pierścienie ślizgowe nagrzewają się i bez dodatkowego chłodzenia z wentylatora będą się szybciej zużywać.

Jeśli prędkość obrotowa wzrośnie powyżej 2000, sytuacja poprawi się, ponieważ dostępne jest więcej chłodzenia, a prąd przez wirnik maleje. To niestety przeniesie punkt zużycia ze szczotek na mostek prostowniczy, ponieważ teraz musi on skorygować maksymalny prąd. Jest to jednak korzystne, ponieważ prostownik mostkowy jest składnikiem półprzewodnikowym i jest znacznie mniej podatny na zużycie.

Zdecydowanie tak. Alternatory sprzedaję codziennie przez cały dzień - a słaba bateria jest często główną przyczyną awarii alternatora.

Bateria ze zwarciem spowoduje, że alternator będzie pracował z pełną mocą przez dłuższy czas, jeśli nie w sposób ciągły - i nie są do tego przystosowani. Alternatory na całym świecie są zbudowane w celu dostarczenia początkowego wysokiego prądu, zmniejszając się w miarę uzupełniania prądu używanego do uruchomienia pojazdu. Ciągłe działanie z pełną mocą po prostu je przegrzewa, a prostowniki ulegają awarii. * Patrz edycja poniżej

Jeśli akumulator jest w obwodzie otwartym, alternator albo nie rozpocznie ładowania, albo będzie się odbijał od niskiego do wysokiego napięcia. Powoduje to przedwczesne awarie regulatora (lub natychmiast!)

Akumulator, który po prostu nie zaakceptuje ładowania, niekoniecznie spowoduje przedwczesną awarię alternatora, chyba że będzie on stale pod niskim napięciem, w takim przypadku patrz sekcja „zwarta” powyżej.

Mam nadzieję, że to pomoże?

* EDYCJA: Niektóre większe komercyjne i morskie alternatory są zaprojektowane do ciągłej pracy z pełną mocą, ale nie mam wrażenia, że ​​o nich mówisz :) W ciągu 16 lat sprzedaży części do alternatorów nigdy nie słyszałem o szczotkach oraz zużycie ślizgowe i przegrzanie smaru w łożyskach z powodu wysokiego prądu ładowania na biegu jałowym. Problemy te są spowodowane innymi problemami nieobjętymi zakresem tego pytania.

Bateria z wewnętrznym zwarciem elektrycznym, zwykle jedna z płytek poluzowała się i dotyka sąsiedniej płytki spowoduje, że alternator będzie pracował znacznie ciężej niż normalnie. Może to skrócić żywotność alternatora. Ten stan jest zwykle wykrywany szybko, ponieważ w tym przypadku akumulator nie będzie działał dobrze.

Gdy alternatory lub silniki pracują mocniej, wytwarzają więcej ciepła. Uszkodzenie alternatora w tym scenariuszu jest spowodowane przez ciepło. Izolacja uzwojeń wirnika może zostać uszkodzona. Smar w łożyskach może zostać przegrzany, aby wymienić kilka problemów. Większość alternatorów zaprojektowano tak, aby wytwarzały maksymalną moc znamionową tylko przez krótki czas. Konstrukcja systemu polega na tym, że alternator ładuje akumulator przez mniej niż pięć minut, a następnie spada do poziomu naładowania mniejszego niż 10% jego maksymalnej mocy znamionowej.

Aby alternator działał, wymaga funkcjonalnej baterii. Wymagany jest prąd akumulatora, aby zasilić cewkę polową, która wytwarza pole magnetyczne wymagane dla alternatora do wytwarzania energii. Alternator wysyła do akumulatora 5 amperogodzin przy około 3000 obr./min, a bilans jego mocy idzie do wszystkich innych układów w samochodzie. Podstawową funkcją akumulatora samochodowego jest uruchomienie pojazdu. Po uruchomieniu alternator przejmuje całkowicie kontrolę. Wewnątrz alternatora znajduje się szereg diod, które przekształcają prąd przemienny w prostowany prąd stały. Czasami diody te ulegają awarii i przekazują prąd zmienny do regulatora, a następnie niszczą regulator. Bateria działa jak kondensator o bardzo dużej pojemności. Po przyłożeniu prądu stałego magazynuje energię. Przyłożenie prądu przemiennego do kondensatora równolegle działa jak zwarcie, niszcząc regulator w dalszym ciągu i przygotowując uzwojenie cewki alternatora. Skutkuje to również poważnym zniszczeniem baterii, jeśli nie zostanie naprawiona.