Alternátory• Alternátor je točivý elektrický stroj, ktorý mení mechanickú

energiu na elektrickú. Ako alternátor, tak aj dynamo, patria do skupiny elektrodynamických zdrojov.

• Alternátor musí aj pri plnom zaťažení (svetlá, rádio, ventilácia) vyrobiť dostatok energie pre všetky spotrebiče a súčasne zabezpečiť dobíjanie akumulátora. Je poháňaný remeňom od remenice kľukového hriadeľa motora, k motoru je pevne priskrutkovaný pomocou príruby. Výhodou alternátora je schopnosť vyrábať napätie aj pri nízkych otáčkach motora, táto vlastnosť chýbala v minulosti používaným dynamám (Š 1000 MB).

Základné rozdelenie alternátorov

Podľa budenia• s budením jednosmerným prúdom -používajú sa najmä v

motorových vozidlách,• s budením permanentnými – trvalými magnetmi -ich výhodou

je veľmi jednoduchá konštrukcia a možnosť práce aj v značne prašnom prostredí, nevýhodou sú určité problémy s reguláciou.

Podľa počtu fáz• Jednofázové -používajú sa pre malé výkony a malé zmeny

zaťaženia, najmä u jednostopových vozidiel,• Trojfázové -predstavujú základný typ alternátorov pre všetky

druhy motorových vozidiel.

Ako to celé funguje?

• Jeden závit vodiča je otočne uložený v homogénnom magnetickom poli permanentného magnetu. Začiatok a koniec vodiča je spojený od seba odizolovanými krúžkami. Na krúžky dosadajú uhlíkové kontakty – kefy.

• Rovnomerným otáčaním závitu sa vo vodičoch indukuje napätie. Ak sa bude závit otáčať v naznačenom smere, bude sa v hornej časti závitu indukovať napätie v opačnom smere, než v spodnej časti. Je to spôsobené tým, že horná časť závitu pretína siločiary magnetického poľa z ľava do prava, ale spodná časť závitu pretína tie isté siločiary z prava do ľava.

• Výsledkom je vznik striedavého napätia sínusového priebehu. Ak budú v magnetickom poli umiestnené tri závity pootočené od seba o uhol 120°, výsledkom bude trojfázový striedavý prúd.

Konštrukcia alternátora

• V praxi je alternátor z konštrukčných dôvodov riešený opačne.

• Cievky, v ktorých sa indukuje napätie sú súčasťou statora a rotor tvorí permanentný alebo budený magnet. Prúd do rotora sa privádza pomocou dvoch medených krúžkov.

• Mimo alternátorov pre malé výkony (mopedy), sa používajú alternátory s trojfázovým vinutím. Trojfázové vinutie môže byť spojené do hviezdy, alebo do trojuholníka. Pri alternátoroch pre motorové vozidlá sa používa takmer výhradne zapojenie do hviezdy, pričom nulový bod nie je väčšinou vyvedený.

Konštrukcia alternátora

Výhody alternátora

• Alternátor s usmerňovačom možno navrhnúť tak, že akumulátor je nabíjaný aj pri behu aj voľnobehu. Hlavnou príčinou prečo alternátor môže nabíjať aj pri nižších otáčkach motora je, že alternátor možno navrhnúť na vyššiu obvodovú rýchlosť rotora a sprevodovať ho tzv. do rýchla

• Životnosť akumulátora nabíjaného alternátorom s usmerňovačom je dlhšia ako akumulátora nabíjaného dynamom.

• Alternátor je budený priamo z akumulátora ihneď po zapnutí zapaľovania.

Na obrázku je porovnávacia charakteristika predtým používaného dynama a dnešného alternátora, približne rovnakého výkonu I = f (n) pri konštantnom napätí. Dynamo nedáva pri 1000 ot/min. ešte žiadny prúd, ale alternátor dáva už 13 A.

• b) Takmer žiadna údržba. Väčšina alternátorov má síce krúžky a kefy, ale tými sa privádza do rotora len slabý budiaci prúd, takže ich opotrebovanie je veľmi malé.

• c) Jednoduchá regulácia. Pretože usmerňovač prepúšťa prúd len jedným smerom, odpadá spätný spínač. Odpadá aj regulácia prúdu. Prúd alternátora je obmedzený reaktanciou vinutia statora a nemôže prekročiť isté hodnoty. Reaktancia XG = 2π (pn/60) L statorového vinutia, tj. odpor pre priechod striedavého prúdu sa mení lineárne s otáčkami, a tak samočinne bez akéhokoľvek regulačného zásahu, s rastúcimi otáčkami rastie nielen indukované vnútorné napätie, ale aj vnútorná impedancia (zdanlivý odpor) alternátora.

• d) Prevádzková spoľahlivosť. Pretože prúd sa odoberá zo statora, odpadajú akékoľvek klzné kontakty, ktoré by sa opotrebovali, vyžadovali by údržbu a boli by zdrojom porúch. Možno voliť vyššie otáčky a tým vychádzajú malé rozmery. Konštrukcia je jednoduchá.

• e) Súprava alternátor – usmerňovač dáva prúd stále rovnakej polarity, nezávisle na zmysle otáčania (na zmysel otáčania je potrebné dbať iba v súvislosti s ventilátorom, ktorý je na hriadeli alternátora).

Nevýhody alternátora

• Istou nevýhodou je vznik prepätia pri náhlom odľahčení alternátora, ak nie je pripojený akumulátor. Potom dôjde k nebezpečnému zvýšeniu napätia, pretože pracovné vinutie alternátora má značnú indukčnosť. Toto zvýšené napätie môže poškodiť usmerňovacie diódy alternátora, alebo iné polovodičové súčiastky.

Zapojenie alternátora do obvodu