Alternatoare și demaroare

Istorie și aplicare.

Începători.

Demarorul auto este o componentă cheie a sistemului de pornire al unui vehicul, care permite pornirea motorului cu ardere internă. Istoria și dezvoltarea designului demarorului auto sunt strâns legate de evoluția automobilismului. În primele etape ale dezvoltării automobilelor, motoarele erau pornite manual cu ajutorul unei manivele. Aceasta era o soluție solicitantă din punct de vedere fizic și adesea periculoasă, deoarece motorul putea "sări", ceea ce putea duce la răniri. În 1896, inginerii au început să experimenteze diferite metode de pornire mecanică a motoarelor. Un exemplu este sistemul propus de Karl Benz, care folosea arcuri acționate de o manivelă. În 1911, Charles Kettering, inginer la General Motors, a inventat primul demaror electric pentru mașini. Invenția sa a fost utilizată pentru prima dată pe automobilul Cadillac în 1912. Acest demaror electric a revoluționat automobilismul prin eliminarea necesității unei manivele. În deceniile care au urmat, demaroarele electrice au devenit standard pe majoritatea automobilelor. Tehnologia demarorului a fost îmbunătățită în mod continuu, sporindu-se fiabilitatea și performanța. După cel de-al Doilea Război Mondial, odată cu dezvoltarea tehnologiei auto, demaroarele au devenit mai avansate și mai fiabile. În anii 2000, sistemele start-stop au fost introduse ca răspuns la cerințele tot mai mari privind eficiența consumului de combustibil și reducerea emisiilor. Aceste sisteme opresc automat motorul atunci când autovehiculul se oprește (de exemplu, la semafor) și îl repornesc atunci când șoferul apasă pedala de ambreiaj sau de accelerație. Acest lucru a necesitat dezvoltarea unor demaroare mai robuste și mai rapide. Demaroarele de astăzi fac parte din sisteme mai complexe de gestionare a energiei vehiculelor. Multe autovehicule moderne, în special cele hibride și electrice, utilizează alternative precum motoare electrice care acționează ca demaroare.

Alternatoare.

Alternatorul auto, o componentă cheie a sistemului electric al unui autovehicul, este responsabil pentru furnizarea de energie electrică și încărcarea bateriei. La începutul secolului al XX-lea, primele autovehicule foloseau alternatoare de curent continuu (CC), care transformau energia mecanică în energie electrică. Totuși, acestea erau mai puțin eficiente și aveau o capacitate limitată de a încărca bateria la turații reduse ale motorului. În anii 1920 și 1930, alternatoarele de curent continuu au fost îmbunătățite treptat, dar eficiența lor a rămas în continuare o problemă, în special în cazul vehiculelor care necesită mai multă energie electrică.

În anii 1950, odată cu creșterea cerințelor electrice ale vehiculelor, s-a început să se lucreze la surse de energie mai eficiente. Alternatoarele de curent alternativ (CA) au început să fie testate în automobile. Primele autovehicule de serie dotate cu alternatoare au apărut în anii 1960. Spre deosebire de generatoare, alternatoarele generează un curent alternativ, care este apoi convertit în curent continuu (CC) prin intermediul unor diode redresoare, permițând încărcarea mai eficientă a bateriei și alimentarea echipamentelor electrice din vehicul.

În anii 1970 și 1980, alternatoarele au devenit echipamente standard pe majoritatea autovehiculelor. Au fost aduse multe îmbunătățiri de proiectare, cum ar fi materiale magnetice mai bune, sisteme de răcire mai eficiente și regulatoare de tensiune mai precise. Alternatoarele de astăzi sunt mult mai avansate din punct de vedere tehnologic. Acestea utilizează microprocesoare pentru a controla cu precizie tensiunea și curentul de încărcare. Utilizarea materialelor moderne, cum ar fi magneții de neodim, permite alternatorului să fie mai eficient și de dimensiuni mai mici.

Vehiculele de astăzi sunt echipate cu sisteme inteligente de gestionare a energiei care optimizează performanța alternatorului în funcție de condițiile de funcționare. Aceste sisteme pot opri alternatorul în timpul accelerării pentru a reduce sarcina motorului și a îmbunătăți eficiența consumului de combustibil. În cazul autovehiculelor hibride și electrice, alternatoarele tradiționale sunt adesea înlocuite cu sisteme mai sofisticate de încărcare și gestionare a energiei. Vehiculele complet electrice nu au nevoie de alternatoare tradiționale, deoarece sistemele lor de alimentare se bazează pe baterii de tracțiune mari și pe sisteme avansate de conversie a energiei.

Construcție și principiu de funcționare.

Starter.

Demarorul unei mașini este un dispozitiv electromecanic complex care joacă un rol esențial în pornirea unui motor cu ardere internă. Acesta constă din mai multe componente de bază care lucrează împreună pentru a converti energia electrică în mișcare mecanică.

Componenta de bază a unui demaror este un motor electric de curent continuu (CC). În interiorul motorului se află perii de carbon care intră în contact cu comutatorul, permițând curentului să circule către înfășurările rotorului. Rotorul, partea rotativă a motorului, este înconjurat de un stator, care conține înfășurări sau magneți permanenți care generează un câmp magnetic. Atunci când curentul trece prin înfășurările rotorului, este generat un câmp magnetic care reacționează cu câmpul statorului, determinând rotorul să se rotească.

Demarorul conține, de asemenea, un mecanism de cuplare, numit bendix, care conectează demarorul la volanul motorului. Atunci când demarorul este activat, bendixul se deplasează pentru a se sincroniza cu volanul, permițând transmiterea cuplului de la demaror la arborele cotit al motorului. Atunci când motorul cu ardere internă este pornit, bendixul se dezactivează automat pentru a evita deteriorarea starterului.

O altă componentă importantă este comutatorul electromagnetic, cunoscut și sub denumirea de comutator automat. Acesta permite electricității să circule către motorul de pornire și să miște mecanismul de cuplare (bendix). Atunci când șoferul rotește cheia sau butonul de contact pentru a porni motorul, curentul de la baterie ajunge la solenoid. Acesta creează un câmp magnetic în bobină, care atrage un miez în mișcare din interiorul solenoidului. Această mișcare are două efecte cheie:

1. Tragerea miezului determină închiderea contactelor interne. Aceste contacte acționează ca un releu, permițând trecerea unui curent mare de la baterie la motorul de pornire. Motorul de pornire are nevoie de o cantitate mare de curent pentru a genera suficient cuplu pentru a roti arborele cotit al motorului cu ardere internă. Închiderea contactelor de către solenoidul activat permite acest flux de curent.
2. Mișcarea miezului mișcă mecanismul bendix, care se angrenează cu volanul motorului cu ardere internă. Bendixul este conectat la rotorul motorului de pornire și, atunci când solenoidul atrage miezul, bendixul se extinde, angrenând roata dințată cu volanul. Acest angrenaj permite transmiterea cuplului de la motorul de pornire la arborele cotit al motorului cu ardere internă, determinând pornirea acestuia.

Atunci când motorul cu combustie este pornit și cheia de contact este eliberată, curentul nu mai trece prin bobina comutatorului. Câmpul magnetic dispare și un arc trage miezul înapoi în poziția sa inițială. Acest lucru deconectează contactele, întrerupând fluxul de curent către motorul de pornire, ceea ce determină deconectarea bendixului de la volanul motorului.

Întregul sistem este închis într-o carcasă de pornire, care protejează componentele interne de murdărie și deteriorări mecanice. Această carcasă este de obicei fabricată din metal pentru a asigura durabilitatea și rezistența la condiții de funcționare dificile.

Alternator.

Un alternator auto este un dispozitiv format din mai multe componente cheie care lucrează împreună pentru a genera electricitate și a încărca bateria vehiculului. Construcția sa include un rotor, stator, diode redresoare, regulator de tensiune și carcasă.

Rotorul este componenta centrală a alternatorului și constă dintr-un arbore pe care sunt înfășurate bobinele pentru a forma un electromagnet. Atunci când curentul trece prin înfășurările rotorului, acesta creează un câmp magnetic. Rotorul se rotește în interiorul statorului datorită unei curele de transmisie conectată la arborele cotit al motorului.

Statorul înconjoară rotorul și constă dintr-un miez format din straturi de plăci subțiri de oțel și înfășurări în jurul acestuia. Atunci când rotorul se rotește, câmpul său magnetic traversează înfășurările statorului, inducând curent alternativ (CA) în acestea.

Diodele redresoare sunt componente electronice care transformă curentul alternativ în curent continuu (CC). Un alternator conține de obicei un set de șase diode care sunt conectate pentru a forma o punte redresoare. Aceste diode permit curentului să circule într-o singură direcție, ceea ce elimină oscilațiile de curent alternativ și furnizează un curent constant sistemului electric al vehiculului și bateriei.

Regulatorul de tensiune este o componentă cheie care controlează nivelul tensiunii de ieșire a alternatorului. Funcția sa principală este de a menține o tensiune de ieșire constantă, de obicei în jur de 14,4 V, indiferent de turația motorului și de sarcina electrică. Regulatorul de tensiune monitorizează tensiunea de ieșire și ajustează corespunzător curentul de excitație al rotorului pentru a asigura o tensiune stabilă.

Carcasa alternatorului protejează componentele interne de murdărie și deteriorări mecanice. Aceasta este de obicei fabricată din aluminiu, care asigură rezistență și disiparea eficientă a căldurii. Carcasa are, de asemenea, orificii de ventilație și un ventilator care ajută la răcirea alternatorului în timpul funcționării.

Când motorul mașinii funcționează, cureaua de transmisie rotește rotorul alternatorului, generând un câmp magnetic care induce un curent în înfășurările statorului. Acest curent este apoi redresat de diode și reglat de un regulator de tensiune, permițând alimentarea stabilă a sistemului electric al autovehiculului și încărcarea bateriei.

Procesul de remanufacturare.

Starter.

Fiecare demaror din procesul de recondiționare este dezasamblat în părți, care sunt apoi curățate. Toate piesele sunt curățate temeinic pentru a îndepărta murdăria, uleiul, praful și alți contaminanți. Piesele metalice pot fi curățate folosind substanțe chimice sau mijloace mecanice, cum ar fi sablarea. Curățarea este esențială pentru a se asigura că noile componente vor funcționa corect într-un mediu curat. Următorul pas este o evaluare completă a uzurii și a stării tuturor componentelor. Se acordă o atenție deosebită stării periilor de carbon, comutatorului, rulmenților, înfășurărilor rotorice și statorice, precum și bendixului și solenoidului de comutare. Toate piesele deteriorate, uzate sau esențiale pentru funcționarea corectă a demarorului sunt înlocuite cu piese noi. Odată asamblat, demarorul este supus unor teste în sarcină, în cadrul cărora sunt verificați parametrii săi de funcționare. Un proces tehnologic adecvat, piese de schimb de înaltă calitate și o verificare finală a performanțelor demarorului garantează funcționarea corectă a acestuia după instalarea în vehicul.

Alternator.

Fiecare alternator în procesul de remanufacturare este dezasamblat în părți, care sunt apoi curățate. Toate piesele sunt curățate temeinic pentru a îndepărta murdăria, uleiul, praful și alți contaminanți. Piesele metalice pot fi curățate folosind substanțe chimice sau mijloace mecanice, cum ar fi sablarea. Curățarea este esențială pentru a se asigura că noile componente vor funcționa corect într-un mediu curat. Următorul pas este o evaluare completă a uzurii și a stării tuturor componentelor. Piesele uzate sau deteriorate sunt înlocuite cu piese noi sau recondiționate. Componentele tipice care urmează să fie înlocuite includ perii de carbon, inele colectoare, rulmenți și diode redresoare. Regulatorul de tensiune poate fi, de asemenea, înlocuit dacă este deteriorat. Diodele redresoare și regulatorul de tensiune sunt testate temeinic pentru a se asigura funcționarea corectă. Diodele deteriorate sunt înlocuite, iar regulatorul de tensiune este verificat pentru a asigura o tensiune de ieșire stabilă. Alternatorul asamblat este testat pe un banc de încercare pentru a-i verifica funcționarea. Testele pot include verificarea tensiunii de ieșire, a curentului de încărcare și a stabilității funcționării la diferite viteze.

Cauze și tipuri de daune.

Simptome care pot indica un starter defect:

1. Nu răspunde la rotirea cheii sau la apăsarea butonului de pornire.
2. Turație prea mică a starterului, starterul "se învârte" mai încet decât de obicei.
3. Zgomot în timpul funcționării demarorului.
4. Probleme la pornirea unui motor încălzit.
5. Performanță neregulată - uneori funcționează, alteori nu.

Cele mai frecvente defecțiuni ale demarorului sunt:

1. Poluare.
2. Supratensiuni.
3. Deteriorarea sau uzura părților mecanice.
4. Deteriorarea sau uzura componentelor electrice.
5. Coroziune.
6. Supraîncălzire.

Simptome care pot indica un alternator defect:

1. Iluminarea indicatorului de încărcare de pe tabloul de bord.
2. Sunete neobișnuite provenite din compartimentul motorului.
3. Creșteri de tensiune în sistem - întunecarea luminilor, probleme cu funcționarea dispozitivelor precum radioul sau sistemul de navigație.
4. Dificultate la pornirea motorului din cauza încărcării insuficiente sau inexistente a bateriei.

Cele mai frecvente defecțiuni ale alternatorului sunt:

1. Poluare.
2. Coroziune.
3. Deteriorarea sau uzura părților mecanice.
4. Deteriorarea sau uzura componentelor electrice.
5. Supratensiuni.