Alternatorul

Alternatorul Realizat de: Catalina Negritas Lea MacelarOpris Rebeca Ficut FlorinaTaut Larisa

ALternatorulAlternatorul este o main electric de curent alternativ, trifazat. Acesta este antrenat de motorul termic prin intermediul curelei de accesorii. n funcie de sistemele electronice din dotarea unui automobilul, consumul de energie electric maxim poate ajunge la valori de 1.7 2 kW. Alternatorul trebuie s fie capabil s produc acest energie i n plus s ncarce bateria de acumulatori. Majoritatea automobilelor moderne sunt echipate cu alternatoare cu rotor cu poli n form de gheare. Rotorul produce un cmp magnetic alternant care induce n statorul alternatorului un curent electric sinusoidal.

Cerinele ce se impun alternatorului sunt:-s produc energia electric necesar alimentrii tuturor consumatorilor electrici de la bordul automobilului-s produc energia electric necesar ncrcrii bateriei de acumulator, indiferent de consumul de energie al sistemelor electrice a automobilului-s produc energia electric necesar indiferent de turaia de funcionare a motorului termic.-s genereze o tensiune electric constant indiferent de regimul de funcionare al motorului-s aib un raport putere/mas ct mai mic-s fie fiabil, s funcioneze fr zgomot i s reziste la contaminri-s nu necesite ntreinere

Fluxul de energie electric la pornirea motorului i n timpul funcionrii acestuia

Alternator auto seciune

1.carcas (mas)2.stator3.rotor4.regulator de tensiune5.rulment6.inele colectoare7.punte redresoare cu diode8.ventilator posterior9.ventilator anterior10.rulment

Statorul Statorul este compus din tole metalice peste care sunt nfurate conductori din cupru care reprezint cele 3 faze ale alternatorului (A, B i C). nfurrile celor trei faze ale statorului sunt conectate n stea, fiecare faz avnd un fir de legtur cu puntea redresoare. Pentru a produce tensiune electric n nfurrile statorului este nevoie de un cmp magnetic rotitor. Acest cmp magnetic este produs de rotor. Poziionat pe un arbore, rotorul conine o nfurate rotoric i o pereche de poli n form de gheare. Fiecare pereche de gheare succesive formeaz doi magnei apareni (N-S) care genereaz un cmp magnetic. Pentru a avea un randament superior rotorul conine de la 12 pn la 16 poli.

Alternatorul auto rotorul (poli n form de gheare) nfurarea rotorului este alimentat cu energie electric prin intermediul unor inele colectoare. Acestea sunt din bronz i sunt n contact cu dou perii din grafit. n funcie de tensiunea de alimentare a rotorului se variaz intensitatea cmpului magnetic i implicit a tensiune electrice produse de alternator.

Generarea curentului electric trifazat la un alternator auto Principiul de funcionare este relativ simplu. Cmpul magnetic generat de rotor va produce pe fiecare faz a statorului un curent electric sinusoidal. n animaia de mai sus, pentru a nelege modul de funcionare, rotorul este reprezentat cu 2 poli (N-S) iar statorul cu doar 3 nfurri. n realitate, pentru creterea randamentului alternatorului, rotorul conine minim 12 poli iar statorul are nfurri multiple ce alterneaz ntre cele 3 faze (A, B i C).

Curentul electric produc de nfurrile statorului alternatoruluiAlternatorul, fiind o main electric de curent alternativ, are randament ridicat. Problema este c bateria are nevoie de curent continuu pentru a putea fi ncrcat. De asemenea toi consumatorii electrici ai automobilului sunt de curent continuu. Trecerea de la curent alternativ la curent continuu se face utiliznd o punte redresoare cu diode.

Punte redresoare pentru alternator Puntea redresoare conine 6 diode integrate ntr-un radiator de aluminiu. Pentru fiecare faz a alternatorului sunt utilizate cte 2 diode pentru a transforma curentul alternativ n curent electric. De asemenea puntea redresoare cu diode mai are rolul s blocheze curgerea curentului din baterie spre alternator, n cazul n care tensiunea alternatorului scade sub tensiunea bateriei. Puntea redresoare este integrat n carcasa alternatorului n partea posterioar.

Circuitul electric simplificat al alternatorului

Cele 3 faze ale statorului produc curent electric sinusoidal. Fiecare faz a statorului este conectat ntre dou diode din puntea redresoare. Una din cele dou diode se numete diod pozitiv iar cealalt diod negativ.

Generarea curentului electric n statorul alternatorului n exemplul de mai sus fazele A i B sunt parcurse de curent electric. Terminalul fazei A este negativ iar terminalul B este pozitiv. Cele dou faze sunt conectate n serie curentul electric produs fiind utilizat pentru alimentarea bateriei. Dup redresare curentul electric va avea tot timpul valori pozitive (vezi imaginea de mai jos).

Puntea redresoare va genera doar curent electric pozitiv. Datorit alternanei fazelor statorului curentul electric ce intr n baterie nu va fi pulsator ci va fi format doar din vrfurile de curent ale fiecrei faze. Frecvena curentului produs de alternator depinde de turaia rotorului i de numrul de poli magnetici.f = p*n / 60f frecvena curentului alternatorului [Hz]p numrul de perechi de poli [-]n turaia rotorului [rot/min] Turaia rotorului este de dou ori mai mare dect turaia motorului termic. Astfel la o turaie de ralanti a motorului termic de 1000 rot/min, pentru un alternator cu 6 perechi de poli (12 poli), frecvena curentului electric produs va fi:f = 6*2000 / 60 = 200 Hz Pentru a preveni suprancrcarea bateriei de acumulatori, tensiunea generat de alternator trebuie s se menin tot timpul constant, indiferent de regimul de funcionare al motorului i de consumul de energie electric a automobilului.

Alternator auto - regulator de tensiune + perii de grafit Regulatorul de tensiune are rolul de a controla tensiunea de alimentare a rotorului. Astfel se controleaz intensitatea cmpului magnetic al rotorului deci implicit tensiunea electric indus n stator. Tensiunea generat de alternator trebuie meninut n jurul valorii de 14.2 V. Regulatorul de tensiune este integrat n carcasa alternatorului i se monteaz pe suportul periilor de grafit. Pentru rcirea alternatorului sunt utilizate ventilatoare care sunt montate n interiorul carcasei sau n exterior n partea frontal. De asemenea puntea diodele punii redresoare sunt imersate n radiatoare metalice pentru a disipa cldura generat n timpul funcionrii. Alternatoarele moderne conin att puntea redresoare ct i regulatorul de tensiune. Conectorii electrici ai alternatorului variaz n funcie de tipul i marca alternatorului

Conexiunile electrice ale alternatorului

1.conector baterie (BAT)2.muf cu 1 sau 2 conexiuni Alternatoarele au minim doi conectori electrici:-BAT conectorul ctre borna pozitiv a bateriei de acumulatori-L (Lamp) conector mas (-) lamp defect sistem de ncrcare n plus, n funcie de productor i timpul alternatorului mai pot exista urmtoarele conexiuni electrice:-IG (Ignition) conector pentru contact, alimenteaz regulatorul de tensiune-S (Sensing) conector pentru citirea tensiunii bateriei-GND (Ground) conector la masa regulatorului de tensiune (-)

Automobilele care au sistem inteligent de management al consumului energiei electrice controleaz curentul debitat de alternator n funcie de punctul de funcionare al motorului termic. Mai mult, bateria de acumulatori, special, alimenteaz consumatorii electrici i n momentul funcionrii motorului. Avantajul const n faptul c alternatorul este controlat astfel nct s produc curent electric n fazele de frn de motor i n punctele de funcionare cele mai economice ale motorului termic. Rezultatul este un consum de putere mai mic al alternatorului i un randament global mai bun al motorului ce are ca impact scderea consumului de combustibil.