Alternátory a startéry

Vývoj a použití.

Startéry.

Automobilový startér je klíčovou součástí startovacího systému vozidla, který umožňuje nastartování spalovacího motoru. Historie a vývoj konstrukce automobilového startéru jsou úzce spjaty s vývojem automobilismu. V raných fázích vývoje automobilů se motory startovaly ručně pomocí kliky. Jednalo se o fyzicky náročné a často nebezpečné řešení, protože motor mohl "odskočit", což mohlo vést ke zranění. V roce 1896 začali inženýři experimentovat s různými metodami mechanického spouštění motorů. Příkladem je systém navržený Karlem Benzem, který používal pružiny poháněné klikou. V roce 1911 Charles Kettering, inženýr společnosti General Motors, vynalezl první elektrický startér automobilu. Jeho vynález byl poprvé použit u vozu Cadillac v roce 1912. Tento elektrický startér znamenal revoluci v automobilismu, protože odstranil nutnost použití kliky. V následujících desetiletích se elektrické startéry staly standardní výbavou většiny automobilů. Technologie startérů se neustále zdokonalovala a zvyšovala se jejich spolehlivost a výkon. Po druhé světové válce se s rozvojem automobilové techniky staly startéry dokonalejšími a spolehlivějšími. V roce 2000 byly v reakci na rostoucí požadavky na úsporu paliva a snížení emisí zavedeny systémy start-stop. Tyto systémy automaticky vypínají motor při zastavení vozidla (např. na semaforech) a znovu jej spouštějí, když řidič sešlápne spojku nebo plynový pedál. To si vyžádalo vývoj robustnějších a rychlejších startérů. Dnešní startéry jsou součástí složitějších systémů řízení spotřeby energie ve vozidle. Mnoho moderních automobilů, zejména hybridů a elektromobilů, využívá alternativy, jako jsou elektromotory fungující jako startéry.

Alternátory.

Alternátor automobilu, klíčová součást elektrického systému vozidla, je zodpovědný za dodávku elektrické energie a nabíjení akumulátoru. Na počátku 20. století se v prvních automobilech používaly stejnosměrné alternátory, které převáděly mechanickou energii na elektrickou. Byly však méně účinné a měly omezenou schopnost nabíjet baterii při nízkých otáčkách motoru. Ve 20. a 30. letech 20. století se stejnosměrné alternátory postupně zdokonalovaly, ale jejich účinnost stále zůstávala problémem, zejména u vozidel vyžadujících větší množství elektrické energie.

V 50. letech 20. století se s rostoucími elektrickými nároky vozidel začalo pracovat na účinnějších zdrojích energie. V automobilech se začaly testovat alternátory na střídavý proud (AC). První sériově vyráběné automobily s alternátory se objevily v 60. letech 20. století. Alternátory na rozdíl od generátorů vytvářejí střídavý proud, který je následně pomocí usměrňovacích diod přeměněn na stejnosměrný proud (DC), což umožňuje efektivnější nabíjení akumulátoru a napájení elektrických zařízení ve vozidle.

V 70. a 80. letech 20. století se alternátory staly standardní výbavou většiny automobilů. Bylo provedeno mnoho konstrukčních vylepšení, například lepší magnetické materiály, účinnější chladicí systémy a přesnější regulátory napětí. Dnešní alternátory jsou technologicky mnohem vyspělejší. K přesnému řízení nabíjecího napětí a proudu používají mikroprocesory. Použití moderních materiálů, jako jsou neodymové magnety, umožňuje, aby byl alternátor účinnější a menší.

Dnešní vozidla jsou vybavena inteligentními systémy řízení spotřeby energie, které optimalizují výkon alternátoru podle provozních podmínek. Tyto systémy mohou vypínat alternátor při akceleraci, aby se snížilo zatížení motoru a zvýšila se účinnost paliva. V hybridních a elektrických automobilech jsou tradiční alternátory často nahrazovány sofistikovanějšími systémy nabíjení a řízení energie. Plně elektrická vozidla tradiční alternátory nepotřebují, protože jejich napájecí systémy se spoléhají na velké trakční baterie a pokročilé systémy přeměny energie.

Konstrukce a princip činnosti.

Startér.

Startér automobilu je složité elektromechanické zařízení, které hraje klíčovou roli při startování spalovacího motoru. Skládá se z několika základních součástí, které společně přeměňují elektrickou energii na mechanický pohyb.

Základní součástí startéru je stejnosměrný elektromotor. Uvnitř motoru jsou uhlíkové kartáčky, které se dotýkají komutátoru a umožňují průchod proudu do vinutí rotoru. Rotor, rotující část motoru, je obklopen statorem, který obsahuje vinutí nebo permanentní magnety vytvářející magnetické pole. Když vinutím rotoru protéká proud, vytváří se magnetické pole, které reaguje s polem statoru a způsobuje otáčení rotoru.

Startér obsahuje také spojovací mechanismus, tzv. bendix, který spojuje startér se setrvačníkem motoru. Při aktivaci startéru se bendix pohybuje, aby se spojil se setrvačníkem, a umožňuje tak přenos točivého momentu ze startéru na klikový hřídel motoru. Po nastartování spalovacího motoru se bendix automaticky odpojí, aby nedošlo k poškození startéru.

Další důležitou součástí je elektromagnetický spínač, známý také jako automatický spínač. Umožňuje průchod elektrického proudu do motoru startéru a pohyb spojovacího mechanismu (bendixu). Když řidič otočí klíčkem nebo tlačítkem zapalování, aby nastartoval motor, proud z akumulátoru teče do elektromagnetu. Tím se v cívce vytvoří magnetické pole, které přitahuje pohyblivé jádro uvnitř solenoidu. Tento pohyb má dva klíčové účinky:

1. Tah jádra způsobí sepnutí vnitřních kontaktů. Tyto kontakty fungují jako relé a umožňují průchod velkého proudu z baterie do startéru. Startovací motor potřebuje velké množství proudu, aby vytvořil dostatečný točivý moment pro otáčení klikového hřídele spalovacího motoru. Sepnutí kontaktů elektromagnetu pod napětím umožňuje tento tok proudu.
2. Pohybem jádra se pohybuje mechanismus bendixu, který se spojuje se setrvačníkem spalovacího motoru. Bendix je spojen s rotorem startéru a když elektromagnet přitáhne jádro, bendix se vysune, čímž se ozubené kolo spojí se setrvačníkem. Toto spojení umožňuje přenos točivého momentu ze startéru na klikový hřídel spalovacího motoru a jeho spuštění.

Po nastartování spalovacího motoru a uvolnění klíčku zapalování přestane do spínací cívky téct proud. Magnetické pole zmizí a pružina vtáhne jádro zpět do původní polohy. Tím dojde k rozpojení kontaktů a přerušení toku proudu do startéru, což způsobí odpojení bendixu od setrvačníku motoru.

Celý systém je uzavřen ve startovacím krytu, který chrání vnitřní komponenty před znečištěním a mechanickým poškozením. Toto pouzdro je obvykle vyrobeno z kovu, aby byla zajištěna trvanlivost a odolnost vůči náročným provozním podmínkám.

Alternátor.

Alternátor automobilu je zařízení složené z několika klíčových komponentů, které společně vyrábějí elektřinu a nabíjejí baterii vozidla. Jeho konstrukce zahrnuje rotor, stator, usměrňovací diody, regulátor napětí a kryt.

Rotor je ústřední součástí alternátoru a skládá se z hřídele, na které je navinuto vinutí tvořící elektromagnet. Když vinutím rotoru protéká proud, vytváří magnetické pole. Rotor se otáčí uvnitř statoru díky hnacímu řemenu připojenému ke klikovému hřídeli motoru.

Stator obklopuje rotor a skládá se z jádra tvořeného vrstvami tenkého ocelového plechu a vinutí navinutého kolem něj. Když se rotor otáčí, jeho magnetické pole protíná statorové vinutí a indukuje v něm střídavý proud (AC).

Usměrňovací diody jsou elektronické součástky, které převádějí střídavý proud na stejnosměrný. Alternátor obvykle obsahuje sadu šesti diod, které jsou spojeny do můstkového usměrňovače. Tyto diody umožňují průtok proudu pouze jedním směrem, což eliminuje oscilace střídavého proudu a dodává do elektrického systému vozidla a baterie konstantní proud.

Regulátor napětí je klíčovou součástí, která řídí úroveň výstupního napětí alternátoru. Jeho hlavní funkcí je udržovat konstantní výstupní napětí, obvykle kolem 14,4 V, bez ohledu na otáčky motoru a elektrické zatížení. Regulátor napětí monitoruje výstupní napětí a podle toho upravuje budicí proud rotoru, aby zajistil stabilní napětí.

Kryt alternátoru chrání vnitřní součásti před znečištěním a mechanickým poškozením. Obvykle je vyroben z hliníku, který zajišťuje pevnost a účinný odvod tepla. Skříň má také větrací otvory a ventilátor, které pomáhají chladit alternátor během provozu.

Když motor vozu běží, hnací řemen otáčí rotorem alternátoru a vytváří magnetické pole, které indukuje proud ve statorovém vinutí. Tento proud je pak usměrňován diodami a regulován regulátorem napětí, což umožňuje stabilní napájení elektrického systému vozidla a nabíjení akumulátoru.

Proces regenerace.

Startér.

Každý startér je v procesu regenerace rozebrán na části, které jsou následně vyčištěny. Všechny díly jsou důkladně vyčištěny, aby se odstranily nečistoty, olej, prach a další nečistoty. Kovové díly lze čistit chemickými nebo mechanickými prostředky, například pískováním. Čištění má zásadní význam pro zajištění správné funkce nových součástí v čistém prostředí. Dalším krokem je důkladné posouzení opotřebení a stavu všech součástí. Zvláštní pozornost je třeba věnovat stavu uhlíkových kartáčů, komutátoru, ložisek, rotorového a statorového vinutí a také bendixu a spínacího elektromagnetu. Všechny díly, které jsou poškozené, opotřebované nebo kritické pro správnou funkci startéru, se vymění za nové. Po sestavení se startér podrobí zkouškám pod zatížením, při nichž se ověří jeho provozní parametry. Vhodný technologický postup, kvalitní náhradní díly a závěrečná kontrola činnosti startéru zaručují jeho správnou funkci po montáži do vozidla.

Alternátor.

Každý alternátor je v procesu repasování rozebrán na díly, které jsou následně vyčištěny. Všechny díly jsou důkladně vyčištěny, aby se odstranily nečistoty, olej, prach a další nečistoty. Kovové díly lze čistit chemickými nebo mechanickými prostředky, například pískováním. Čištění má zásadní význam pro zajištění správné funkce nových součástí v čistém prostředí. Dalším krokem je důkladné posouzení opotřebení a stavu všech součástí. Opotřebované nebo poškozené díly se nahradí novými nebo repasovanými díly. Mezi typické součásti, které je třeba vyměnit, patří uhlíkové kartáče, kluzné kroužky, ložiska a usměrňovací diody. V případě poškození lze vyměnit také regulátor napětí. Usměrňovací diody a regulátor napětí se důkladně testují, aby se zajistila jejich správná funkce. Poškozené diody se vymění a regulátor napětí se zkontroluje, aby bylo zajištěno stabilní výstupní napětí. Sestavený alternátor se otestuje na zkušebním stole, aby se ověřila jeho funkčnost. Zkoušky mohou zahrnovat kontrolu výstupního napětí, nabíjecího proudu a stability provozu při různých rychlostech.

Příčiny a typy poškození.

Příznaky, které mohou indikovat vadný startér:

1. Na otočení klíčku nebo stisknutí tlačítka Start nereaguje.
2. Příliš nízké otáčky startéru, startér se "točí" pomaleji než obvykle.
3. Hluk při provozu startéru.
4. Problémy se startováním zahřátého motoru.
5. Nepravidelný výkon - někdy funguje, jindy ne.

Nejčastější poruchy startéru jsou:

1. Znečištění.
2. Přepětí.
3. Poškození nebo opotřebení mechanických částí.
4. Poškození nebo opotřebení elektrických součástí.
5. Koroze.
6. Přehřátí.

Příznaky, které mohou indikovat vadný alternátor:

1. Rozsvícení kontrolky nabíjení na přístrojové desce.
2. Neobvyklé zvuky vycházející z motorového prostoru.
3. Napěťové výkyvy v systému - ztlumení světel, problémy s provozem zařízení, jako je rádio nebo navigace.
4. Obtížné startování motoru z důvodu nedostatečného nebo žádného nabití akumulátoru.

Nejčastější závady alternátoru jsou:

1. Znečištění.
2. Koroze.
3. Poškození nebo opotřebení mechanických částí.
4. Poškození nebo opotřebení elektrických součástí.
5. Přepětí.