Alternatori i starteri

Podrijetlo i primjena.

Početnici.

Automobilski starter ključni je element sustava za pokretanje vozila, koji omogućuje pokretanje motora s unutarnjim izgaranjem. Povijest i razvoj dizajna autopokretača usko su povezani s evolucijom automobilske industrije. U početnoj fazi razvoja automobila motori su se pokretali ručno pomoću ručice. Riječ je o rješenju koje je zahtijevalo dosta fizičkog napora, a često je bilo i opasno jer se motor mogao "odbaciti", što je moglo dovesti do ozljeda. Godine 1896. inženjeri su počeli eksperimentirati s različitim metodama mehaničkog pokretanja motora. Primjer je sustav koji je predložio Karl Benz, koji je koristio opruge pokretane ručlicom. Godine 1911. Charles Kettering, inženjer General Motorsa, izumio je prvi elektropokretač automobila. Njegov je izum prvi put korišten u automobilu Cadillac 1912. godine. Ovaj električni starter napravio je revoluciju u automobilizmu eliminirajući potrebu za ručlicom. U sljedećim desetljećima električni pokretači postali su standard u većini automobila. Starter tehnologije se kontinuirano poboljšavaju, poboljšavajući njihovu pouzdanost i performanse. Nakon Drugog svjetskog rata, kako se automobilska tehnologija razvijala, elektropokretači su postajali sve napredniji i pouzdaniji. U 2000-ima su start-stop sustavi uvedeni kao odgovor na sve veće zahtjeve za učinkovitom potrošnjom goriva i smanjenjem emisija. Ovi sustavi automatski gase motor kada se automobil zaustavi (npr. na semaforu) i ponovno ga pokreću kada vozač pritisne papučicu spojke ili gasa. To je zahtijevalo razvoj izdržljivijih i bržih srčanih stimulatora. Suvremeni starteri dio su složenijih sustava upravljanja energijom u vozilima. Mnogi moderni automobili, posebno hibridni i električni, koriste alternativna rješenja, poput elektromotora koji djeluju kao pokretači.

Alternatori.

Automobilski alternator, ključni element električnog sustava vozila, odgovoran je za opskrbu električnom energijom i punjenje baterije. Početkom 20. stoljeća prvi su automobili koristili generatore istosmjerne struje (DC), koji su mehaničku energiju pretvarali u električnu. Međutim, bili su manje učinkoviti i imali su ograničenu mogućnost punjenja baterije pri niskim brzinama motora. Tijekom 1920-ih i 1930-ih, DC generatori su postupno poboljšani, ali je njihova učinkovitost ostala problem, posebno u vozilima koja zahtijevaju više električne energije.

U 1950-ima, sa sve većim električnim zahtjevima vozila, počeo je rad na učinkovitijim izvorima energije. Alternatori na izmjeničnu struju (AC) počeli su se testirati u automobilima. Prvi masovno proizvedeni automobili s alternatorom pojavili su se 1960-ih. Alternatori, za razliku od generatora, generiraju izmjeničnu struju koja se zatim pomoću ispravljačkih dioda pretvara u istosmjernu struju (DC), što omogućuje učinkovitije punjenje akumulatora i napajanje električnih uređaja u vozilu.

U 1970-im i 1980-im godinama alternatori su postali standardna oprema u većini automobila. Učinjena su mnoga poboljšanja dizajna, kao što su bolji magnetski materijali, učinkovitiji sustavi hlađenja i precizniji regulatori napona. Moderni alternatori su tehnološki mnogo napredniji. Koriste mikroprocesore za preciznu kontrolu napona i struje punjenja. Korištenje modernih materijala, kao što su neodimijski magneti, omogućuje povećanu učinkovitost i smanjenu veličinu alternatora.

Moderna vozila opremljena su inteligentnim sustavima upravljanja energijom koji optimiziraju rad alternatora ovisno o uvjetima rada. Ovi sustavi mogu isključiti alternator tijekom ubrzavanja kako bi smanjili opterećenje motora i poboljšali učinkovitost goriva. U hibridnim i električnim automobilima tradicionalni se alternatori često zamjenjuju naprednijim sustavima punjenja i upravljanja energijom. Potpuno električna vozila ne trebaju tradicionalne alternatore jer se njihovi sustavi napajanja oslanjaju na velike vučne baterije i napredne sustave za pretvorbu energije.

Konstrukcija i princip rada.

Starter.

Automobilski starter je složen elektromehanički uređaj koji ima ključnu ulogu u pokretanju motora s unutarnjim izgaranjem. Sastoji se od nekoliko osnovnih komponenti koje zajedno pretvaraju električnu energiju u mehaničko kretanje.

Osnovni element startera je elektromotor istosmjerne struje (DC). Unutar motora nalaze se karbonske četkice koje su u kontaktu s komutatorom, omogućujući protok struje do namota rotora. Rotor, rotirajući dio motora, okružen je statorom koji sadrži namote ili trajne magnete koji stvaraju magnetsko polje. Kada struja teče kroz namote rotora, stvara se magnetsko polje koje reagira s poljem statora, uzrokujući rotaciju rotora.

Starter također ima mehanizam za spajanje nazvan bendix, koji povezuje starter sa zamašnjakom motora. Kada se starter aktivira, bendix se pomiče kako bi uključio zamašnjak, što omogućuje prijenos okretnog momenta sa startera na radilicu motora. Kada se motor s unutarnjim izgaranjem pokrene, bendix se automatski odvaja kako bi se izbjeglo oštećenje elektropokretača.

Drugi važan element je elektromagnetski prekidač, također poznat kao automatski prekidač. Omogućuje protok električne struje do elektropokretača i pomicanje spojnog mehanizma (bendix). Kada vozač okrene ključ ili gumb za pokretanje motora, struja iz akumulatora teče u svitak solenoida. Kao rezultat toga, u zavojnici se stvara magnetsko polje koje privlači pokretnu jezgru unutar solenoida. Ovaj potez ima dva ključna učinka:

1. Povlačenje jezgre uzrokuje zatvaranje unutarnjih kontakata. Ovi kontakti djeluju kao relej, omogućujući protok velike struje od akumulatora do elektropokretača. Starteru je potrebna velika količina struje kako bi mogao generirati dovoljan okretni moment za okretanje koljenastog vratila motora s unutarnjim izgaranjem. Zatvaranje kontakata pomoću elektromagneta pod naponom omogućuje protok te struje.
2. Kretanje jezgre pokreće bendix mehanizam, koji se zahvaća sa zamašnjakom motora s unutarnjim izgaranjem. Bendix je spojen na rotor elektropokretača i kada solenoid privuče jezgru, bendix se produžuje, zahvaćajući zupčanik sa zamašnjakom. Ovaj zahvat omogućuje prijenos okretnog momenta s motora startera na radilicu motora s unutarnjim izgaranjem, što uzrokuje njegovo pokretanje.

Nakon pokretanja motora s unutarnjim izgaranjem i otpuštanja ključa u bravi za paljenje, struja prestaje teći do svitka prekidača. Magnetsko polje nestaje i opruga povlači jezgru natrag u prvobitni položaj. Ovo odvaja kontakte, prekidajući protok struje prema elektropokretaču uzrokujući odvajanje bendixa od zamašnjaka motora.

Cijeli sustav je zatvoren u kućište startera, koje štiti unutarnje komponente od onečišćenja i mehaničkih oštećenja. Ovo kućište obično je izrađeno od metala, što osigurava trajnost i otpornost na teške radne uvjete.

Alternator.

Automobilski alternator je uređaj sastavljen od nekoliko ključnih komponenti koje zajedno proizvode električnu energiju i pune akumulator vozila. Njegova struktura uključuje rotor, stator, ispravljačke diode, regulator napona i kućište.

Rotor je središnji element alternatora i sastoji se od osovine na koju su namotani namoti koji tvore elektromagnet. Kada struja teče kroz namote rotora, stvara se magnetsko polje. Rotor se okreće unutar statora zahvaljujući pogonskom remenu povezanom s radilicom motora.

Stator okružuje rotor i sastoji se od jezgre izrađene od slojeva tankog čeličnog lima i namota namotanih oko njega. Kako se rotor okreće, njegovo magnetsko polje presijeca namote statora, inducirajući u njima izmjeničnu struju (AC).

Ispravljačke diode su elektroničke komponente koje pretvaraju izmjeničnu struju u istosmjernu (DC). Alternator obično sadrži set od šest dioda koje su spojene u mosni ispravljač. Ove diode dopuštaju protok struje samo u jednom smjeru, eliminirajući AC oscilacije i osiguravajući stalnu struju električnom sustavu i akumulatoru vozila.

Regulator napona je ključna komponenta koja kontrolira razinu izlaznog napona alternatora. Njegova glavna funkcija je održavanje konstantnog izlaznog napona, obično oko 14,4 V, bez obzira na brzinu motora i električno opterećenje. Regulator napona prati izlazni napon i prema tome prilagođava struju pobude rotora kako bi se osigurao stabilan napon.

Kućište alternatora štiti unutarnje komponente od onečišćenja i mehaničkih oštećenja. Obično je izrađen od aluminija, što osigurava trajnost i učinkovito odvođenje topline. Kućište također ima otvore za ventilaciju i ventilator koji pomaže u hlađenju alternatora dok radi.

Kad motor automobila radi, pogonski remen okreće rotor alternatora, stvarajući magnetsko polje koje inducira struju u namotima statora. Ta se struja zatim ispravlja diodama i regulira regulatorom napona, čime se omogućuje stabilno napajanje električnog sustava vozila i punjenje baterije.

Proces regeneracije.

Starter.

Tijekom procesa regeneracije svaki se starter rastavlja na dijelove koji se zatim čiste. Svi dijelovi su temeljito očišćeni kako bi se uklonila prljavština, ulje, prašina i druga onečišćenja. Metalni dijelovi mogu se čistiti kemijskim ili mehaničkim sredstvima kao što je pjeskarenje. Čišćenje je ključno kako bi se osiguralo ispravno funkcioniranje novih komponenti u čistom okruženju. Sljedeći korak je temeljita procjena istrošenosti i tehničkog stanja svih komponenti. Posebna se pažnja posvećuje stanju karbonskih četkica, komutatora, ležajeva, namota rotora i statora, kao i bendixa i sklopnog solenoida. Svi dijelovi koji su oštećeni, istrošeni ili ključni za ispravan rad startera mijenjaju se novima. Nakon sastavljanja, starter se podvrgava testovima opterećenja kako bi se potvrdili njegovi radni parametri. Odgovarajući tehnološki proces, kvalitetni rezervni dijelovi i završna provjera radnih parametara startera jamče njegov ispravan rad nakon ugradnje u vozilo.

Alternator.

Tijekom procesa regeneracije svaki alternator se rastavlja na dijelove koji se zatim čiste. Svi dijelovi su temeljito očišćeni kako bi se uklonila prljavština, ulje, prašina i druga onečišćenja. Metalni dijelovi mogu se čistiti kemijskim ili mehaničkim sredstvima kao što je pjeskarenje. Čišćenje je ključno kako bi se osiguralo ispravno funkcioniranje novih komponenti u čistom okruženju. Sljedeći korak je temeljita procjena istrošenosti i tehničkog stanja svih komponenti. Istrošeni ili oštećeni dijelovi zamjenjuju se novim ili regeneriranim. Tipične komponente koje treba zamijeniti su ugljene četkice, klizni prstenovi, ležajevi i ispravljačke diode. Regulator napona također se može zamijeniti ako je oštećen. Ispravljačke diode i regulator napona temeljito su testirani na pravilan rad. Oštećene diode se mijenjaju i regulator napona se provjerava kako bi se osigurao stabilan izlazni napon. Sastavljeni alternator testira se na ispitnom stolu kako bi se provjerila njegova učinkovitost. Testovi mogu uključivati provjeru izlaznog napona, struje punjenja i radne stabilnosti pri različitim brzinama vrtnje.

Uzroci i vrste oštećenja.

Simptomi koji mogu ukazivati na oštećenje startera:

1. Nema reakcije na okretanje ključa ili pritisak gumba za pokretanje.
2. Brzina elektropokretača preniska, starter se okreće sporije nego inače.
3. Buka pri pokretanju startera.
4. Problemi s pokretanjem toplog motora.
5. Nepravilan rad – nekad radi, nekad ne radi.

Najčešća oštećenja startera su:

1. Onečišćenje.
2. Prenaponi.
3. Oštećenje ili istrošenost mehaničkih dijelova.
4. Oštećenje ili istrošenost električnih dijelova.
5. korozija.
6. Pregrijavanje.

Simptomi koji mogu ukazivati na oštećenje alternatora:

1. Na kontrolnoj ploči svijetli žaruljica za punjenje.
2. Neobični zvukovi koji dolaze iz prostora motora.
3. Udari napona u instalacijama - zatamnjenje svjetla, problemi u radu uređaja poput radija ili navigacije.
4. Poteškoće s pokretanjem motora zbog slabog ili nikakvog punjenja akumulatora.

Najčešća oštećenja alternatora su:

1. Onečišćenje.
2. korozija.
3. Oštećenje ili istrošenost mehaničkih dijelova.
4. Oštećenje ili istrošenost električnih dijelova.
5. Prenaponi.