Słyszałem historię, że słaby akumulator samochodowy może zniszczyć alternator lub spowodować jego przedwczesną awarię.
Czy to prawda, czy też w dużej mierze fikcja?
Trudno jest odpowiedzieć na Twoje pytanie bez znajomości zasad działania alternatora.
Podstawy. Jeśli przybliżysz pole magnetyczne do zwoju drutu, elektrony w drucie zostaną wzbudzone i powstanie elektryczność. Ilość wytworzonej energii elektrycznej zależy od wielkości pola magnetycznego i jego prędkości. Im większe pole i im szybciej się porusza, tym więcej prądu powstaje. Również jeśli masz cewkę z drutu i przepuszczasz przez nią prąd, wytworzy ona pole magnetyczne.
Alternator składa się z 4 podstawowych elementów: wirnika, stojana, regulatora napięcia i prostownika mostkowego.
Cały system jest zaprojektowany do wykonywania dwóch czynności. Po pierwsze, napełnia akumulator po uruchomieniu silnika. Po drugie, dostarcza energię do reszty samochodu. Całość działa w ten sposób, że regulator napięcia wyczuwa napięcie w układzie i odpowiednio dostosowuje prąd wirnika. Na przykład, gdy włączone są światła przednie, stanowi to większe obciążenie i obniża napięcie w systemie. Regulator napięcia wyczuwa to i odpowiednio dostosowuje prąd wirnika. Następnie chcesz wyprzedzić kogoś na autostradzie i wciskasz pedał gazu. To przyspiesza silnik i napięcie w systemie wzrasta. Regulator napięcia obniża prąd wirnika, aby obniżyć napięcie w systemie. Ta zabawa w kotka i myszkę toczy się nieustannie w układzie ładowania.
Kiedy alternator ma określoną wydajność prądową, powiedzmy 100 amperów, wydajność ta jest przy 2000 obrotów na minutę. Alternator może komfortowo wytwarzać 100A przy 2000 RPM. Jest on zaprojektowany w ten sposób, ponieważ typowy rejs jest około 2000 RPM. Na biegu jałowym, wirnik obraca się wolniej i alternator nie jest w stanie zrobić to w pełni znamionowy prąd. Na biegu jałowym, to kiedy system ładowania może mieć problemy.
Akumulator to świnia. Akumulator pobiera cały prąd, jaki chce i nie mniej. Prąd, którego chce jest proporcjonalny do jego stanu naładowania. Rozładowany lub słaby akumulator jest bardzo głodny prądu.
Aby zebrać to wszystko razem, kiedy samochód ma słaby akumulator, będzie on potrzebował dużo prądu. Zapotrzebowanie akumulatora na prąd obniża napięcie w systemie, więc regulator napięcia kompensuje to wysyłając więcej prądu przez wirnik. Na biegu jałowym alternator nie jest w stanie wytworzyć potrzebnego prądu. Z tego powodu napięcie systemowe spada jeszcze bardziej, a regulator napięcia wysyła przez wirnik maksymalny prąd.
W tym stanie maksymalnego obciążenia i minimalnej prędkości obrotowej następuje zużycie. Przy minimalnej prędkości obrotowej minimalna ilość chłodzenia jest dostępna z wbudowanego wentylatora. Przy maksymalnym obciążeniu regulator napięcia przepuszcza maksymalną ilość prądu przez wirnik oraz szczotki i pierścienie ślizgowe. Szczotki i pierścienie ślizgowe nagrzewają się i bez dodatkowego chłodzenia przez wentylator zużywają się szybciej.
Jeśli obroty zostaną zwiększone do ponad 2000, sytuacja ulegnie poprawie, ponieważ dostępne będzie większe chłodzenie, a prąd przepływający przez wirnik zmniejszy się. To niestety przesuwa punkt zużycia ze szczotek na prostownik mostkowy, ponieważ teraz musi on prostować maksymalny prąd. Jest to jednak korzystniejsze, ponieważ prostownik mostkowy jest elementem półprzewodnikowym i jest znacznie mniej podatny na zużycie.
Absolutnie tak. Sprzedaję alternatory przez cały dzień, każdego dnia - i kiepski akumulator jest często główną przyczyną awarii alternatora.
Akumulator ze zwarciem spowoduje, że alternator będzie pracował na pełnej mocy przez dłuższy czas, jeśli nie bez przerwy - a one nie są do tego stworzone. Alternatory na całym świecie są tak skonstruowane, że dostarczają początkowo wysoki prąd, który następnie zmniejsza się w miarę uzupełniania prądu zużywanego do rozruchu pojazdu. Ciągła praca na pełnej mocy po prostu je przegrzewa i prostowniki zawodzą. *Jeżeli akumulator ma “otwarty obwód”, alternator albo w ogóle nie zacznie ładować, albo będzie się wahał od niskiego do wysokiego napięcia. Powoduje to przedwczesną (lub natychmiastową!) awarię regulatora.
Akumulator, który po prostu nie przyjmuje ładunku, niekoniecznie powoduje przedwczesną awarię alternatora, chyba że jest stale na niskim napięciu, w tym przypadku patrz sekcja “zwarcie” powyżej.
Mam nadzieję, że to pomoże?
*EDIT: Niektóre większe alternatory komercyjne i morskie są zaprojektowane do ciągłej pracy na pełnej mocy, ale nie odnoszę wrażenia, że o nich mówisz :) Przez 16 lat sprzedaży części do alternatorów nigdy nie słyszałem o zużywających się szczotkach i sprężynach ślizgowych oraz o przegrzewaniu się smaru w łożyskach od wysokiego prądu ładowania na biegu jałowym. Te problemy są powodowane przez inne problemy, które nie wchodzą w zakres tego pytania.
Akumulator, który ma wewnętrzne spięcie elektryczne, zazwyczaj jedna z płyt poluzowała się i dotyka sąsiedniej płyty, spowoduje, że alternator będzie pracował znacznie ciężej niż normalnie. To może skrócić żywotność alternatora. Ten stan jest zazwyczaj szybko wykryty, ponieważ akumulator nie będzie działał dobrze w tym przypadku.
Kiedy alternatory lub silniki pracują ciężej, wytwarzają więcej ciepła. Uszkodzenie alternatora w tym przypadku jest spowodowane przez ciepło. Izolacja na uzwojeniach wirnika może ulec uszkodzeniu. Smar w łożyskach może zostać przegrzany, aby wymienić tylko kilka problemów. Większość alternatorów jest zaprojektowana tak, aby produkować maksymalną moc znamionową tylko przez krótki czas. Projekt systemu przewiduje, że alternator będzie ładował akumulator przez mniej niż pięć minut, a następnie spadnie do poziomu ładowania poniżej 10% maksymalnej mocy znamionowej.
Aby alternator mógł działać, wymaga sprawnego akumulatora. Prąd z akumulatora jest wymagane do wymagane do zasilania cewki pola, które produkuje pole magnetyczne wymagane dla alternatora do produkcji energii. Alternator wysyła 5 amperogodzin przy około 3000 obrotów na minutę do akumulatora i bilans jego wyjścia idzie wszystkie inne systemy w samochodzie. Podstawową funkcją akumulatora samochodowego jest uruchomienie pojazdu. Po uruchomieniu następnie alternator przejmuje całkowicie. Wewnątrz alternatora znajduje się seria diod, które konwertują prąd zmienny na wyprostowany prąd stały. Czasami te diody zawodzą i przepuszczają prąd zmienny do regulatora, a następnie niszczą go. Akumulator działa jak kondensator o bardzo dużej pojemności. Jeśli przyłożony jest prąd stały, magazynuje on energię. Kiedy prąd zmienny jest stosowany do kondensatora równolegle działa jak zwarcie niszcząc regulator dalej i gotowanie uzwojenia cewki alternatora. Ma to również wpływ na potencjalne poważne zniszczenie baterii, jeśli nie zostanie naprawione.