dynamo
En dynamo er en elektrisk generator - en trefase- generator er vanlig - som blir drevet av den interne forbrenningsmotoren til et belte. Generatoren leverer elektrisk strøm til forbrukeren og startbatteriet .
Navnet dynamo er historisk basert, siden kraftbatteriet etter karbidbelysningen bare matet kjøretøybelysningen med strøm. Magnetetenningen , som var vanlig den gangen, var uavhengig av dette. Siden motoren ble startet med håndsveiv i lang tid , var det ikke nødvendig med akkumulator.
Andre navn er generator ( Sveits og slavisk språkområde ), generator , kraftgenerator eller dynamo .
Mekanisk kjøring
Generatoren drives av den løpende motoren som en ekstraenhet eller av et hjul på kjøretøyet via et friksjonshjul . Stasjonen foregår i bilen og noen ganger i motorsykler, vanligvis med en beltedrift slik. B. Kilebånd eller kilebånd. Som vanlig med mange motorsykler og gassturbiner, kan dynamoen også kobles direkte til veivakselen i biler . Deres funksjon kan også kombineres med den fra start ( starteren generator , Dynastart ).
En kraftgenerator konverterer mekanisk energi til elektrisk energi (og varme), med den nødvendige mekaniske effekten tilnærmet proporsjonal med den elektriske effekten . Tap oppstår fra friksjon i lagrene, avhengig av utformingen på samleren eller glideringen . Betydelig i trefasegeneratorer er kobbertap i viklingene ( eksitasjonsvikling i rotoren og statorviklingene ), hysteresetap i statorlaminert kjerne og tap i likeretteren. I tillegg er det tap fra kjøleviften og i beltedriften.
Bilgeneratorer er ikke veldig effektive fordi de må være lette. Bare gjennom synkron retting kunne effektiviteten (under visse belastnings- og hastighetsforhold) økes til opptil 80%.
Generatorer med ladningsregulator
Ved lave hastigheter, for eksempel når motoren går på tomgang , synker den elektriske kraften som genereres av dynamoen. Hvis strømmen som kreves i kjøretøyet for forbrukere som er slått på, er høyere, blir forskjellen hentet fra bilens batteri. I motsatt tilfelle er bilens batteri ladet. For å holde utgangsspenningen stabil og dermed også for å forhindre at startbatteriet fra å bli overbelastet, må generatoren reguleres.
Med en konstant magnetfeltstyrke vil spenningen til dynamoen svinge sterkt med hastigheten og også med den tilkoblede belastningen. For å regulere spenningen styres magnetens styrke i rotoren i elektrisk eksiterte generatorer, nemlig via den elektriske strømmen som strømmer gjennom rotoren. En elektronisk ladning styreenhet (inntil 1970, elektromekaniske styringer med kontakter betjenes) sammenlikner den faktiske spenningen i den innebygde nettverk med en innebygget spenningsreferanse elektriske strømmen slik at kildesorteres ladespenning av den startbatteri blir opprettholdt. I 12 V-nettverket er dette rundt 13,8 ... 14,2 V. Eksiteringsstrømmen som kreves for dette er omvendt proporsjonal med hastigheten og endres bare litt under belastning. Videre beskytter kontrolleren generatoren mot overbelastning og kan kommunisere med motorstyringen i moderne kjøretøy, f.eks. B. for å varme opp motoren før full belastning, for å øke tomgangshastigheten om nødvendig eller for å regulere den med full gass til fordel for kjøretøyets drivkraft.
Med generatorer begeistret av permanente magneter (i mange motorsykler) holdes utgangsspenningen konstant i en kombinert likeretter / ladningsregulator . Tyristorer gjør det mulig, i likhet med en dimmer , å kontrollere innkoblingstiden i ledende retning slik at en mer eller mindre stor del av kraften som tilføres generatoren blir rettet og matet inn i det innebygde nettverket. Med denne typen konstruksjon må kontrolleren påvirke utgangseffekten til kraftgeneratoren, som er mye høyere enn eksitasjonskraften (over et bredt hastighetsområde), noe som bare ble mulig med fremkomsten av kraft halvledere. Fordelen med dette designet er at den fungerer uten glideringer eller samlere.
Uregulerte generatorer
På eldre motorsykler og sykler er det uregulerte, permanent begeistret vekselstrømsgeneratorer som driver forbrukere om bord. En viss spenningsstabilisering oppnås ved lekkasjeinduktansen til viklingen; Med økende hastigheter dannes en høyere seriemotstand i serie med forbrukeren på grunn av den økende frekvensen. Dette betyr at en såkalt "selvregulering" finner sted.
Når det gjelder motorsykler, kan rotoren med permanente magneter omfatte den interne statoren på en klokkeformet måte og samtidig bidra mer til svinghjulet. For å forsyne tenningssystemet kan en separat spole arrangeres i dynamoen, enten med en integrert høyspentvikling eller med en separat, ekstern tennspole.
arter
DC-generator
Fram til 1970-tallet var generatorer designet som likestrømsgeneratorer . I statoren danner de magnetiske spolene som eksitasjonsstrømmen strømmer gjennom, eksitasjonsfeltet der rotoren roterer og genererer vekselstrøm . Dette korrigeres av samleren som er anordnet på rotorakselen og avledes via kullbørster . Ulempen her er at karbonbørstene må overføre generatorens fulle utgangsstrøm og derfor slites relativt tungt. I tillegg, på grunn av samleren og sentrifugalkreftene som virker på lamellene, er den maksimalt tillatte hastigheten til en likestrømsgenerator lavere enn en trefasegenerator. På grunn av det lavere overføringsforholdet til kjøringen fra kjøretøyets motor, er konsekvensen at betydelig elektrisk kraft bare produseres ved høyere motorhastighet. Under ugunstige driftsforhold med et stort antall elektriske forbrukere på og ofte lave hastigheter førte dette til at bilbatteriet ble utladet.
Fordelen med likestrømsgeneratoren er at ingen ytterligere utbedring av den genererte spenningen er nødvendig. Før tilgjengeligheten av høytytende halvlederdioder var dette avgjørende for deres bruk i kjøretøykonstruksjon. I tillegg kan den brukes som motor for start uten kontrollelektronikk ( "Dynastart" ). I dette tilfellet er den direkte koblet til motoren eller turbinakselen.
DC-generatorer var dominerende i biler, lastebiler og busser til slutten av 1960-tallet. I dag kan de fremdeles bli funnet som en startgenerator i flyturbiner, små gassturbiner og i noen hybridbiler.
Vekselstrømsgenerator
Noen bilprodusenter som B. Citroën i 2CV utstyrte kjøretøyene med generatorer .
Tre-fase generator
Trefasegeneratorer har blitt brukt som generatorer siden 1970-tallet . Claw pole generatorer brukes til dette i dag . Sammenlignet med likestrømsversjonen er rotorens og statorens funksjoner omvendt: Excitasjonsfeltet genereres av rotoren og induserer trefaset vekselspenning i statorens spoler , som er tilgjengelig for det innebygde elektriske systemet etter utbedring.
Likeretter
Den genererte trefasede vekselstrømmen av strømledningen som er rektifisert , som vanligvis er integrert i generatoren. Siden rundt 1990-tallet har trefasegeneratorer blitt beskyttet mot overspenning av interne Zener-dioder ( lastdump ). Eldre versjoner uten denne beskyttelsen måtte alltid kobles til bilens batteri når motoren gikk for å forhindre skade på likeretterdioder og kjøretøyet. Bakgrunnen for dette er at kontrolleren ikke kan regulere raske, høye belastningsendringer på grunn av den høye induktansen til feltviklingen og lekkasjeinduktansen til generatorviklingene. Startbatteriet fungerer som en buffer for å absorbere spenningssvingninger. Likevel må bilelektronikk tåle overspenninger på rundt 40 V.
Spredning av strømsvikt
Generatoren har tap - en del av den mekaniske drivkraften blir omgjort til varme. Hvis det ikke er tilstrekkelig varmespredning, vil generatoren overopphetes og ødelegges som et resultat.
Aktiv luftkjøling brukes til å spre strømtapet, og noen generatorer har også vannkjøling (f.eks. Mercedes-Benz W210 ). Viftehjulet er plassert på generatorakselen, enten utenfor mellom remskiven og generatoren, eller i tilfelle den såkalte kompakte generatoren i selve huset på begge sider av statoren.
Permanent magnetrotordesign
Denne typen konstruksjon forekommer i mange motorsykler. I stedet for spiralviklingene brukes permanente magneter her til eksitasjon. Statorspolene er koblet i tre faser, og bare 3 linjer fører ut av huset. Kontrolleren er installert eksternt. Fordelen i forhold til den vanlige trefasegeneratoren er utelatelse av glideringer. Reguleringen skjer ofte ved periodevis kortslutning av statorspolene. Dette resulterer i høye strømtap. Det skyldes spenningsfall over effektiv motstand og strøm. På motorsykler kjører disse generatorene ofte i et oljebad, noe som gir bedre kjøling.
Rotordesign som en elektromagnet
Her tilføres magnetiseringsstrømmen via to glatte ringer , dens nivå og dermed reguleres spenningen indusert i den stasjonære statoren . Excitasjonsstrømmen er betydelig mindre enn utgangsstrømmen til generatoren, noe som tillater mindre dimensjoner av nødvendige kullbørster og resulterer i lengre levetid. I tillegg er et høyere hastighetsnivå mulig sammenlignet med samleren til en likestrømsgenerator, og det er derfor betydelig elektrisk kraft er tilgjengelig selv ved tomgang på drivmotoren. Det kreves også betydelig mindre installasjonsplass enn for en DC-generator med sammenlignbar effekt.
Ladekontrollampe på trefasegeneratoren
Ladelampen har to oppgaver:
- Indikasjon om at generatoren fungerer korrekt
- Ekstern eksitasjon av generatoren i oppstartsfasen
Normalt (i tilfelle av et motorkjøretøy) lyser ladelampen når motoren er stoppet og tenningen er slått på og slukker ved lav hastighet på enheten, senest etter en engangs, kort økning i hastighet fra tomgang, da det ikke lenger er noen spenningsforskjell på lampen. Enhver annen oppførsel indikerer mangler i generatoren (likeretter, karbon, regulator) eller en defekt i lampen, forutsatt at batteriet om bord ikke er utladet. Den langt viktigere funksjonen til lampen er passering eller tilførsel av magnetiseringsstrømmen. Når generatoren står stille, er det ikke noe magnetfelt i den strømløse generatoren. Siden dette er nødvendig for generering av elektrisitet, må rotoren forsynes med strøm slik at det kan bygge seg opp et felt i den. Dette strømmer fra terminal 15 (tenning pluss) via ladelampen gjennom generatorviklingen via bakken (terminal 31), tilbake til batteriet (minus) og er begrenset til rundt 300 mA av glødelampen (4 W) (uten lampe, 2 til 5 A vil strømme). Når rotoren roterer, induseres en spenning i statorviklingen; den tilgjengelige strømmen tar over en mindre del (over 2 til 5 A, avhengig av hastighet), styrt av ladestyringen, tilførselen av rotorens eksiteringsvikling og kan tas for den største delen som nyttig strøm ved utgangen terminaler (B +). Hvis ladelampen er defekt eller det ikke er noe batteri / den er utladet, kan ingen ekstern eksitasjon finne sted, så det genereres ingen spenning selv når generatoren går. Det er også grunnen til at du ikke kan skyve et kjøretøy med et helt utladet batteri. Hos eldre generatorer kan det ha dannet seg et svakt permanent magnetfelt i rotoren i løpet av dens levetid, som også eksisterer uten at spenning påføres. Slike maskiner kan også starte uten en ladekontrollampe og levere strøm under drift. Dette er imidlertid en utilsiktet effekt, og det kan ikke antas at en generator kan settes i drift uten en ladelampe eller uten ekstern eksitasjon. Med likestrømsgeneratorer er imidlertid ikke selveksitasjon uvanlig, siden der induksjonsspenningen ikke trenger å overvinne forspenningen til likeretterdioder før den kan bidra til ytterligere eksitasjon.
Ladestyringsregulator
- Se hovedartikkel: Ladekontrollere
Kretsskjemaene viser en "positiv regulering" (koblingstransistoren er i linjen fra D + til plussbørsten) bryteregulator. I tillegg er det også såkalte "negative regulerende" bytteregulatorer.
Ladekontrolleren har følgende oppgaver
- Regulering av spenningen som genereres av generatoren
- Beskyttelse mot overbelastning på grunn av overdreven utgangsstrøm (for likestrømsgeneratorer)
- Beskyttelse mot motstrøm
Elektrisk strøm
Generatorens maksimale utgangseffekt har økt jevnt og er nå mer enn 3 kW i mange biler . Dette tilsvarer en strøm på over 250 A for et 12 V ombord nettverk og mer enn 125 A for et 24 V ombord nettverk (lastebil). Denne utgangen er nødvendig fordi mange ekstra enheter må leveres, f.eks. klimaanleggkompressorer og varmeovner, men også enheter av moderne motorer som diesel høytrykkspumper, elektriske oljepumper eller magnetiske injeksjonsventiler. Alternatorer er nå tilgjengelige opptil 600A (luftkjølt) eller 1000A (oljekjølt).
Terminalbetegnelser
Koblingene til dynamoen i motorvogner har følgende navn eller terminalbetegnelser . Generatoren / ladekontrollerenheten har minst følgende tre terminaler:
- B + batteri pluss, terminal 30 (positiv ladestrømutgang)
- B− batteri minus, også terminal 31 (jord eller felles negativ referansepotensial)
- D + Dynamo Plus, terminal 61 (ladelampe eller positiv pol koblet til med tenningen)
D + -tilkoblingen trenger ikke nødvendigvis å være koblet til for at dynamoen skal fungere, da en liten permanentmagnet i rotoren eller den gjenværende magnetiseringen ofte sørger for at generatoren begynner å fungere.
Generatorer med eksterne kontrollere eller eldre maskiner har også følgende tilkoblingsbetegnelser:
- D− Dynamo Minus (separer eventuelt negativ linje for mer nøyaktig spenningsmåling på batteriet)
- DF Dynamo-felt (tilkobling av magnetiseringsfeltviklingen)
DF1 (dynamofelt 1) og DF2 (dynamofelt 2) eller J og K er feltviklingsforbindelser som fører ut flytende.
Terminal W brukes til å koble til et turteller og leverer en vekselspenning direkte fra statorviklingen for frekvensmåling (nødvendig for dieselbiler fordi det ikke er noen tenningspulser).
Se også
- Ved hjelp av Rombach-kretsen kan en magnetiseringsstrøm alltid strømme gjennom feltspolen ( eksitasjonsvikling ) selv når systemet står stille , for eksempel når en generator for generering av elektrisitet i en vindgenerator holdes permanent i beredskap.
litteratur
Bøker
- Jürgen Kasedorf, Richard Koch: Servicegrunnlag for elektriske kjøretøy. 14. reviderte utgave. Vogel, Würzburg 2001, ISBN 3-8023-1881-1 .
- Rudolf Hüppen, Dieter Korp: Elektrisk bil - alle typer. Motorbuchverlag, Stuttgart 1968, ISBN 3-87943-059-4 .
brosjyrer
- Bosch teknisk orientering om generatorer. Robert Bosch GmbH, Stuttgart, VDT-UBE 301/1 De (1.80).
- Bosch teknisk instruksjon for kretssymboler og kretsskjemaer for kjøretøyelektronikk. Robert Bosch GmbH, Stuttgart, VDT-UBE 001/10.
weblenker
Individuelle bevis
- ↑ https://de.bosch-automotive.com/de/parts_and_accessories/motor_and_sytems/starters_alternators_1/alternators_for_cars_1/starters_alternators_alternators Melding fra Bosch på deres nettside, åpnet 21. oktober 2017
- ↑ http://nippon-classic.de/ratgeber/tipps-tricks/funktionsweise-der-lichtmaschine-am-motorrad/ Jens Schultze: Alternatorer med en rotor som en permanent magnet , åpnet 20. oktober 2017
- ↑ http://www.power-trax.de/produkte/alternators/alternators.htm
- ↑ Christian Kuhtz (red.): Ideer i stedet for avfall - Utgave 2 Vindkraft - ja takk! , Forlagsideer i stedet for avfall, Kiel 2011, ISBN 3924038457