Werking generator
Auto-alternator
Generator
De auto-alternator is een generator die gelijkspanning levert. De stabilisator en de gelijkrichter zitten ingebouwd in de alternator. Gelijkspanning is nodig om de batterij te kunnen opladen.
-

-

Auto alternator

Adverteren op deze site voor 20 € per maand
Adverteren op deze site voor 20€ per maand...
... en u krijgt een "organische" link naar uw site
Een alternator heeft minstens een B+ aansluiting (directe verbinding met de pluspool van de batterij) en een EXC aansluiting (verklikkerlampje "batterij laadt niet op"). De retourleiding (minpool) is via de behuizing.

Er worden soms andere benamingen gebruikt naargelang de alternator:

  • L (Lamp) in plaats van EXC
  • IG (ignition) naar het contact, om de regelaar te kunnen voeden zelfs al is de lamp defekt
  • B+ dikke draad naar de pluspool van de batterij
  • S (Sense) dunne draad naar de pluspool van de batterij (maakt een meer nauwkeurige meting van de batterijspanning mogelijk omdat de verliezen in de B+-leiding niet meetellen)
Een aanduiding EXC betekent meestal dat men te maken heeft met een oude alternator (of een dynamo).

Het verklikkerlichtje voor de alternator wordt gevoedt via het contactslot. De spanning komt van de batterij, gaat over de contactschakelaar en het lampje naar de EXC-connector van de alternator. De alternator bevat de regelelectronica om een correcte exciterstroom te leveren. Als de motor niet draait is de exciterstroom beperkt door de stroom die door het verklikkerlampje loopt.

De exciterstroom wordt overgebracht naar de rotor (veldwikkeling) door middel van een sleepring. De stator levert een driefasige wisselspanning zoals industrieele generatoren, maar de spanning is beperkt tot ongeveer 14V en geen 10.000V. De wisselspanning wordt gelijkgericht, laadt de batterij op en voedt de diverse stroomverbruikers. Er is geen wisselspanning uitgang.

Eenmaal dat de alternator stroom levert wordt die ook gelijkgericht door de hulpgelijkrichter die de exciterschakeling voedt. Er is nu 14V op beide kanten van het lampje dat nu dooft.

Als er een defekt optreed, dan wordt er geen spanning meer geproduceerd op de stator, er is dan ook geen gelijkrichting en dus ook geen spanning op de hulpgelijkrichter, waardoor het lampje oplicht.

De alternator kan geen stroom leveren als het verklikkerlampje defekt is. De veldwikkeling krijgt geen spanning en produceert dus ook geen magnetisch veld, waardoor de stator ook geen spanning levert. Als je geluk hebt heeft de rotor een kleine remanente magnetisatie. Door dit zwak magnetisch veld wordt er een kleine spanning opgewerkt in de stator. Deze spanning wordt gelijkgericht en voedt de exciterschakeling, waardoor er een stroom kan lopen in de veldwikkeling. Het magnetisch veld wordt dan verder opgebouwd tot de regeling (stabilisatie van de spanning) in werking treedt.

De regelaar dient enkel om de maximale spanning te beperken tot 14.4V (de maximale spanning van een loodbatterij). Deze maximale spanning hangt lichtjes af van de temperatuur: bij stijgende temperatuur wordt de laadspanning beperkt om de batterij niet te beschadigen.

De stroom wordt automatisch beperkt door de maximale flux die de veldwikkeling kan produceren. De alternator is zo gebouwd dat de snelheidsvariaties slechts een beperkte invloed hebben om de stroom die de alternator levert.

Moderne alternatoren gebruiken volgende gestandardiseerde aanduidingen:

  • B+ directe verbinding met de pluspool van de batterij
  • D+ hulpgelijkrichter voor de excitatiespanning. Het verklikkerlampje voor de laadcontrole wordt hier op aangesloten via het contact.
  • D- negatief van de bekrachtiging, normaal altijd aan de massa
  • DF bekrachtiging, deze aansluiting wordt niet meer naar buiten gevoerd in moderne alternatoren
  • W wisselspanning voor een toerenteller (wordt nauwelijks gebruikt)

Naast de driefasige gelijkrichting met tweemaal drie diodes zijn er nog twee extra diodes aangesloten op het sterpunt van de stroomwikkelingen. Daardoor bereikt men een vermogen die minstens 10% hoger is (gebruik van parasitaire oscillaties). De gebruikte vermogendiodes zijn van het zener type (30V bij 12V installaties), dergelijke diodes verdragen beter spanningspieken veroorzaakt door slechte contacten.

In tegenstelling met industrieele alternatoren (tweetraps) is de auto-alternator een eenvoudige (ééntraps) alternator (één rotor = veldwikkeling en één stator = stroomwikkeling). Dergelijke alternatoren hebben een sleepring nodig om de (zwakke) exciterstroom over te brengen naar de rotor.

Vrachtwagens hebben een gelijkaardige alternator, maar gebouwd om 24V te leveren. In bepaalde specifieke applikaties waar er een hoog vermogen nodig is (tourbussen en autobussen) gebruikt men een tweetraps alternator (brushless generator) die betrouwbaarder is omdat die geen sleepringen nodig heeft.

Motoren gebruiken geen alternator, maar een magneto bestaande uit een draaiende magneet en vaste stroomwikkelingen. Het verschil met een alternator i dat er geen bekrachtigingswikkeling is, het magnetisch veld wordt opgewekt door een magneet. De spanning hangt sterk af van het toerental en er is een regelaar nodig (schakelende voeding die de magnetospanning van 20 à 60V wisselspanning omzet in in een gestabiliseerde gelijkspanning). Een magneto heeft een eenvoudigere constructie en is dus lichter dan een alternator maar het rendement is wat lager. Een magneto levert een vermogen van maximaal 200W (ook beperkt door de regelaar).

Sinds de siliciumgelijkrichters op de markt zijn gekomen worden er geen dynamo's meer gemaakt. Deze dynamo's hadden talrijke nadelen:

  • de volledige stroom moet door de koolborstels lopen, die dus sneller verslijten
  • de dynamo moet losgekoppeld worden van de batterij als er geen stroom geleverd wordt om te vermijden dat de dynamo de batterij zou leeg trekken. Een dynamo die stroom krijgt gaat immers werken als een motor! Bij een alternator vermijden de diodes van de gelijkrichter dat de stroom zou terugvloeien.
  • het rendement is veel lager en de dynamo levert geen stroom als de motor stationair draait.
De noodzakelijk hulpschakelingen maken de dynamo minder betrouwbaar dan een alternator. Een alternator in door zijn constructie stroom-gelimiteerd ongeacht het toerental. De stator van een alternator heeft een hogere zelfinductie dan de rotor van een dynamo. De zelfinductie beperkt de stroom op een natuurlijke manier als het toerental stijgt. Een alternator heeft enkel een spanningsregelaar nodig, de maximale stroom wordt door de constructie van de alternator beperkt.

Aanpassing van de alternator om met een windmolen te werken

De exciterspanning van een auto-alternator wordt door de uitgangsspanning bepaald. De exciterspanning is maximaal totdat de nominale uitgangsspanning van de alternator bereikt is (14.4V). De maximale stroom die de alternator levert wordt automatisch beperkt door de constructie van de alternator: luchtspleet en zelf-inductie van de stator waardoor de maximale stroom beperkt wordt bij hoge motortoerentallen.

Bij een windmolen haalt men het meeste energie uit de wind als de belasting stijgt met de windsnelheid. Een auto-alternator is echter anders ontworpen en begint stroom te leveren vanaf een bepaalde motortoerental. Als er weinig wind is, is het niet mogelijk de alternator te laten draaien zodat er stroom geleverd wordt. De exciterstroom is hoger dan de stroom die de alternator levert en de batterij wordt daardoor ontladen. Het is zelfs zo dat de exciterstroom de windmolen in een bepaalde stand blokkeert.

Er mag geen exciterstroom zijn als de windmolen niet draait, en de exciterstroom moet stijgen met het toerental. De windmolen werkt als rem en beperkt de rotatiesnelheid. Als de maximale spanning bereikt wordt, dan moet het overmatig vermogen in een weerstand gedissipeerd worden en mag de exciterstroom niet verlaagd worden. De windmolen zou anders te snel gaan draaien.

Indien men een auto-alternator wenst te gebruiken, dan moet men zelf een exciterschakeling bouwen (en de bestaande schakeling uit de alternator halen). De exciterstroom kan geleverd worden door een schakeliende voeding met vrijloopdiode, waarbij de zelf-inductie van de veldwikkeling de stroom lineairiseert. Een schakelende voeding heeft een hoger rendement dan een lineaire voeding, en dat is belangrijk bij een windmolen.

De schakeling die hier getoond wordt kan gebruikt worden als de D+ (de hulpvoeding voor de bekrachtiging) niet verbonden wordt met B+ (pluspool van de batterij). Zo is er geen risico dat de batterij ontladen wordt via de regulator en de veldwikkeling als er weinig wind is. vanaf dat de windmolen begint te draaien wordt er een kleine spanning ontwikkeld op D+ en de bekrachtingingswikkeling krijgt stroom. Een elko van 2200µF/40V tussen D+ eb B- kan het rendement van de alternator verhogen. Indien D- aanwezig is, moet die verbonden worden met B-.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's

-